установка для демонстрации динамического гашения колебаний

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОГО ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ, содержащая вибратор, подвижное основание, связанное с вибратором, объект демпфирования, прикрепленный к подвижному основанию линейной пружиной, динамический гаситель, выполненный в виде твердого тела, упругоприсоединенного к дампфируемому объекту, отличающаяся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем уменьшения амплитуды колебаний динамического гасителя, динамический гаситель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен еще один цилиндр с зазором, боковая поверхность которого покрыта ворсистой тканью с направлением ворсинок в одну сторону, по краям полого цилиндра с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта для фиксации внутреннего цилиндра относительно внешнего полого цилиндра, а демпфируемый объект и динамический гаситель снабжены указателями для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки, закрепленной на неподвижном основании.

Описание изобретения к патенту

Установка относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для демонстрации динамического гашения колебаний.

Известна установка для демонстрации динамического гашения колебаний с вязким трением, содержащая вибратор, объект демпфирования, прикрепленный к вибратору линейной пружиной, динамический гаситель с вязким трением, состоящий из втулки, жестко связанной с кожухом, внутри которого находится маховик, способный проскальзывать относительно втулки благодаря вкладышу с малым коэффициентом трения, а зазор между кожухом и маховиком заполнен жидкостью с большой вязкостью ("Вибрации в технике". Справочник. В 6-ти т. Ред. совет: В. П. Челомей (пред.), М., Машиностроение, 1981, т.6; "Защита от вибраций и ударов". Под ред. К.В.Фролова. 1981 - с.342...344).

К недостаткам данной установки следует отнести сложность ее конструкции из-за наличия жидкости, обусловленная необходимостью герметизации, и, как следствие, невысокая надежность и невозможность существенного уменьшения амплитуд колебаний динамического гасителя.

Также известна установка для демонстрации динамического гашения колебаний, содержащая вибратор, подвижное основание, связанное с вибратором, объект демпфирования, прикрепленный к подвижному основанию линейной пружиной, динамический гаситель, выполненный в виде твердого тела, упруго присоединяемого к демпфируемому объекту ("Вибрации в технике". Справочник. В 6-ти т. Ред. совет: В.Н.Челомей (пред.), М.: Машиностроение, 1981, т.6; "Защита от вибраций и ударов". Под ред. К.В.Фролова, 1981, с.327).

Недостатками данной установки являются невозможность демонстрации способов уменьшения амплитуд колебаний динамического гасителя и визуального наблюдения их действия и слишком большие амплитуды колебаний динамического гасителя. ("Динамический расчет сооружений на специальные воздействия". Под ред. Б.Г.Коренева. М.: Стройиздат, 1981, с.149).

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей путем уменьшения амплитуды колебаний динамического гасителя.

Указанная цель достигается тем, что в установке, содержащей вибратор, подвижное основание, связанное с вибратором, объект демпфирования, прикрепленный к подвижному основанию линейной пружиной, динамический гаситель, выполненный в виде твердого тела, упруго присоединяемого к демпфируемому объекту, динамический гаситель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен еще один цилиндр с зазором, боковая поверхность которого покрыта ворсистой тканью с направлением ворсинок в одну сторону, по краям полого цилиндра с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта для фиксации внутреннего цилиндра относительно внешнего полого цилиндра, а демпфируемый объект и динамический гаситель снабжены указателями для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки, закрепленной на неподвижном основании.

Существенные отличия от прототипа и новизна заключаются в том, что:

динамический гаситель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен еще один цилиндр с зазором;

боковая поверхность внутреннего цилиндра покрыта ворсистой тканью с направлением ворсинок в одну сторону;

по краям полого цилиндра с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта для фиксации внутреннего цилиндра относительно внешнего полого цилиндра;

демпфируемый объект и динамический гаситель снабжены указателями для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки, закрепленной на неподвижном основании.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - механизм преобразования линейных перемещений в угловые.

На подвижном основании 1, связанном с вибратором 2, на линейной пружине 3 прикреплен объект демпфирования 4, к которому пружиной 5, находящейся в двух стаканах 6 и 7, упруго присоединен динамический гаситель 8, выполненный в виде полого цилиндра 9, внутри которого размещен еще один цилиндр 10 с зазором. Боковая поверхность внутреннего цилиндра 10 покрыта ворсистой тканью 11 с направлением ворсинок 12 в одну сторону, по краям полого цилиндра 9 с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта 13 для фиксации внутреннего цилиндра 10 относительно внешнего полого цилиндра 9, а демпфируемый объект 4 и динамический гаситель 8 снабжены указателями 14 для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки 15, закрепленной на неподвижном основании 1. Внутри линейной пружины 3 находится вертикальная направляющая 16, прикрепленная к нижней части объекта демпфирования 4.

Предлагаемая конструкция установки позволяет преобразовать колебания динамического гасителя 8 во вращательное движение внутреннего цилиндра 10 относительно полого цилиндра 9. Механизм преобразования линейных перемещений динамического гасителя 8 в угловые перемещения внутреннего цилиндра 10 показан на фиг. 2. При принятом направлении расположения ворсинок 12 и при движении полого цилиндра 9 вверх реакция связи R_св с внутренним цилиндром 10 будет передаваться только на ворсинки 12, размещенные справа. В результате возникает вращающий момент, обеспечивающий проворачивание внутреннего цилиндра 10 против часовой стрелки. Величина момента определяется плотностью и жесткостью ворсинок 12.

При движении полого цилиндра 9 вниз реакция связи R_св с внутренним цилиндром 10 будет передаваться практически только на ворсинки 12, размещенные слева. В результате снова возникает вращающий момент, действующий против часовой стрелки и обеспечивающий проворачивание внутреннего цилиндра 10 в ту же сторону. При этом происходит преобразование части кинетической энергии линейного движения динамического гасителя 8 в кинетическую энергию вращательного движения внутреннего цилиндра 10 относительно полого цилиндра 9. Это приводит к снижению амплитуды колебаний динамического гасителя 8.

Демонстрация динамического гашения колебаний на установке производится следующим образом.

Перед демонстрацией колебаний фиксируют внутренний цилиндр 10 относительно полого цилиндра 9 винтами 13. Плавным изменением частоты колебаний вибратора 2 добиваются получения характерной формы колебаний на резонансной частоте. При этом кинематическое возмущение от вибратора 2 через подвижное основание 1 передается через линейную пружину 3 объекту демпфирования 4 и через пружину 5 динамическому гасителю 8 и вызывает перемещения в стаканах 6 и 7 и вертикальной направляющей 16, благодаря чему колебания происходят строго в вертикальном направлении демонстрационной установки. Обучаемые визуально наблюдают гашение колебаний объекта демпфирования 4 за счет колебаний динамического гасителя 8, при этом по указателям 14 замеряют максимальную амплитуду колебаний динамического гасителя 8 с помощью мерной линейки 15.

Плавно обнуляют частоту колебаний вибратора 2 и расфиксируют внутренний цилиндр 10 относительно полого цилиндра 9 винтами 13. Плавным изменением частоты колебаний вибратора 2 добиваются получения характерной формы колебаний на резонансной частоте. Визуально наблюдают преобразование части кинетической энергии линейного движения динамического гасителя 8 в кинетическую энергию вращательного движения внутреннего цилиндра 10 относительно полого цилиндра 9 по рискам, нанесенным на торцевые поверхности внутреннего цилиндра 10, и обусловленное этим преобразованием существенное снижение амплитуды колебаний динамического гасителя 8. При этом по указателям 14 замеряют максимальную амплитуду колебаний динамического гасителя 8 с помощью мерной линейки 15 и сравнивают ее величину с величиной полученной в первом случае.

Предлагаемая установка позволяет наглядно показать один из способов уменьшения амплитуды колебаний динамического гасителя при гашении колебаний демпфируемого объекта.