CS196866B1

CS196866B1 - Hydraulic vibration damper

Info

Publication number: CS196866B1
Application number: CS820077A
Authority: CS
Inventors: Hugo Pavlovsky
Original assignee: Hugo Pavlovsky
Priority date: 1977-12-08
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1980-04-30

Description

Vynález se týká hydraulického tlumiče kmitů kmitajících těles, zejména pro točivé stroje.The present invention relates to a hydraulic vibration damper for oscillating bodies, in particular for rotating machines.

Kmitání, jako nežádoucí jev, se ve větší nebo menší míře vyskytuje prakticky u všech točivých strojů. Nejčastější příčinou je zbytková nevyváženost rotoru. Kmitání snižuje životnost strojů a mechanismů a přenesením do okolí nepříznivě ovlivňuje životní prostředí. Při vyšších kmitočtech je příčinou hlučnosti strojů. Potlačení nežádoucího kmitání točivých strojů lze dosáhnout několika prostředky. Je to jednak přesné dynamické vyvážení rotoru, dále frekvenční ladění realizované konstrukčním uspořádáním, při němž jsou vlastní kmitočty konstrukce dostatečně vzdálené od frekvence vyvolávající kmitání konstrukce, a konečně účinným tlumením kmitů.Oscillation, as an undesirable phenomenon, occurs to a greater or lesser extent in virtually all rotating machines. The most common cause is residual rotor imbalance. Vibration reduces the life of machines and mechanisms and adversely affects the environment by transferring them to the environment. At higher frequencies, it causes machine noise. A number of means can be used to suppress unwanted vibration of rotating machines. It is precisely the dynamic dynamic balancing of the rotor, the frequency tuning realized by the structural arrangement, in which the natural frequencies of the structure are sufficiently distant from the frequency causing the oscillation of the structure, and finally by effective vibration damping.

Snižování zbytkové nevyváženosti rotoru přesným vyvažováním je možné jen po určitou, technicky a ekonomicky přijatelnou mez, a často, jako je tomu u vysokootáčkových strojů, nestačí k dosažení uspokojivého výsledku. Tento způsob je též neúčinný tam, kde za provozu dochází ke změnám vyváženosti, například opotřebením rotujících částí, nebo přemístěním hmoty. Frekvenční ladění pak je problematické u strojů se širokým rozsahem pracovních otáček. Stroje pracující pří naďkritických otáčkách musí vyhovovat požadavku bezpečného přechodu resonančního pásma při rozběhu a doběhu. Při projektování odstředivek se dokonce požaduje bezpečný přechod kritických otáček s rotorem značně nevyváženým. V těchto případech je nejúčinnějším prostředkem k potlačení kmitání vhodný, tlumič. Z teorie je známo, že příznivý účinek tlumení se nejvýrazněji projeví v blízkosti rezonance. Stator pružně uloženého točivého stroje, například elektrického měniče, odstředivky apod., s nevyváženým rotorem kmitá krouživými kmity s kmitočtem odpovídajícím úhlové frekvenci otáčení rotoru. Amplituda kmitů je přitom většinou malá. Běžné pístové tlumiče, jaké se používají třeba u motorových vozidel, jsou v daném případě neúčinné právě pro malou amplitudu kmitů.Reducing the residual imbalance of the rotor by accurate balancing is only possible up to a certain, technically and economically acceptable limit, and often, as with high-speed machines, is not sufficient to achieve a satisfactory result. This method is also ineffective where there is a change in balance during operation, for example by wear of rotating parts or by material displacement. Frequency tuning is then problematic for machines with a wide operating speed range. Machines operating at critical speeds must meet the requirement of safe transition of the resonant band during acceleration and deceleration. When designing centrifuges, it is even required to safely pass critical speeds with a rotor that is considerably unbalanced. In these cases, the most effective vibration suppression means is a suitable damper. It is known from the theory that the beneficial effect of damping is most pronounced in the vicinity of resonance. The stator of a resiliently mounted rotary machine, for example an electric converter, a centrifuge or the like, with an unbalanced rotor oscillates in a circular oscillation at a frequency corresponding to the angular frequency of rotation of the rotor. The amplitude of the oscillations is usually small. Conventional piston dampers, such as those used in motor vehicles, are ineffective in this case because of the small amplitude of the oscillations.

Výše uvedené nedostatky řeší hydraulický tlumič podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z nehybně upevněného prvního členu opatřeného válcovou nádobou s viskózrií kapalinou a z druhého členu uzpůsobeného pro upevnění na kmitajícím tělese a opatřeného válcem souose zasahujícím do válcové nádoby prvního členu. Vyššího tlumícího účinku se dosáhne, je-li válcová nádoba prvního členu i válec druhého členu vytvořen jako soustava soustředných trubek, přičemž trubky jedné soustavy zasahují s vůlí mezi trubky druhé soustavy a prostory mezi trubkami Jsou vyplněny viskózní kapalinou.The aforementioned drawbacks are solved by a hydraulic damper according to the invention, which consists of a fixedly fixed first member provided with a cylindrical viscous fluid container and a second member adapted to be mounted on an oscillating body and provided with a cylinder coaxially extending into the cylindrical container of the first member. A higher damping effect is obtained when the cylindrical vessel of the first member and the cylinder of the second member are configured as a set of concentric tubes, the tubes of one system interfering with play between the tubes of the other system and the spaces between the tubes.

Viskózní kapalina vyplňující prostory mezi oběma válcovými nádobami Je vzájemně se pohybujícími členy tlumiče uváděna do nuceného pohybu. Třením kapalhty o stěny tlumiče a vnitřním třením kapaliny dochází k pohlcování energie kmitajícího členu tlumiče a tím k tlumení kmitů. Působení tlumiče je velmi intenzivní a uplatní se i při tlumení kmitů s velmi malými amplitudami při relativně vysokých kmitočtech odpovídajících frekvenci otáčení řádově 10^{1 2 3} až 10⁴ min^-1.The viscous liquid filling the spaces between the two cylindrical vessels is forced to move by mutually moving damper members. The friction of the liquid against the damper walls and the internal friction of the liquid absorb the energy of the oscillating member of the damper and thus damp the oscillations. The damping effect is very intensive and also applies to damping of vibrations with very small amplitudes at relatively high frequencies corresponding to the rotational speed of the order of 10 ^{1 2 3} to 10 ⁴ min ^-1 .

Příklad provedení hydraulického tlumiče podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, na nichž na obr. 1 je předmětný tlumič v jednoduchém provedení v částečném axiálním řezu, obr. 2 představuje princip funkce tlumiče a obr. 3 znázorňuje tlumič v axiálním řezu v provedení s vyšším tlumícím účinkem.An exemplary embodiment of a hydraulic damper according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the damper in a simple embodiment in partial axial section, Fig. 2 shows the principle of the damper operation and Fig. 3 shows an axial section damper in a higher damping version. effect.

Tlumič kmitů sestává ze dvou souose uspořádaných členů. První člen, který je připojen k nehybnému základu 1, je opatřen válcovou nádobou 2 naplněnou viskózní kapalinou 3. Druhý člen je souose s prvním členem uchycen na kmitajícím tělese 4 a je opatřen dutým válcem 5, který zasahuje s vůlí do válcové nádoby 2. Válec 5 je na své spodní straně uzavřen dnem. Vyskózní kapalina 3 je v tlumiči uzavřena pružným těsněním 6 umístěným při horním okraji válcové nádoby 2. Těsnící prstenec 6 umožňuje relativní pohyb válce 5 oproti válcové nádobě 2, avšak zabraňuje vytékání viskozní kapaliny 3. Pro sriadné plnění a výměnu viskózní kapaliny 3 je válcová nádoba 2 vybavena plnícím otvorem 7, odvzdušňovacím otvorem 8 a vypouštěcím otvorem 9. Zařízení je možno dále doplnit ukazatelem množství kapaliny umístěným podle pracovní polohy tlumiče. Princip čirínosti tlumiče je patrný z obr. 2. Vnitřní dutý válec S o poloměru R kmitá krouživými kmity o úhlové frekvenci ω s amplitudou výchylky ε kolem osy 10 válcové nádoby 2, nebo translačními kmity v rovině procházející osou 10 válcové nádoby 2. Střední radiální mezera o šířce S mezi vnitřní plochou válcové rtádoby 2 a vnější plochou válce 5, rovná rozdílu poloměrů obou ploch, je vyplněna tlumící viskózní kapalinou 3. Kapalina zaujímající podle obr. 2 šrafovanou část plochy průřezu tlumiče je vzájemně relativně se pohybujícími členy tlumiče uváděna do nuceifého pohybu. Ze střední rychlosti V viskózní kapaliny 3 dané vztahem v = βωε/δ lze určit tlumící výkon jako ztrátový výkon, vznikající třením viskózní kapaliny 3 o stěny tlumiče. Při stejném objemu tlumiče se vyššího tlumícího účinku dosáhne tím, že první člen je opatřen soustavou soustředných prvních trubek 11 s ním souosých a čnějících ze dna válcové nádoby 2 a druhý člen je opatřen soustavou soustředných druhých trubek 12 zasahujících s vůlí do prostorů 13 mezi prvními trubkami 11. Všechny prostory 13 jsou vyplněríy tlumící viskózní kapalinou.The vibration damper consists of two coaxially arranged members. The first member, which is attached to the stationary base 1, is provided with a cylindrical container 2 filled with viscous liquid 3. The second member is coaxial with the first member attached to the oscillating body 4 and is provided with a hollow cylinder 5 which extends with play into the cylindrical container 2. 5 is closed by a bottom on its underside. The leaky liquid 3 is closed in the damper by a resilient seal 6 located at the upper edge of the cylindrical container 2. The sealing ring 6 allows relative movement of the cylinder 5 relative to the cylindrical container 2 but prevents the viscous liquid 3 from flowing. equipped with a filling opening 7, a breather opening 8 and a discharge opening 9. The device can be further supplemented with an indicator of the amount of liquid positioned according to the working position of the damper. The principle of the clarity of the damper can be seen in Fig. 2. The inner hollow cylinder S of radius R oscillates with circular oscillations of angular frequency ω with the amplitude of deflection ε about axis 10 of cylindrical vessel 2, or translational oscillations in plane passing through axis 10 of cylindrical vessel 2. With a width S between the inner surface of the cylindrical vessel 2 and the outer surface of the cylinder 5, equal to the radius difference of the two surfaces, it is filled with a damping viscous liquid 3. The liquid occupying the shaded portion of the cross-sectional area of the damper is moved in a relative motion . From the mean velocity V of the viscous liquid 3 given by the formula v = βωε / δ, the damping power can be determined as the power dissipation resulting from the friction of the viscous liquid 3 against the damper walls. With the same silencer volume, a higher damping effect is achieved by providing the first member with a plurality of concentric first tubes 11 coaxial thereto and projecting from the bottom of the cylindrical vessel 2 and the second member with a plurality of concentric second tubes 12 with clearance into the spaces 13 between the first tubes 11. All spaces 13 are filled with a viscous liquid buffer.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Hydraulic vibration damper of an oscillating body, in particular for rotating machines, characterized in that it comprises a fixedly fixed first member provided with a cylindrical vessel (2J with viscous liquid 13J) and a second member adapted to be mounted on the oscillating body (4) and provided with a cylinder (5). ) coaxially extending into the cylindrical container (2) of the first member.

Hydraulic damper according to claim 1, characterized in that the cylinder (SJ of the second member is hollow and bottom closed).

3. Hydraulic damper according to item 1 or

2, characterized in that the first member is provided with a set of concentric first tubes (11) coaxial with it and projecting from the bottom of the cylindrical vessel (2) and the second member is provided with a set of concentric second tubes (12J) with clearance into the spaces (13) between first tubes filled with a viscous liquid (3).

Hydraulic damper according to Claims 1 to 3, characterized in that the first member is sealed to the second member by a resilient seal (61).