DE112011105400T5 - Ein passives Dämpfungs- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein passives Dämpfungs- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden und ein Verfahren zur Bestimmung der Parameter davon, dabei wird die Antiresonanz von einem ”Trägheitsbehälter(b1, b2)-Feder(k1, k2)-Massen(m1, m2)” Schwingungszustandskonvertierungssystem verwendet, um die Resonanz der isolierten Massen in die Resonanz des Trägheitsbehälters zu konvertieren, sodass die Resonanz der isolierten Massen eliminiert wird, auf dieser Basis überquert ein Dämpfer den Trägheitsbehälter und ist parallel damit verbunden, um zu vermeiden, dass der Dämpfer die Massen überquert und parallel damit verbunden ist, sodass das technische Problem gelöst werden kann, dass der ideale Dämpfer an der Decke und dem Boden mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden werden muss. In der vorliegenden Erfindung kann der Dämpfer nicht mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden werden, und gleichzeitig kann die Funktion des idealen Dämpfers an der Decke und dem Boden maximiert werden, die Schwingung der isolierten Massen zu unterdrücken, außerdem können die folgenden technischen Nachteile überwunden werden: Anforderung an der Zufuhr von externer Energie in der aktiven und halbaktiven Realisierungsmethode, komplizierte Struktur und schlechte Echtzeit-Performance und Zuverlässigkeit.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung gehört zu dem technischen Gebiet der Dämpfung und Schwingungsisolierung, insbesondere betrifft sie ein passives Dämpfungs- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden.
- Technischer Hintergrund
- Die Schwingungsisolierung ist ein klassisches Problem in dem Maschinenwesen. Für viele Mechanismen ist ein Schwingungsisolierungssystem notwendig, z. B. Auto, Zug, Baumaschine, Fahrwerk von Flugzeug, Landefahrzeug usw. Die Schwingungsisolierung kann reduzieren, die äußere Störung in das empfindliche Teil des Systems zu übertragen, durch die aus Feder- und Dämpfungselement bestehende Aufhängung kann die Reaktion des empfindlichen Teils des Systems auf die äußere Störung reduziert werden, sodass die Schwingungsisolierung erzielt werden kann. Das Schwingungsisolierungssystem wird hier typischerweise verwendet, um Schwingungen und Stöße sowie kontinuierliche harmonische Erregung zu dämpfen.
- Seit Langem ist die Entwurf- und Anwendungsforschung auf das passive Schwingungsisolierungssystem begangen worden. Die Forschung ergab, dass das traditionelle Schwingungsisolierungssystem den Widerspruch zwischen der Resonanzantwort und der Hochfrequenz-Dämpfung nicht versöhnen kann, was die weitere Verbesserung der Leistung des passiven Schwingungsisolierungssystems beschränkt hat. Um dieses Problem zu lösen hatten Karnopp und Crosby einen idealen Dämpfer an der Decke vorgeschlagen, welche die Resonanzantwort dämpfen kann, während die Hochfrequenzübertragungsrate nicht erhöht wird (D. Karnopp, M. J. Crosby, R. A. Harwood. ”Vibration Control Using Semi-Active Force Generators”, Journal of Engineering for Industry, 96(2): 619–626, 1974). In dem idealen Dämpfer an der Decke muss der viskose Dämpfer mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden sein, aber in vielen praktischen Fällen kann ein Ende von dem Dämpfer nicht mit dem isolierten Masse und ein anderes Ende davon mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden wird, z. B. das Aufhängungssystemen von Fahrzeug.
1 zeigt ein vereinfachter idealer Dämpfer an der Decke in einem Aufhängungssystemen von Fahrzeug,2 zeigt ein mechanisches Ersatzschaltbild von1 . Ein Endpunkt des isolierten Masse m2 ist sein Massepunkt, ein anderer Endpunkt davon ist der Befestigungspunkt in dem Aufhängungssystemen. Für ein relativ zu dem Trägheitsreferenzsystem stationäre System ist der Trägheitsreferenzsystem ein gemeinsames Ende zwischen dem Dämpfer Csky und dem isolierten Masse m2, daher kann der Dämpfer Csky quert das Masse m2 über und parallel mit dem Masse m2 verbunden wird, um die Schwingungsenergie zu absobieren und die Resonanz zu unterdrücken. Aber für die relativ zu dem Trägheitsreferenzsystem beweglichen Systeme (z. B. das Aufhängungssystemen von Fahrzeug) kann der Trägheitsreferenzsystem nicht als ein natürliches gemeisames Ende des Dämpfers Csky betrachtet werden, daher kann der Dämpfer Csky nicht das Masse m2 überqueren, dies ist die Ursache, dass der ideale Dämpfer an der Decke nicht passiv vorgesehen werden kann, was man dachte. - Um die Schwingungsisolation des idealen Dämpfers an der Decke zu erzielen, wird hier alternative Methode verwendet, inclusive aktiver und halbaktiver Methode. Bei der aktiven Methode werden Sensor, Aktor und elektrische Steuerungstechnik verwendet, um den Dämpfer an der Decke zu realisieren (C. R. Fuller, S. J. Elliott, P. A. Nelson. ”Active Control of Vibration”, Academic Press, New York, 1996). Bei der halbaktiven Methode wird elektrisch gesteuerte Dämpfungseinstellung verwendet, um den Dämpfer an der Decke zu realisieren (S. Rakheja. ”Vibration and Shock Isolation Performance of a Semi-Active”on-off” Damper”, Journal of Vibration, Acoustics, Stress, and Reliability in Design, 107(4): 398–403, 1985). Obwohl theoretisch die aktive und halbaktiven Methode zu den erwarteten Ergebnissen führen kann, benötigt aber das aktive und halbaktive Schwingungsisolierungssysteme einen externen Energiezufuhr und weist eine komplizierte Struktur und schlechter Zuverlässigkeit als das passive Schwingungsisolierungssystem. Außerdem sind ob für das aktive Schwingungsisolierungssystem oder für das halbaktive Schwingungsisolierungssystem drei Schritten notwendig: Messung von Sensor, Berechnung von Kontroller und Aktion von Aktor, es gibt viele Zwischenschritten, andereseits weisen die Messung von Sensor, die Berechnung von Kontroller und die Aktion von Aktor Abweichungen und Verzögerungen auf, welche die Echtzeit-Performance und Zuverlässigkeit der Steuerung negativ beeinflussen können, sodass das aktive und halbaktiven Schwingungsisolierungssystem schwierig zu den theoretisch erwarteten Ergebnissen führen kann.
- Aus
US-Patent 63150941 B1 - Somit ist es ersichtlich, dass ein passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden notwendig ist, um die Nachteile (Anforderung an der Zufuhr von externer Energie, komplizierte Struktur, schlechte Echtzeit-Performance und Zuverlässigkeit) von dem aktiven und halbaktiven Schwingungsisolierungssystem zu überwinden, und gleichzeitig um den Widerspruch zwischen dem Masse und der Amplitude des Schwingers von Schwingungsabsorber mit Dämpfer zu vermeiden und den Widerspruch zwischen der Resonanzantwort und der Hochfrequenz-Dämpfung zu versöhnen, d. h. die Resonanzantwort kann gedämpft wird, während die Hochfrequenzübertragungsrate nicht erhöht wird. Die vorliegende Erfindung hat ein passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden zugestellt, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
- In der vorliegenden Erfindung wird ein Trägheitsbehälter (siehe
US-Patente 7316303 B2 ,2009/0108510 A1 2009/0139225 A1 - Aus
chinesischem Patent 201010281331.9 201010281336.1 201010281307.5 - Beschreibung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden zu stellen, wobei dieses System die Nachteile (Anforderung an der Zufuhr von externer Energie, komplizierte Struktur, schlechte Echtzeit-Performance und Zuverlässigkeit) von dem aktiven und halbaktiven Schwingungsisolierungssystem überwinden kann, dieses System das technische Problem lösen kann, dass der ideale Dämpfer an der Decke und dem Boden mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden werden muss, bei dem erfindungsgemäßen passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden kann der Dämpfer nicht mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden werden, und gleichzeitig die Funktion des idealen Dämpfers an der Decke und dem Boden maximiert werden kann, die Schwingung der isolierten Massen zu unterdrücken.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass die Antiresonanz von einem ”Trägheitsbehälter-Feder-Massen” Schwingungszustandskonvertierungssystem verwendet wird, um die Resonanz der isolierten Massen in die Resonanz des Trägheitsbehälters zu konvertieren, sodass die Resonanz der isolierten Massen eliminiert wird, auf dieser Basis quert ein Dämpfer den Trägheitsbehälter über und parallel damit verbunden, um zu vermeiden, dass der Dämpfer die Massen überquert und parallel damit verbunden ist, sodass das technische Problem gelöst werden kann, dass der ideale Dämpfer an der Decke und dem Boden mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden werden muss.
- Das erfindungsgemäße passive Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ist ein System mit zwei Freiheitsgraden (Two Degrees of Freedom, 2DOF), umfasst eine parallele Kombination von ”Feder k-Dämpfer c”, eine parallele Kombination von ”Feder kt-Dämpfer ct”, einen Dämpfer csky an der Decke, einen Dämpfer cgnd an dem Boden, eine Bewegungsbasis, ein Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m1 und ein Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m2.
- Die parallele Kombination von ”Feder kt-Dämpfer ct” besteht aus einer Feder kt und einem Dämpfer ct, wobei die Feder kt parallel mit dem Dämpfer ct verbunden ist; Das Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m1 besteht aus einem Masse m1 und einem Schwingungszustandskonverter von Masse m1, der Schwingungszustandskonverter von Masse m1 besteht aus einer Feder k1 und einem Trägheitsbehälter b1, wobei die Feder k1 parallel mit dem Trägheitsbehälter b1 verbunden ist, der Schwingungszustandskonverter von Masse m1 ist seriell mit dem Masse m1 verbunden und unterstützt das Masse m1; Der Schwingungszustandskonverter von Masse m1 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder kt-Dämpfer ct” verbunden und unterstützt das ganze Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m1; Die Bewegungsbasis ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder kt-Dämpfer ct” verbunden und gleichzeitig unterstützt die parallele Kombination von ”Feder kt-Dämpfer ct”; Der Dämpfer cgnd an dem Boden ist parallel mit dem Schwingungszustandskonverter von Masse m1 verbunden, um eine parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd an dem Boden zu bilden;
- Die parallele Kombination von ”Feder k-Dämpfer c” besteht aus einer Feder k und einem Dämpfer c, wobei die Feder k parallel mit dem Dämpfer c verbunden ist; Das Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m2 besteht aus einem Masse m2 und einem Schwingungszustandskonverter von Masse m2, der Schwingungszustandskonverter von Masse m2 besteht aus einer Feder k2 und einem Trägheitsbehälter b2, wobei die Feder k2 parallel mit dem Trägheitsbehälter b2 verbunden ist, der Schwingungszustandskonverter von Masse m2 ist seriell mit dem Masse m2 verbunden und unterstützt das Masse m2; Der Schwingungszustandskonverter von Masse m2 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder k-Dämpfer c” verbunden und unterstützt das ganze Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m2; Das Masse m1 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder k-Dämpfer c” verbunden und gleichzeitig unterstützt die parallele Kombination von ”Feder k-Dämpfer c”; Der Dämpfer csky an der Decke ist parallel mit dem Schwingungszustandskonverter von Masse m2 verbunden, um eine parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter von Masse m2 und dem Dämpfer csky an der Decke zu bilden.
- Die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd an dem Boden in dem erfindungsermäßen 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ist entfernt geworden, die beiden Enden der parallelen Kombination von ”Feder kt-Dämpfer ct” sind jeweils direkt seriell mit dem Masse m1 und der Bewegungsbasis verbunden, dadurch wird ein 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke gebildet.
- Die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter von Masse m2 und dem Dämpfer csky an der Decke in dem erfindungsermäßen 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ist entfernt geworden, die beiden Enden der parallelen Kombination von ”Feder k-Dämpfer c” sind jeweils direkt seriell mit dem Masse m1 und dem Masse m2 verbunden, dadurch wird ein 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an dem Boden gebildet.
- Die parallele Kombination von ”Feder kt-Dämpfer ct”, die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd an dem Boden und das Masse m1 in dem erfindungsgemäßen 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden entfernt geworden sind, die parallele Kombination von ”Feder k-Dämpfer c” ist direkt seriell mit der Bewegungsbasisverbunden, dadurch wird ein SDOF (Single Degress of Freedom) passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke gebildet.
- In dem erfindungsgemäßen 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden: m2 ist das Masse von Masse m2, k2 ist die Steifigkeit von Feder k2, b2 ist die Trägheitsbehälterfaktor von Trägheitsbehälter b2, csky ist die Dämpfung von Dämpfer csky an der Decke, k ist die Steifigkeit von Feder k, c ist die Dämpfung von Dämpfer c, m1 ist das Masse von Masse m1, k1 ist die Steifigkeit von Feder k1, b1 ist die Trägheitsbehälterfaktor von Trägheitsbehälter b1, cgnd ist die Dämpfung von Dämpfer cgnd an dem Boden, kt ist die Steifigkeit von Feder kt, ct ist die Dämpfung von Dämpfer ct.
- Das Verfahren zur Bestimmung der Parameter k1, b1, k2, b2 in dem erfindungsgemäßen 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden:
- Schritt 1: der Dämpfer csky an der Decke und der Dämpfer cgnd an dem Boden in dem 2DOF idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden sind entfernt geworden, dadurch wird ein 2DOF traditionelles passives Schwingungsisolierungssystem gebildet. Bei dem 2DOF traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem sind folgende Parameter bekannt: m2 ist das Masse von Masse m2, k ist die Steifigkeit von Feder k, c ist die Dämpfung von Dämpfer c, m1 ist das Masse von Masse m1, kt ist die Steifigkeit von Feder kt, ct ist die Dämpfung von Dämpfer ct; Berechnen Resonanzfrequenz ω2 von Masse m2 in dem 2DOF traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem:
ω2 = √ k/m₂ - Schritt 2: Berechnen Antiresonanzfrequenz ω2A von Schwingungszustandskonverter von Masse m2:
ω2A = √ k₂/b₂ - Schritt 3: Bestimmen das Verhältnisse zwischen k2 und b2:
k/m2 = k2/b2 -
- Schritt 5: Berechnen Antiresonanzfrequenz ω1A von Schwingungszustandskonverter von Masse m1:
ω1A = √ k₁/b₁ - Schritt 6: Bestimmen das Verhältnisse zwischen k1 und b1:
(kt + k)/m1 = k1/b1 - Schritt 7: Bestimmen die Parameterwerte von k1 und k2. Nach der Berechnungen und Untersuchungen wird festgelegt, dass je kleiner der Parameterwerte von k1 und k2 sind, desto näher das erfindungsgemäße passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden zu dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ist, aber wenn die Parameterwerte von k1 und k2 zu klein ist, ist die Route zwischen dem Masse m1 und dem Masse m2 sowie die Route zwischen dem Masse m1 und der Bewegungsbasis zu groß, um eine zu große Route zu vermeiden, muss k1 größer als oder gleich kt/3 und k2 größer als oder gleich kt/3 sein; Ebenfalls dürfen die Parameterwerte von k1 und k2 auch nicht zu groß sein, die zu großen Parameterwerte von k1 und k2 kann zur Reduzierung der Leistung von dem Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden führen, nach der Berechnungen und Untersuchungen wird festgelegt, dass wenn k1 kleiner als oder gleich kt und k2 kleiner als oder gleich kt ist, ist das erfindungsgemäße passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden in der Leistung nahe zu dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ist. Daher weist das passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem beste Leistung auf, wenn kt/3 ≤ k1 ≤ kt, k/3 ≤ k2 ≤ k.
- Schritt 8: bekannte Parameter von dem 2DOF idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden: m1 ist das Masse von Masse m1, m2 ist das Masse von Masse m2, k ist die Steifigkeit von Feder k, c ist die Dämpfung von Dämpfer c, kt ist die Steifigkeit von Feder kt und ct ist die Dämpfung von Dämpfer ct, csky ist die Dämpfung von Dämpfer csky an der Decke und cgnd ist die Dämpfung von Dämpfer cgnd an dem Boden. Die Werte von k1 und k2 werden innerhalb des in Schritt 7 bestimmten Bereiches ausgewählt, nach dem in Schritt 3 bestimmten Verhältnisse zwischen k2 und b2 und dem in Schritt 6 bestimmten Verhältnisse zwischen k1 und b1 werden schließlich die Parameterwerte von b1 und b2 bestimmt:
- Gegenüber dem aktiven und halbaktiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke weist die vorliegende Erfindung folgende Vorteile auf: keine Anforderung an der Zufuhr von externer Energie, einfache Struktur und gute Zuverlässigkeit; Gegenüber dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke mit einem dynamischen Schwingungsabsorber mit Dämpfer kann die vorliegende Erfindung folgende den Widerspruch zwischen dem Masse und der Amplitude des Schwingers vermeiden werden; Gegenüber dem traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem weist die vorliegende Erfindung eine deutlich verbesserte Leistung des Schwingungsisolierungssystems auf.
- Darstellung der Abbildungen
-
1 eine schematische Darstellung eines idealen Dämpfers an der Decke in einem Aufhängungssystem von Fahrzeug, -
2 zeigt ein mechanisches Ersatzschaltbild eines idealen Dämpfers an der Decke in einem Aufhängungssystem von Fahrzeug, -
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schwingungszustandskonvertierungssystems von Masse m2, -
4 zeigt eine schematische Darstellung eines 2DOF idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, -
5 zeigt eine schematische Darstellung eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, -
6 zeigt eine schematische Darstellung eines 2DOF traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystems, -
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Schwingungszustandskonvertierungssystems von Masse m1, -
8 zeigt eine schematische Darstellung der Verschiebungsübertragungsrate von Masse m2 in einem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, -
9 zeigt eine schematische Darstellung der Verschiebungsübertragungsrate von Masse m1 in einem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, -
10 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, -
11 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, -
12 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, -
13 zeigt eine schematische Darstellung eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke, -
14 zeigt eine schematische Darstellung der Verschiebungsübertragungsrate von Masse m2 in einem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke, -
15 zeigt eine schematische Darstellung eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an dem Boden, -
16 zeigt eine schematische Darstellung der Verschiebungsübertragungsrate von Masse m1 in einem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an dem Boden, -
17 zeigt eine schematische Darstellung eines SDOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke.
Wobei:1 – Masse m2,2 – Feder k2,3 – Trägheitsbehälter b2,4 – Dämpfer csky an der Decke,5 – Feder k,6 – Dämpfer c,7 – Dämpfer cgnd an dem Boden,8 – Masse m1,9 – Feder kt,10 – Dämpfer ct,11 – Bewegungsbasis,12 – Feder k1,13 – Trägheitsbehälter b1,14 – Hebel L2,15 – Hebel L1,16 – Befestigungsstab R2,17 – Befestigungsstab R1,18 – Laufschiene,19 – Drehfeder A,20 – Drehdämpfer A,21 – Drehfeder B,22 – Drehdämpfer B,23 – Dämpfersäule an der Decke,24 – Dämpfersäule an dem Boden,25 – Schwungradkammer A,26 – Schwungrad A,27 – Gewindestütz A,28 – Schraubenmutter A,29 – Gewinde A,30 – Routenkammer A,31 – viskose Flüssigkeit,32 – Zylinder A,33 – Kolben A mit Dämpfungsloch,34 – Flüssigkeit,35 – Kolbenstange A,36 – Schwungradkammer B,37 – Schwungrad B,38 – Gewindestütz B,39 – Schraubenmutter B,40 – Gewinde B,41 – Routenkammer B,42 – Zylinder B,43 – Kolben B mit Dämpfungsloch,44 – Kolbenstange B,45 – Schwingungszustandskonverter von Masse m2,46 – Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m2,47 – Schwingungszustandskonverter von Masse m1,48 – Schwingungszustandskonvertierungssystem von Masse m1. - Ausführungsbeispiel
- Wie
3 zu entnehmen ist besteht der Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 aus einer Feder k22 und einem Trägheitsbehälter b23, wobei die Feder k22 parallel mit dem Trägheitsbehälter b23 verbunden ist, der Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 ist seriell mit dem Masse m21 verbunden und unterstützt das Masse m21, um ein Schwingungszustandskonvertierungssystem46 von Masse m2 zu bilden, dieses System ist ein einfaches System, sein Bewegung kann durch Differentialgleichung zweiter Ordnung beschrieben werden:m2z ..2 + b2(z ..2 – z ..r2) + k2(z2 – zr2) = 0 -
-
- Wenn T(jω) = 0 ist, tritt die Antiresonanz bei dem System auf, die Antiresonanzfrequenz
ω2A = √ k₂/b₂ ,46 von Masse m2 ersetzt und die Antiresonanzfrequenz nahezu der Resonanzfrequenz von Masse m21 in dem System A eingestellt wird, kann die Resonanz von Masse m21 in die Resonanz von dem Trägheitsbehälter b23 konvertiert werden, welche die Resonanz von Masse m21 beseitigt kann, dadurch kann ein idealer Dämpfer an der Decke und dem Boden passiv realisiert werden. - Wie
4 zu entnehmen ist umfasst das ideale Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem mit zwei Freiheitsgraden (Two Degrees of Freedom, 2DOF) an der Decke und dem Boden das Masse m18 und das Masse m21, eine parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” und eine parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10”, einen Dämpfer csky4 an der Decke, einen Dämpfer cgnd7 an dem Boden. Wobei, die parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” besteht aus eine Feder k5 und einem Dämpfer c6, wobei die Feder k5 parallel mit dem Dämpfer c6 verbunden ist, die parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” besteht aus eine Feder kt9 und einem Dämpfer ct10, wobei die Feder kt9 parallel mit dem Dämpfer ct10 verbunden ist; Ein Ende der parallelen Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” ist seriell mit dem Masse m21 verbunden, und ein anderes Ende davon ist seriell mit dem Masse m18 verbunden, durch die parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” unterstützt das Masse m18 das Masse m21, ein Ende der parallelen Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” ist seriell mit dem Masse m18 verbunden, ein anderes Ende davon ist seriell mit der Bewegungsbasis11 verbunden, durch die parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” unterstützt die Bewegungsbasis11 das Masse m21; Ein Ende des Dämpfers csky4 an der Decke und des Dämpfers cgnd7 an dem Boden sind jeweils mit dem Masse m21 und dem Masse m18 verbunden, und ein anderes Ende davon sind jeweils mit der Bewegungsbasis verbunden. - Wie
5 zu entnehmen ist das 2DOF passive Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ein passives. Realisierungssystem für das 2DOF ideale Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, umfasst eine parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” und eine parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10”, einen Dämpfer csky4 an der Decke, einen Dämpfer cgnd7 an dem Boden, eine Bewegungsbasis11 , ein Schwingungszustandskonvertierungssystem48 von Masse m1 und ein Schwingungszustandskonvertierungssystem46 von Masse m2. - Die parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” besteht aus einer Feder kt9 und einem Dämpfer ct10, wobei die Feder kt9 parallel mit dem Dämpfer ct10 verbunden ist; Das Schwingungszustandskonvertierungssystem
48 von Masse m1 besteht aus einem Masse m18 und einem Schwingungszustandskonverter47 von Masse m1, der Schwingungszustandskonverter47 von Masse m1 besteht aus einer Feder k112 und einem Trägheitsbehälter b113, wobei die Feder k112 parallel mit dem Trägheitsbehälter b113 verbunden ist, der Schwingungszustandskonverter47 von Masse m1 ist seriell mit dem Masse m18 verbunden und unterstützt das Masse m18; Der Schwingungszustandskonverter47 von Masse m1 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10 verbunden und unterstützt das ganze Schwingungszustandskonvertierungssystem48 von Masse m1; Die Bewegungsbasis11 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10 verbunden und gleichzeitig unterstützt die parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10; Der Dämpfer cgnd7 an dem Boden ist parallel mit dem Schwingungszustandskonverter47 von Masse m1 verbunden, um eine parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter47 von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd7 an dem Boden zu bilden; - Die parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” besteht aus einer Feder k5 und einem Dämpfer c6, wobei die Feder k5 parallel mit dem Dämpfer c6 verbunden ist; Das Schwingungszustandskonvertierungssystem
46 von Masse m2 besteht aus einem Masse m21 und einem Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2, der Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 besteht aus einer Feder k22 und einem Trägheitsbehälter b23, wobei die Feder k22 parallel mit dem Trägheitsbehälter b23 verbunden ist, der Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 ist seriell mit dem Masse m21 verbunden und unterstützt das Masse m21; Der Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6 verbunden und unterstützt das ganze Schwingungszustandskonvertierungssystem46 von Masse m2; Das Masse m18 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6 verbunden und gleichzeitig unterstützt die parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6; Der Dämpfer csky4 an der Decke ist parallel mit dem Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 verbunden, um eine parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 und dem Dämpfer csky4 an der Decke zu bilden; - In dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden kann die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter
47 von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd7 an dem Boden und die Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” voneinander ersetzt werden, die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter45 von Masse m2 und dem Dämpfer csky4 an der Decke und die Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” voneinander ersetzt werden, und können der Trägheitsbehälter b23 und der Trägheitsbehälter b113 ein Zahnrad-Zahnstangeträgheitsbehälter (Rack and pinion inerter,US-Patent 7316303 B2 ), Kugelgewindeträgheitsbehälter (Ballscrew inerter,US-Patent 2009/0108510 A1 US-Patent 2009/0139225 A1 - In dem erfindungsgemäßen 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden: m21 ist das Masse von Masse m2, k22 ist die Steifigkeit von Feder k2, b23 ist die Trägheitsbehälterfaktor von Trägheitsbehälter b2, csky4 ist die Dämpfung von Dämpfer csky an der Decke, k5 ist die Steifigkeit von Feder k, c6 ist die Dämpfung von Dämpfer c, m18 ist das Masse von Masse m1, k112 ist die Steifigkeit von Feder k1, b113 ist die Trägheitsbehälterfaktor von Trägheitsbehälter b1, cgnd7 ist die Dämpfung von Dämpfer cgnd an dem Boden, kt9 ist die Steifigkeit von Feder kt, ct10 ist die Dämpfung von Dämpfer ct.
- Das Verfahren zur Bestimmung der Parameter k1, b1, k2, b2 in dem erfindungsgemäßen 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden:
- Schritt 1: der Dämpfer csky4 an der Decke und der Dämpfer cgnd7 an dem Boden in dem 2DOF idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden in
4 sind entfernt geworden, dadurch wird ein 2DOF traditionelles passives Schwingungsisolierungssystem gebildet. Bei dem 2DOF traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem in6 sind folgende Parameter bekannt: m21 ist das Masse von Masse m2, k5 ist die Steifigkeit von Feder k, c6 ist die Dämpfung von Dämpfer c, m18 ist das Masse von Masse m1, kt9 ist die Steifigkeit von Feder kt, ct10 ist die Dämpfung von Dämpfer ct; Berechnen Resonanzfrequenz ω2 von Masse m21 in dem 2DOF traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem:ω2 = √ k/m₂ - Schritt 2: wie
3 . gezeigt, berechnen Antiresonanzfrequenz ω2A von Schwingungszustandskonverter46 von Masse m2:ω2A = √ k₂/b₂ - Schritt 3: Bestimmen das Verhältnisse zwischen k2 und b2:
k/m2 = k2/b2 -
- Schritt 5: wie
7 . Gezeigt, berechnen Antiresonanzfrequenz ω2A von Schwingungszustandskonverter48 von Masse m1:ω1A = √ k₁/b₁ - Schritt 6: Bestimmen das Verhältnisse zwischen k1 und b1:
(kt + k)/m1 = k1/b1 - Schritt 7: Bestimmen die Parameterwerte von k1 und k2. Nach der Berechnungen und Untersuchungen wird festgelegt, dass je kleiner der Parameterwerte von k1 und k2 sind, desto näher das erfindungsgemäße passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden zu dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ist, aber wenn die Parameterwerte von k1 und k2 zu klein ist, ist die Route zwischen dem Masse m18 und dem Masse m21 sowie die Route zwischen dem Masse m18 und der Bewegungsbasis
11 zu groß, um eine zu große Route zu vermeiden, muss k1 größer als oder gleich kt/3 und k2 größer als oder gleich kt/3 sein; Ebenfalls dürfen die Parameterwerte von k1 und k2 auch nicht zu groß sein, die zu großen Parameterwerte von k1 und k2 kann zur Reduzierung der Leistung von dem Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden führen, nach der Berechnungen und Untersuchungen wird festgelegt, dass wenn k1 kleiner als oder gleich kt und k2 kleiner als oder gleich kt ist, ist das erfindungsgemäße passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden in der Leistung nahe zu dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden ist. Daher weist das passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem beste Leistung auf, wenn kt/3 ≤ k1 ≤ kt, k/3 ≤ k2 ≤ k. - Schritt 8: bekannte Parameter von dem 2DOF idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden: m1 ist das Masse von Masse m18, m2 ist das Masse von Masse m21, k ist die Steifigkeit von Feder k5, c ist die Dämpfung von Dämpfer c6, kt ist die Steifigkeit von Feder kt9 und ct ist die Dämpfung von Dämpfer ct10, csky ist die Dämpfung von Dämpfer csky4 an der Decke und cgnd ist die Dämpfung von Dämpfer cgnd7 an dem Boden. Die Werte von k1 und k2 werden innerhalb des in Schritt 7 bestimmten Bereiches ausgewählt, nach dem in Schritt 3 bestimmten Verhältnisse zwischen k2 und b2 und dem in Schritt 6 bestimmten Verhältnisse zwischen k1 und b1 werden schließlich die Parameterwerte von b1 und b2 bestimmt: z. B. bekannte Parameter des traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystems: m2 = 317.5 kg, k = 22000 N/m, c = 15000 Ns/m, m1 = 45.4 kg, kt = 192000 N/m, ct = 0; bekannte Parameter des idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden: csky = 2800 Ns/m, cgnd = 2800 Ns/m, andere Parameter sind gleich wie die Parameter in dem traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem; in dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden sind 4 Parameter zu bestimmen, umfasst k1, b1, k2, b2, andere Parameter sind bekannt und gleich wie die Parameter in dem traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem.
- In dem Ausführungsbeispiel, das Verfahren zur Bestimmung der Parameter k1, b1, k2, b2 in dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden:
- Schritt 1: Berechnen Resonanzfrequenz ω2 von Masse m21 in dem 2DOF traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem:
ω2 = √ k/m₂ = √22000/317.5 - Schritt 2: Berechnen Antiresonanzfrequenz ω2A von Schwingungszustandskonverter
46 von Masse m2:ω2A = √ k₂/b₂ - Schritt 3: Bestimmen das Verhältnisse zwischen k2 und b2:
22000/317.5 = k2/b2 -
- Schritt 5: Berechnen Antiresonanzfrequenz ω1A von Schwingungszustandskonverter
48 von Masse m1:ω1A = √ k₁/b₁ - Schritt 6: Bestimmen das Verhältnisse zwischen k1 und b1:
214000/45.4 = k1/b1 - Schritt 7: Bestimmen die Parameterwerte von k1 und k2. Um eine große Route zwischen dem Masse m18 und dem Masse m21 sowie eine große Route zwischen dem Masse m18 und der Bewegungsbasis
11 zu vermeiden, und die Leistung des passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nicht zu reduzieren, soll die Werte von k1 und k2 in folgende Bereiche: kt/3 ≤ k1 ≤ kt, k/3 ≤ k2 ≤ k, d. h. k1 soll im Bereich (64000, 19200) und k2 im Bereich (7333, 22000), hier wird k1 = 192000 N/m, k2 = 15000 N/m verwendet. -
- Nach der Bestimmung von Parameter k1, b1, k2, b2 können dann alle Parameter von dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden erhalten werden: m2 = 317.5 kg, k = 22000 N/m, c = 1500 Ns/m, m1 = 45.4 kg, kt = 192000 N/m, ct = 0, csky = 2800 Ns/m, cgnd = 3200 Ns/m, k1 = 192000 N/m, k2 = 15000 N/m, b1 = 40.7 kg, b2 = 216.5 kg.
- Nach der Bestimmung aller Parameter von dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden kann das ideale Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden passiv realisiert, in diesem Fall kann der Dämpfer nicht mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden werden, sodass das technische Problem gelöst werden kann, dass der ideale Dämpfer an der Decke und dem Boden mit dem Trägheitsreferenzsystem verbunden werden muss.
- Wie
8 zu entnehmen weist das traditionelle passive Schwingungsisolierungssystem in der Verschiebungsübertragungsratekurve von Masse m2 zwei Scheitelwerte auf, welche von der Resonanz von dem Masse m2 und Masse m1 bei der Eigenfrequenz geführt werden, die Eigenfrequenz sind jeweils 1.2 Hz und 10.2 Hz, im Vergleichen mit dem traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem sind bei dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden und bei dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden die Werte bei 1.2 Hz jeweils um 68.1% und 60% reduziert, und die Werte bei 10.2 Hz jeweils um 62.3% und 58% reduziert. - Wie
9 zu entnehmen weist das traditionelle passive Schwingungsisolierungssystem in der Verschiebungsübertragungsratekurve von Masse m1 einen relativ großen Scheitelwert auf, welche von der Resonanz von dem Masse m1 bei der Eigenfrequenz geführt werden, die Eigenfrequenz ist 10.2 Hz, im Vergleichen mit dem traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem sind bei dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden und bei dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden die Werte bei 10.2 Hz jeweils um 69.1% und 65.4% reduziert. -
10 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiels eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden. Dieses System umfasst das Masse m18 und das Masse m21, eine parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” und eine parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10”, eine parallele Kombination von ”Feder k112-Trägheitsbehälter b113” und eine parallele Kombination von ”Feder k22-Trägheitsbehälter b23”, einen Dämpfer csky4 an der Decke, einen Dämpfer cgnd7 an dem Boden, eine Bewegungsbasis11 , einen Hebel L115 und einen Hebel L214, einen Befestigungsstab R117 und einen Befestigungsstab R216 sowie eine Laufschiene18 . Die parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” besteht aus einer Feder k5 und einem Dämpfer c6, wobei die Feder k5 parallel mit dem Dämpfer c6 verbunden ist, die parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” besteht aus einer Feder kt9 und einem Dämpfer ct10, wobei die Feder kt9 parallel mit dem Dämpfer ct10 verbunden ist, die parallele Kombination von ”Feder k112-Trägheitsbehälter b113” besteht aus einer Feder k112 und einem Trägheitsbehälter b113, wobei die Feder k112 parallel mit dem Trägheitsbehälter b113 verbunden ist, die parallele Kombination von ”Feder k22-Trägheitsbehälter b23” besteht aus einer Feder k22 und einem Trägheitsbehälter b23, wobei die Feder k22 parallel mit dem Trägheitsbehälter b23 verbunden ist; Das Masse m21, das Masse m18 und die Bewegungsbasis11 sind schiebend auf der Laufschiene18 aufgelagert, die entlang der Laufschiene18 hin- und herschieben können. Der Angelpunkt des Hebels L214 ist an dem Masse m21 befestigt, das obere Ende der parallelen Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” ist mit einem Ende des Hebels L214 gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” mit dem Masse m18 gelenkig verbindet, das obere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k22-Trägheitsbehälter b23” ist mit einem anderen Ende des Hebels L214 gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k22-Trägheitsbehälter b23” mit einem Ende des Befestigungsstabs R216 gelenkig verbindet, ein anderes Ende des Befestigungsstabs R216 ist an dem Masse m21 befestigt; Der Angelpunkt des Hebels L115 ist an dem Masse m18 befestigt, das obere Ende der parallelen Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” ist mit einem Ende des Hebels L115 gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” mit der Bewegungsbasis11 gelenkig verbindet, das obere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k112-Trägheitsbehälter b113” ist mit einem anderen Ende des Hebels L115 gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k112-Trägheitsbehälter b113” mit einem Ende des Befestigungsstabs R1l7 gelenkig verbindet, ein anderes Ende des Befestigungsstabs R117 ist an dem Masse m18 befestigt; Der Dämpfer csky4 an der Decke ist parallel mit dem Trägheitsbehälter b23 verbunden und der Dämpfer cgnd7 an dem Boden ist parallel mit dem Trägheitsbehälter b113 verbunden. -
11 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiels eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, im Vergleichen zum ersten Beispiels sind im zweiten Beispiel der Hebel L115 und der Hebel L214 entfernt geworden, die parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” und die parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” jeweils von der parallelen Kombination von ”Drehfeder A19-Drehdämpfer A20” und der parallelen Kombination von ”Drehfeder B21-Drehdämpfer B22” ersetzt werden; Die parallele Kombination von ”Drehfeder A19-Drehdämpfer A20” besteht aus einer Drehfeder A19 und einem Drehdämpfer A20, wobei die Drehfeder A19 parallel mit dem Drehdämpfer A20 verbunden ist, die parallele Kombination von ”Drehfeder A19-Drehdämpfer A20” weist zwei gemeinsame Enden, ein Ende davon ist an dem Masse m18 befestigt, ein anderes Ende davon ist mit einem Ende der parallelen Kombination von ”Feder k22-Trägheitsbehälter b23” gelenkig verbunden, ein anderes Ende der parallelen Kombination von ”Feder k22-Trägheitsbehälter b23” ist mit dem Masse m21 gelenkig verbunden; Die parallele Kombination von ”Drehfeder B21-Drehdämpfer B22” besteht aus einer Drehfeder B21 und einem Drehdämpfer B22, wobei die Drehfeder B21 parallel mit dem Drehdämpfer B22 verbunden ist, die parallele Kombination von ”Drehfeder B21-Drehdämpfer B22” weist zwei gemeinsame Enden, ein Ende davon ist an der Bewegungsbasis11 befestigt, ein anderes Ende davon ist mit einem Ende der parallelen Kombination von ”Feder k112-Trägheitsbehälter b113” gelenkig verbunden, ein anderes Ende der parallelen Kombination von ”Feder k112-Trägheitsbehälter b113” ist mit dem Masse m18 gelenkig verbunden. Der Dämpfer csky4 an der Decke ist parallel mit dem Trägheitsbehälter b23 verbunden und der Dämpfer cgnd7 an dem Boden ist parallel mit dem Trägheitsbehälter b113 verbunden. -
12 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiels eines 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden. Dieses System umfasst das Masse m18 und das Masse m21, Dämpfersäule23 an der Decke, Dämpfersäule24 an dem Boden und die Bewegungsbasis11 . Ein Ende der Dämpfersäule23 an der Decke ist mit dem Masse m21 gelenkig verbunden, ein anderes Ende davon ist mit dem Masse m18 gelenkig verbunden, ein Ende der Dämpfersäule24 an dem Boden ist mit dem Masse m18 gelenkig verbunden, ein anderes Ende davon ist mit der Bewegungsbasis11 gelenkig verbunden. - Dämpfersäule
23 an der Decke umfasst eine Feder k22, einen Trägheitsbehälter b23, einen Dämpfer csky4 an der Decke, eine Feder k5 und einen Dämpfer c6. Der Trägheitsbehälter b23 ist ein Kugelgewindeträgheitsbehälter, umfasst Schwungradkammer A25, Schwungrad A26, Gewindestütz A27, Schraubenmutter A28, Gewinde A29, Routenkammer A30. Ein Ende des Gewindes A29 ist das Schraubenteil, und ein anderes Ende des Gewindes A29 ist das Gewindeteil, außerdem weist das Gewinde A29 noch einen Schnitt neben dem Schraubenteil und dem Gewindeteil; Das Schwungrad A26 weist eine zentrale Gewindebohrung, die entsprechend mit dem Schraubenteil des Gewindes A29 verbunden wird; Die Schwungradkammer A25 weist eine zylindrische Form auf, wobei ein Ende davon geöffnet und ein anderes Ende davon geschlossen ist, in das geöffnete Ende wird das äußere Rund des Gewindestützes A27 eingepasst, sodass die Schwungradkammer A25 und der Gewindestütz A27 koaxial halten können; In dem Gewindestütz A27 ist ein Lager eingebaut, das äußere Rund des Lagers kann die innere Bohrung des Gewindestützes A27 einpassen, und das Schraubenteil des Gewindes A29 kann das innere Rund des Lagers einpassen, sodass der Gewindestütz bezüglich des Gewindes A29 in der axialen und radialen Richtung stationär bleiben; Die Schraubenmutter A28 entspricht mit dem Gewindeteil des Gewindes A29; Die Routenkammer A30 weist eine lange zylindrische Form auf, wobei ein Ende davon geöffnet und ein anderes Ende davon geschlossen ist, in das geöffnete Ende ist das äußere Rund der Schraubenmutter A28 eingepasst, sodass die Routenkammer A30 und die Schraubenmutter A28 koaxial halten können; Der Dämpfer csky4 an der Decke umfasst Schwungradkammer A25, Schwungrad A26 und viskose Flüssigkeit31 , die Schwungradkammer A25 ist geschlossen und mit viskoser Flüssigkeit31 gefüllt, das von dem Gewinde A29 angetriebenen Schwungrad A26 rotiert sich in der viskosen Flüssigkeit 31, um viskose Dämpfung zu erzeugen. Der Dämpfer c6 umfasst Zylinder A32, Kolben A33 mit Dämpfungsloch, Flüssigkeit34 und Kolbenstange A35. Der Zylinder A32 ist koaxial fest mit der Routenkammer A30 verbunden, das äußere Teil des Zylinders A32 passt die Feder k5 ein, ein Ende der Feder k5 ist mit einem Ende der Kolbenstange A35 fest verbunden, und ein anderes Ende der Feder k5 ist mit dem äußeren Teil des Zylinders A32 fest verbunden. Das äußere Teil der Routenkammer A30 passt die Feder k22 ein, ein Ende der Feder k22 ist mit der Schwungradkammer A25 fest verbunden, und ein anderes Ende der Feder k22 ist mit der Routenkammer A30 fest verbunden. - Die Dämpfersäule
24 an dem Boden umfasst Feder k112, Trägheitsbehälter b113, Dämpfer cgnd7 an dem Boden, Feder kt9 und Dämpfer ct10. Der Trägheitsbehälter b213 ist ein Kugelgewindeträgheitsbehälter, umfasst Schwungradkammer B36, Schwungrad B37, Gewindestütz B38, Schraubenmutter B39, Gewinde B40, Routenkammer B41. Der Dämpfer cgnd7 an dem Boden umfasst Schwungradkammer B36, Schwungrad B37 und viskose Flüssigkeit31 , - Der Dämpfer ct10 umfasst Zylinder B42, Kolben B43 mit Dämpfungsloch, Flüssigkeit
34 und Kolbenstange B44. Die Dämpfersäule24 an dem Boden weist dieselbe Struktur wie die Dämpfersäule23 an der Decke, die Verbindungsverhältnisse der verschiedenen Komponenten der Dämpfersäule24 an dem Boden beziehen sich auf der Dämpfersäule23 an der Decke. - Die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter
47 von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd7 an dem Boden in dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden in5 entfernt geworden wird, die beiden Enden der parallelen Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10” sind jeweils direkt seriell mit dem Masse m48 und der Bewegungsbasis11 verbunden, dadurch wird ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke gebildet (sieh13 ). - Wie
14 zu entnehmen weist das traditionelle passive Schwingungsisolierungssystem in der Verschiebungsübertragungsratekurve von Masse m2 einen relativ großen Scheitelwert auf, welche von der Resonanz von dem Masse m2 bei der Eigenfrequenz geführt werden, die Eigenfrequenz ist 1.2 Hz, im Vergleichen mit dem traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem sind bei dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden und bei dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden die Werte bei 10.2 Hz jeweils um 69.7% und 63.7% reduziert. Aus der Kurve in14 und der Analyse ist es ersichtlich, dass das ideale Schwingungsisolierungssystem an der Decke die Resonanz von Masse m2 gründlich unterdrücken kann, das passive Schwingungsisolierungssystem an der Decke die Resonanz von Masse m2 relativ gut unterdrücken kann, wobei seine Verschiebungsübertragungsrate nahezu der von dem idealen Schwingungsisolierungssystem ist, die Schwingungsisolierungsleistung der beiden Systeme ist deutlich besser als die des traditionellen Schwingungsisolierungssystems. - Die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter
45 von Masse m2 und dem Dämpfer csky4 an der Decke in dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden in5 entfernt geworden wird, die beiden Enden der parallelen Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” sind jeweils direkt seriell mit dem Masse m18 und dem Masse m21 verbunden, dadurch wird ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an dem Boden gebildet (sieh15 ). - Wie
16 zu entnehmen weist das traditionelle passive Schwingungsisolierungssystem in der Verschiebungsübertragungsratekurve von Masse m1 einen relativ großen Scheitelwert auf, welche von der Resonanz von dem Masse m1 bei der Eigenfrequenz geführt werden, die Eigenfrequenz ist 10.2 Hz, im Vergleichen mit dem traditionellen passiven Schwingungsisolierungssystem sind bei dem idealen Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden und bei dem passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden die Werte bei 10.2 Hz jeweils um 67.6% und 64.2% reduziert. Aus der Kurve in16 und der Analyse ist es ersichtlich, dass das ideale Schwingungsisolierungssystem an der Decke die Resonanz von Masse m1 gründlich unterdrücken kann, das passive Schwingungsisolierungssystem an der Decke die Resonanz von Masse m1 relativ gut unterdrücken kann, wobei seine Verschiebungsübertragungsrate nahezu der von dem idealen Schwingungsisolierungssystem ist, die Schwingungsisolierungsleistung der beiden Systeme ist deutlich besser als die des traditionellen Schwingungsisolierungssystems. - Die parallele Kombination von ”Feder kt9-Dämpfer ct10”, die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter
47 von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd7 an dem Boden und das Masse m18 in dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden in5 entfernt geworden werden, die parallele Kombination von ”Feder k5-Dämpfer c6” ist direkt seriell mit der Bewegungsbasis11 verbunden, dadurch wird ein SDOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke gebildet (sieh17 ). - Das Masse m21 und das Masse m18 können das Karosserie und das Rad, der Sitz und das Karosserie, das Fahrerhaus oder das Karosserie oder der Sitz und das Fahrerhaus sein.
- Das erfindungsgemäße Realisierungsverfahren und Schwingungsisolierungssystem sind aber nicht auf einzige Freiheitsgrad und zwei Freiheitsgrade begrenzt geworden, gilt auch für mehre Freiheitsgrade, darüber hinaus sind das erfindungsgemäße Realisierungsverfahren und Schwingungsisolierungssystem nicht auf ebene Bewegung begrenzt geworden, gilt auch für Drehung, wobei die ebene Bewegungselemente von Drehung- und Verdrehungselemente ersetzt werden können.
- Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist nur ein erfindungsgemäßes optimales Beispiel und darauf ist die Erfindung ist nicht beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Abwandlungen, Ersetzungen, Verbesserungen oder dergleichen beruhenden auf diesen Erfindung denkbar, z. B. Austauschen von ähnlichen Elements, die die gleichen erfindungsgemäßen Effekte erfolgen, und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich den Ansprüchen fallen.
Claims (14)
- Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierungssystem eine parallele Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)”, eine parallele Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)”, einen Dämpfer csky(4) an der Decke, einen Dämpfer cgnd(7) an dem Boden, eine Bewegungsbasis (
11 ), ein Schwingungszustandskonvertierungssystem (48 ) von Masse m1 und ein Schwingungszustandskonvertierungssystem (49 ) von Masse m2 umfasst; Die parallele Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)” besteht aus einer Feder kt(9) und einem Dämpfer ct(10), wobei die Feder kt(9) parallel mit dem Dämpfer ct(10) verbunden ist; Das Schwingungszustandskonvertierungssystem (48 ) von Masse m1 besteht aus einem Masse m1(8) und einem Schwingungszustandskonverter (47 ) von Masse m1, der Schwingungszustandskonverter (47 ) von Masse m1 besteht aus einer Feder k1(12) und einem Trägheitsbehälter b1(13), wobei die Feder k1(12) parallel mit dem Trägheitsbehälter b1(13) verbunden ist, der Schwingungszustandskonverter (47 ) von Masse m1 ist seriell mit dem Masse m1(8) verbunden und unterstützt das Masse m1(8); Der Schwingungszustandskonverter (47 ) von Masse m1 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)” verbunden und unterstützt das ganze Schwingungszustandskonvertierungssystem (48 ) von Masse m1; Die Bewegungsbasis (11 ) ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)” verbunden und gleichzeitig unterstützt die parallele Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)”; Der Dämpfer cgnd(7) an dem Boden ist parallel mit dem Schwingungszustandskonverter (47 ) von Masse m1 verbunden, um eine parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter (47 ) von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd(7) an dem Boden zu bilden; Die parallele Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” besteht aus einer Feder k(5) und einem Dämpfer c(6), wobei die Feder k(5) parallel mit dem Dämpfer c(6) verbunden ist; Das Schwingungszustandskonvertierungssystem (46 ) von Masse m2 besteht aus einem Masse m2(1) und einem Schwingungszustandskonverter (45 ) von Masse m2, der Schwingungszustandskonverter (45 ) von Masse m2 besteht aus einer Feder k2(2) und einem Trägheitsbehälter b2(3), wobei die Feder k2(2) parallel mit dem Trägheitsbehälter b2(3) verbunden ist, der Schwingungszustandskonverter (45 ) von Masse m2 ist seriell mit dem Masse m2(1) verbunden und unterstützt das Masse m2(1); Der Schwingungszustandskonverter (45 ) von Masse m2 ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” verbunden und unterstützt das ganze Schwingungszustandskonvertierungssystem (46 ) von Masse m2; Das Masse m1(8) ist seriell mit der parallelen Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” verbunden und gleichzeitig unterstützt die parallele Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)”; Der Dämpfer csky(4) an der Decke ist parallel mit dem Schwingungszustandskonverter (45 ) von Masse m2 verbunden, um eine parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter (45 ) von Masse m2 und dem Dämpfer csky(4 ) an der Decke zu bilden; In dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden: m2 ist das Masse von Masse m2(1), k2 ist die Steifigkeit von Feder k2(2), b2 ist die Trägheitsbehälterfaktorvon Trägheitsbehälter b2(3), csky ist die Dämpfung von Dämpfer csky(4) an der Decke, k ist die Steifigkeit von Feder k(5), c ist die Dämpfung von Dämpfer c(6), m1 ist das Masse von Masse m1(8), k1 ist die Steifigkeit von Feder k1(12), b1 ist die Trägheitsbehälterfaktor von Trägheitsbehälter b1(13), cgnd ist die Dämpfung von Dämpfer cgnd(7) an dem Boden, kt ist die Steifigkeit von Feder kt(9), ct ist die Dämpfung von Dämpfer ct(10). - Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass k1 die Steifigkeit von Feder k1(12) ist, b1 die Trägheitsbehälterfaktor von Trägheitsbehälter b1(13) ist, k2 die Steifigkeit von Feder k2(2) ist, b2 die Trägheitsbehälterfaktor von Trägheitsbehälter b2(3) ist, wobei kt/3 ≤ k1 ≤ kt, k/3 ≤ k2 ≤ k, bekannte Parameter: m2 ist das Masse von Masse m2(1), k ist die Steifigkeit von Feder k(5), c ist die Dämpfung von Dämpfer c(6), m1 ist das Masse von Masse m1(8), kt ist die Steifigkeit von Feder kt(9) und ct ist die Dämpfung von Dämpfer ct(10), csky ist die Dämpfung von Dämpfer csky(4) an der Decke und cgnd ist die Dämpfung von Dämpfer cgnd(7) an dem Boden.
- Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Masse m2(1) das Karosserie und das Masse m1(8) das Rad umfasst.
- Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Masse m2(1) den Sitz und das Masse m1(8) das Karosserie umfasst.
- Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Masse m2(1) das Fahrerhaus und das Masse m1(8) das Karosserie umfasst.
- Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Masse m2(1) den Sitz und das Masse m1(8) das Fahrerhaus umfasst.
- Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter (
47 ) von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd(7) an dem Boden und die Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)” voneinander ersetzt werden. - Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter (
45 ) von Masse m2 und dem Dämpfer csky(4) an der Decke und die Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” voneinander ersetzt werden. - Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägheitsbehälter b2(3) und der Trägheitsbehälter b1(13) ein Zahnrad-Zahnstangeträgheitsbehälter, Kugelgewindeträgheitsbehälter oder hydraulischer Trägheitsbehälter sind.
- Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierungssystem noch einen Hebel L1(15) und einen Hebel L2(14), einen Befestigungsstab R1(17) und einen Befestigungsstab R2(16) sowie eine Laufschiene (
18 ) umfasst; Das Masse m2(1), das Masse m1(8) und die Bewegungsbasis (11 ) sind schiebend auf der Laufschiene (18 ) aufgelagert, die entlang der Laufschiene (18 ) hin- und herschieben können. Der Angelpunkt des Hebels L2(14) ist an dem Masse m2(1) befestigt, das obere Ende der parallelen Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” ist mit einem Ende des Hebels L2(14) gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” mit dem Masse m1(8) gelenkig verbindet, das obere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k2(2)-Trägheitsbehälter b2(3)” ist mit einem anderen Ende des Hebels L2(14) gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k2(2)-Trägheitsbehälter b2(3)” mit einem Ende des Befestigungsstabs R2(16) gelenkig verbindet, ein anderes Ende des Befestigungsstabs R2(16) ist an dem Masse m2(1) befestigt; Der Angelpunkt des Hebels L1(15) ist an dem Masse m1(8) befestigt, das obere Ende der parallelen Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)” ist mit einem Ende des Hebels L1(15) gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)” mit der Bewegungsbasis (11 ) gelenkig verbindet, das obere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k1(12)-Trägheitsbehälter b1(13)” ist mit einem anderen Ende des Hebels L1(15) gelenkig verbindet, und gleichzeitig ist das untere Ende der parallelen Kombination von der Kombination von ”Feder k1(12)-Trägheitsbehälter b1(13)” mit einem Ende des Befestigungsstabs R1(17) gelenkig verbindet, ein anderes Ende des Befestigungsstabs R1(11) ist an dem Masse m1(8) befestigt. - Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” und die parallele Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)” jeweils von der parallelen Kombination von ”Drehfeder A(19)-Drehdämpfer A(20)” und der parallelen Kombination von ”Drehfeder B(21)-Drehdämpfer B(22)” ersetzt werden; Die parallele Kombination von ”Drehfeder A(19)-Drehdämpfer A(20)” besteht aus einer Drehfeder A(19) und einem Drehdämpfer A(20), wobei die Drehfeder A(19) parallel mit dem Drehdämpfer A(20) verbunden ist, die parallele Kombination von ”Drehfeder A(19)-Drehdämpfer A(20)” weist zwei gemeinsame Enden, ein Ende davon ist an dem Masse m1(8) befestigt, ein anderes Ende davon ist mit einem Ende der parallelen Kombination von ”Feder k2(2)-Trägheitsbehälter b2(3)” gelenkig verbunden, ein anderes Ende der parallelen Kombination von ”Feder k2(2)-Trägheitsbehälter b2(3)” ist mit dem Masse m2(1) gelenkig verbunden; Die parallele Kombination von ”Drehfeder B(21)-Drehdämpfer B(22)” besteht aus einer Drehfeder B(21) und einem Drehdämpfer B(22), wobei die Drehfeder B(21) parallel mit dem Drehdämpfer B(22) verbunden ist, die parallele Kombination von ”Drehfeder B(21)-Drehdämpfer B(22)” weist zwei gemeinsame Enden, ein Ende davon ist an der Bewegungsbasis (
11 ) befestigt, ein anderes Ende davon ist mit einem Ende der parallelen Kombination von ”Feder k1(12)-Trägheitsbehälter b1(13)” gelenkig verbunden, ein anderes Ende der parallelen Kombination von ”Feder k1(12)-Trägheitsbehälter b1(13)” ist mit dem Masse m1(8) gelenkig verbunden. - Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an dem Boden, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter (
45 ) von Masse m2 und dem Dämpfer csky(4) an der Decke in dem 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 9 entfernt geworden ist, die beiden Enden der parallelen Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” sind jeweils direkt seriell mit dem Masse m1(8) und dem Masse m2(1) verbunden. - Ein 2DOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter (
47 ) von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd(7) an dem Boden in dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 9 entfernt geworden ist, die beiden Enden der parallelen Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10) sind jeweils direkt seriell mit dem Masse m1(8) und der Bewegungsbasis (11 ) verbunden. - Ein SDOF passives Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele Kombination von ”Feder kt(9)-Dämpfer ct(10)”, die parallele Kombination von dem Schwingungszustandskonverter (
47 ) von Masse m1 und dem Dämpfer cgnd(7) an dem Boden und das Masse m1(8) in dem 2DOF passiven Dämpfung- und Schwingungsisolierungssystem an der Decke und dem Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 9 entfernt geworden sind, die parallele Kombination von ”Feder k(5)-Dämpfer c(6)” ist direkt seriell mit der Bewegungsbasis (11 ) verbunden.
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