бесконтактный динамический гаситель колебаний

Формула изобретения

Бесконтактный динамический гаситель колебаний, содержащий две инерционные массы, упруго установленные с противоположных сторон от демпфируемого объекта и настроенные на частоту гашения, отличающийся тем, что гаситель снабжен двумя постоянными магнитами, установленными на противоположных сторонах демпфируемого объекта, а инерционные массы помещены внутрь закрытых немагнитных капсул, заполненных вязкой жидкостью и неподвижно установленных в зоне постоянных магнитов, при этом инерционные массы также выполнены в виде постоянных магнитов, обращенных к близрасположенным постоянным магнитам на объекте одноименными полюсами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам зашиты объектов различного назначения от вибраций.

Известны динамические гасители колебаний, содержащие соединенную с защищаемым объектом колебательную систему в виде закрепленной на упругом элементе дополнительной массы, настроенную на заданную частоту вибраций объекта /см., например, патент РФ №2016286, кл. F 16 F 15/06, 1992 [1]; а.с. СССР №1490344, кл. F 16 F 15/00, 1987 [2]/.

Недостатками известных устройств являются узкая область применения и ограниченные функциональные возможности. Это объясняется малостью вариантов перестройки частот гасителя, наличием непосредственного механического контакта упругой колебательной системы гасителя с защищаемым объектом, и, как следствие, невозможность использования устройств для гашения колебаний герметически изолированных и закрытых снаружи объектов, а также объектов с ограниченным доступом, не имеющих свободного места для непосредственного внешнего контакта /механического/ с гасителем.

Известны также динамические гасители колебаний, выполненные в виде устанавливаемого на изолируемом объекте корпуса, заполненного рабочей средой, и подвешенную в корпусе на упругих элементах массу с выполненными в ней отверстиями /см., например, а.с. СССР №836418, кл. F 16 F 7/10, 1977 [3]; а.с. СССР №1036971,кл. F 16 F 7/10, 1982 [4]/.

Недостатками известных устройств также являются узкая область применения и ограниченные функциональные возможности. Это объясняется практической невозможностью перестройки частот гасителя, необходимостью непосредственного контакта корпуса гасителя с телом занижаемого объекта, что опять же невозможно для герметически изолированных и закрытых снаружи объектов с ограниченным доступом к внешней поверхности.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению является динамический гаситель колебаний, содержащий по меньшей мере две инерционные массы, упруго установленные на демпфируемом объекте с противоположных сторон и настроенные на частоту гашения /см. а.с. СССР №304373, кл. F 16 F 7/00, 1969 [5]/, и принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются узкая область применения и ограниченные функциональные возможности, что объясняется необходимостью механического присоединения упругой колебательной системы непосредственно к демпфируемому объекту /контактный принцип гашения/. Вследствие этого исключается в принципе возможность использования данного гасителя для гашения колебаний герметически изолированных и закрытых снаружи объектов.

Сущность изобретения заключается в создании бесконтактного динамического гасителя колебаний, позволяющего осуществлять дистанционную связь между упругой колебательной системой гасителя и демпфируемым объектом за счет сил магнитного взаимодействия, причем реализовывать с помощью этих сил эффект динамического гашения колебаний объекта на заданной частоте.

Технический результат - расширение областей применения и функциональных возможностей бесконтактного динамического гасителя колебаний.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном бесконтактном динамическом гасителе колебаний, содержащем две инерционные массы, упруго установленные с противоположных сторон от демпфируемого объекта и настроенные на частоту гашения, особенность заключается в том, что гаситель снабжен двумя постоянными магнитами, установленными на противоположных сторонах демпфируемого объекта, а инерционные массы помещены внутрь закрытых немагнитных капсул, заполненных вязкой жидкостью и неподвижно установленных в зоне магнитов, при этом инерционные массы таете выполнены в виде постоянных магнитов, обращенных к близрасположенным магнитам на объекте одноименными полюсами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предлагаемый динамический гаситель, общий вид, при размещении демпфируемого объекта внутри закрытого корпуса.

Бесконтактный динамический гаситель колебании содержит две инерционные массы 1, 2, упругоустановленные с помощью систем пружин 3, 4 с противоположных сторон от демпфируемого объекта 5, также упруго установленного с помощью системы пружин 6 внутри закрытого немагнитного корпуса 7, отделяющего объект 6 от инерционных масс 1, 2. Гаситель колебаний снабжен двумя постоянными магнитами 8, 9, установленными на противоположных сторонах демпфируемого объекта 5, а инерционные массы 1, 2 помещены внутрь закрытых немагнитных капсул 10, 11, заполненных вязкой жидкостью 12, 13 и неподвижно установленные в зоне магнитов 8, 9 так, что магниты 8, 9 и соответственно массы 1, 2 находятся в возможной близости напротив друг друга. Инерционные массы 1, 2 также выполнены в виде постоянных магнитов, обращенных к близрасположенным постоянным магнитам 8, 9 на объекте 5 одноименными полюсами. При этом инерционные массы - магниты 1, 2 прикреплены с помощью систем пружин 3, 4 к удаленному от объекта 5 дну капсул 10, 11. Каждая из двух колебательных систем, образованным соответственно инерционными массами 1, 2, установленными на пружинах 3, 4, настроена на частоту гашения, а именно на собственную частоту колебаний упругой системы: демпфируемый объект 5 - система пружин 6. В качестве вязкой жидкости 12, 13 использована широко применяемая для демпфирования паразитных колебаний полиметилсилоксановая жидкость с высокой эффективностью диссипации энергии колебаний.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

При вынужденных резонансных колебаниях демпфируемого объекта 5, установленного на пружинах 6, за счет бесконтактного взаимодействия соответственно магнитов 1,8 и 2,9 вследствие взаимодействия магнитного поля возникают одновременно колебания упругих систем: инерционная масса 1 на пружинах 3 и масса 2 на пружинах 4 в вязкой жидкости 12, 13. При этом за счет вышеуказанной настройки гасителя на заданную частоту гашения, а также за счет ориентации постоянных магнитов 1,8 и 2,9 навстречу друг другу одноименными полюсами /действуют магнитные силы отталкивания/, колебания инерционных масс 1,2 будут происходить синхронно с колебаниями объекта 5, но в противогазе с этими колебаниями. Таким образом, если в один из полупериодов колебаний объекта 5, когда, например, объект 5 с магнитом 8 идет вверх, магнит 1 движется ему навстречу, гася движение объекта 5, при этом магнит 2 идет вниз, удаляясь от объекта 5. Во второй полупериод колебаний, когда объект 5 с магнитом 9 идет вниз, уже магнит 2 идет навстречу объекту 5, гася его движение, при этом магнит 1 идет вверх, удаляясь от объекта 5. В результате такой характер взаимодействия объекта 5 с магнитами 8, 9 и магнитов 1, 2 приведет к интенсивным колебаниям инерционных масс 1, 2 в капсулах 10, 11 при относительном покое объекта 5. При этом вязкая жидкость 12, 13 в капсулах 10, 11 обеспечит как активную диссипацию энергии колебаний инерционных масс 1, 2, так и устойчивость и плавность настройки гасителя на заданную частоту, исключение критичности режимов настройки. Встречных характер колебаний постоянных магнитов 1,8 и 2,9 в установившемся режиме гашения обусловлен и энергетическими соображениями, согласно которым колебательная система стремится автоматически занять динамическое состояние /режим/, соответствующий минимуму ее энергии, что соответствует естественно режиму противофазных синхронных колебаний в режиме гашения.

Очевидно, что предлагаемая конструкция динамического гасителя колебаний имеет широкую область применения и довольно большие функциональные возможности. За счет бесконтактного взаимодействия демпфируемого объекта с упругими элементами гасителя с использованием сил магнитного взаимодействия объект может быть, в принципе, закрыт снаружи в корпус /как показано в реализованной конструкции/, герметически изолирован с нахождением в жидкой или газообразной среде. За счет отсутствия непосредственного контакта с объектом очень легко можно произвести настройку либо перестройку частот гасителя абсолютно без влияния на объект. Изменением взаимной ориентации капсул с инерционными массами относительно объекта, их приближением-удалением и т.п. легко подобрать требуемую эффективность гашения. Для получения большей стабильности виброгашения здесь очень легко "раздвигать" частоты колебаний дополнительных колебательных систем в капсулах относительно частоты колебаний гасимого объекта /как это сделано в устройстве - прототипе/. Более того, в принципе возможна установка не двух, а более капсул с последовательным сдвигом настроенных частот относительно частоты объекта, что обеспечило бы высокую стабильность и точность настройки гасителя, возможность гашения колебаний при любой их ориентации в пространстве. Конечно, этот вопрос не вошел в объем данной заявки, однако он указывает на возможность широкого использования предложения заявителя, значительное число возможных вариантов реализации предлагаемого устройства.