гаситель колебаний

Формула изобретения

Гаситель колебаний, содержащий упругий стержень с грузом, установленный на колеблющемся объекте, и кольцо, охватывающее стержень с зазором и закрепляемое на основании, отличающийся тем, что стержень и груз выполнены полыми и заполнены вибропоглощающим дисперсным материалом, например чугунной дробью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний объектов при действии на них динамических нагрузок.

Известен динамический поглотитель вибрации опор роторов турбоагрегатов, представляющий собой колебательную систему в виде груза, устанавливаемого на стальном стержне (Брановский М.А., Лисицин И.С., Сивков П.П. Исследование и устранение вибрации турбоагрегатов. М., Энергия, 1969, С.206-210). Поглотитель эффективен при подавлении вибрации фиксированного направления.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является гаситель колебаний, содержащий упругий стержень с грузом на одном из его концов и снабженный кольцом, охватывающим стержень с зазором и устанавливаемым на основании. Другой конец стержня крепится к объекту (А.С.СССР N 1397642 МКИ (И) F 16 F 15/00. Опубл. БИ N 19, 1988). Гаситель эффективен при подавлении вибрации объекта с мало изменяющейся частотой. Однако известный гаситель имеет низкую эффективность при воздействии на объект возбуждающих сил с нестабильной частотой.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения колебаний за счет расширения диапазона частот гасимых колебаний.

Указанная цель достигается за счет того, что гаситель колебаний содержит упругий стержень с грузом, установленный на колеблющемся объекте, и кольцо, охватывающее стержень с зазором и закрепляемое на основании, при этом стержень и груз выполнены полыми и заполнены вибропоглощающим дисперсным материалом.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема предлагаемого гасителя колебаний; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1. Гаситель включает упругий трубчатый стержень 1 с грузом 2 на одном из его концов. Другой конец стержня 1 закреплен на колеблющемся объекте 3. Кольцо 4, охватывающее стержень 1 с зазором, закрепляют на основании 5. Наклонные стенки кольца 4, обращенные к стержню 1, имеют криволинейную поверхность, которую может огибать стержень 1 при изгибании деформировании. Груз 2 конструктивно выполняют в виде полого элемента, например шара. Груз 2 может иметь и другие формы, например полых цилиндра, усеченного конуса или диска. Внутренние полости трубчатого стержня 1 и груза 2 заполняются вибропоглощающим дисперсным материалом 7. Вибропоглощающим дисперсным материалом 7 служит сухой чистый кварцевый песок или дробь, например чугунная. Оболочка 6 груза 2 имеет окно 8 для загрузки и разгрузки вибропоглощающего дисперсного материала 7, закрываемое крышкой 9, и два центральный отверстия 10. Крышка 9 крепится к оболочке 6 с помощью винтов (на фиг. 2 не показаны). Груз 2 может перемещаться вдоль оси стержня 1 и закрепляться на последнем с помощью упорных элементов 11. Сверху трубчатый стержень 1 закрывается пробкой 12.

Гаситель колебаний работает следующим образом.

При колебаниях объекта 3 в плоскости, перпендикулярной оси трубчатого стержня 1, в последнем возбуждаются упругие поперечные колебания вместе с размещенным на нем грузом 2. При совпадении частоты собственных колебаний системы "стержень 1 - груз 2" с частотой возбуждающей силы гаситель работает в режиме антирезонанса, совершая колебания в противофазе по отношению к колебаниям объекта 3 и подавляя последние.

При колебаниях объекта 3 вдоль оси трубчатого стержня 1 на частоту параметрического резонанса возникают поперечные колебания упругого стержня 1 с грузом 2, подавляющие колебания объекта 3. Параметрический резонанс вызывается как периодическим изменением податливости трубчатого стержня 1 за счет его перемещения относительно кольца 4, имеющего участки стенок с криволинейными поверхностями, так и переменной составляющей продольного усилия в стержне 1 при его колебаниях совместно с грузом 2.

В процессе работы гасителя при колебаниях вибропоглощающего дисперсного материала 7, расположенного в полостях соответственно стержня 1 и груза 2, происходит активное рассеяние энергии механических колебаний за счет трения поверхностей твердых тал (частиц) дисперсного материала друг о друга, о стенки трубчатого стержня 1 и оболочки 6, необратимых деформаций твердых тел (частиц) дисперсного материала, наличия различных сил сцепления и др. причин. Возникающие диссипативные силы в элементах гасителя, воздействуя на колеблющийся объект 3, уменьшают его колебания. Использование в конструкции гасителя вибропоглощающего дисперсного материала расширяет диапазон частот гасимых колебаний защищаемого объекта 3 и повышает надежность и стабильность работы гасителя. При этом на резонансах амплитуды колебаний системы "стержень 1 - груз 2" будут ограничены и неопасны. Гаситель предлагаемой конструкции имеет повышенную эффективность вибропоглощения в широком диапазоне частот.

Изменение собственной частоты гасителя достигается перемещением груза 2 вдоль оси трубчатого стержня 1, а также "массой" самого груза 2. При правильном выборе и настройке гасителя динамическая сила, действующая в каждый момент времени от гасителя на объект 3, будет равна и противофазна возмущающей силе, вызывающей вибрацию объекта 3. В результате достигается минимальная величина вибрации защищаемого объекта 3, т.е. повышается надежность его работы.