Wynalazek niniejszy dotyczy urzadze¬ nia do tlumienia drgan, a zwlaszcza takie¬ go, które nadaje sie do przyrzadów lub ta¬ blicy instrumentowej np. w samolocie. Wy¬ nalazek moze miec jednak i szersze zasto¬ sowanie. W urzadzeniach tego rodzaju sto¬ suje sie zwykle sprezyny, posiadajace giet¬ kosc we wszystkich kierunkach oraz o ta¬ kiej podatnosci, ze naturalna czestotliwosc drgan przyrzadu lub innego umocowanego na nich aparatu jest mniejsza od najwiek¬ szej czestotliwosci drgan samolotu lub in¬ nej maszyny, poniewaz te drgania o wiek¬ szej czestotliwosci, dzialajace na umocowa* ny przyrzad, moga go uszkodzic wskutek Wywolania duzych przyspieszen.W przypadkach, w których zachodzila potrzeba ochrony przed drganiami przyrza¬ dów róznej wagi, stosowano zwykle urza¬ dzenia, posiadajace sprezyny, których po¬ datnosc dobierano odpowiednio do poszcze¬ gólnych podpieranych przez nie ciezarów.Pociagalo to za soba koniecznosc posiada¬ nia duzego zapasu sprezyn o róznej podat¬ nosci.W mysl niniejszego wynalazku otrzy¬ muje sie urzadzenie, w którym te same sprezyny moga sluzyc do podpierania przy¬ rzadów o róznej wadze i posiadac pomimo tego te sama naturalna czestotliwosc drgan calego ukladu bez wzgledu na ciezar, oczy¬ wiscie w pewnych granicach.W tym celu podatnosc sprezyny musi byc proporcjonalna do, ciezaru, odpowied¬ nio do nastepujacego równania: 4t2 f2 S=^^ . L (1) g gdzie S oznacza podatnosc, / — zadana czestotliwosc drgan, al — ciezar. Równa¬ nie powyzsze mozna równiez wyrazic jako funkcje podatnosci i uginania w nastepuja¬ cy sposób.Poniewaz S= , gdzie D oznacza u- dD giecie, przieto powyzsze równanie mozna wyrazic: dL = 4*2 . f2 dD g Calkujac to równanie, otrzymuje sie nastepujacy wynik: 4%2 f2 L = L0e ^-^- . D (2) g gdzie Lo oznacza dolna granice ciezaru, przy której jest utrzymana zadana czesto¬ tliwosc i który to ciezar daje podstawowe polozenie sprezyny, od którego mierzy sie ugiecia.Przez wstawienie w równanie (2) war¬ tosci L, otrzymanego z równania (1), otrzy¬ muje sie nastepujace równanie: c 4*2.f2 t 4r* .t2 ...S= . L0e * D (3) g g W niektórych przypadkach moze zajsc potrzeba, aby naturalna czestotliwosc drgan w kierunkach poziomych stale rózni¬ la sie od czestotliwosci drgan w kierunku pionowym.W mysl wynalazku urzadzenie do tlu¬ mienia drgan, zaopatrzone w sprezyne, u- mieszczona miedzy ustalona podpora i wspornikiem dzwiganego przyrzadu, pole¬ ga na tym, ze ksztalt sprezyny i jej podpór sa tak dobrane, iz podatnosc sprezyny zmienia sie odpowiednio do ugiecia we¬ dlug równania 3, przez co naturalna cze¬ stotliwosc swobodnych drgan podpartego przyrzadu pozostaje zasadniczo stala, bez wzgledu na mase podpartego przyrzadu.Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalazku.Fig. 1 przedstawia przekrój urzadzenia do tlumienia drgan wedlug jednej postaci wykonania wynalazku; fig. 2 — to samo u- rzadzenie w widoku z boku z czesciowym przekrojem u góry, a fig. 3 i 4 przedstawia¬ ja szczególy .wykonania.Urzadzenie do tlumienia drgan sklada sie z cylindrycznej oslony metalowej 1 z kolnierzem 2. Wzgledem oslony 1 jest osio¬ wo osadzony trzpien 3, na którego dolnym nagwintowanym koncu jest osadzona na¬ kretka 4. Gumowa tulejka 5, zaopatrzona na koncach w kolnierze 6 i 7, obejmuje trzpien 3. Do oslony 1 jest przymocowana w ponizej opisany sposób pierscieniowa plytka 8 (fig* 1 i 3), posiadajaca wygiety do góry brzeg 9. Miedzy koncem lub wierz¬ chem 10 oslony 1 i trzpieniem 3 jest osa¬ dzona stozkowa zwojowa sprezyna drucia¬ na 11, której wierzcholek, utworzony przez prosta czesc drutu, wchodzi w gleboki stoz¬ kowy otwór w trzpieniu 3.Urzadzenie jest przymocowane za po¬ moca nakretki 4 doi podstawy 12 (zazna¬ czonej liniami przerywanymi), która moze byc np. wspornikiem na samolocie. Przez tulejke 5 i trzpien 3 przechodzi otwór 13, w który mozna wsunac zatyczke, zapobie¬ gajaca obracaniu sie trzpienia 3 podczas przykrecania nakretki 4. Tablice instru- mentowa lub inny przyrzad, który ma byc zabezpieczony od drgan podstawy 12, przymocowuje sie do Oslony /. W tym celu w kolnierzu 2 sa wykonane otwory 14, a w plytce 8 — otwory 15. Przez otwory te przechodza sruby, wkrecone w podpórke 20 (zaznaczona liniami przerywanymi), dó — 2 —której jest przymocowana tablica instru- mentowa. Dzieki temu urzadzeniu plytka 8 | jest równiez przymocowana do oslony /, I jak wspomniano wyzej.Ruch pionowy oslony 1 wzgledem trzpienia 3 i podstawy 12 jest ograniczony przez kolnierze 6 i 7 tulejki 5, obejmujacej plytke 8, a ruch boczny równiez jest ogra¬ niczony przez tulejke 5, stykajaca sie z krawedzia otworu w plytce 8.Dla wzglednie lekkiego przyrzadu plyt¬ ka 8 moze byc umieszczona jak wskazano na fig. 1, lecz dla wiekszych ciezarów plyt- \ ka 8 moze byc odwrócona do góry wzgle¬ dem oslony 1, przy czym w tym przypad¬ ku poczatkowy nacisk sprezyny 11 jest wiekszy.Kilka takich urzadzen, np. trzy, mozna uzyc do podtrzymania tablicy instrumento- wej za pomoca oparcia 16 bez pomocy ja¬ kichkolwiek innych narzadów podpieraja¬ cych.W miare gdy podparty ciezar wzrasta? coraz to wiecej zwieksza sie zwoje lub wie¬ ksza ich ilosc zaczyna sie stykac z wierz¬ chem lub koncem 10 oslony 1, a wskutek tego podatnosc sprezyny wzrasta dla drgan pionowych przyrzadu, jak równiez dla drgan w kazdym innym kierunku.Jezeli chodzi o sprezyne, wykonana z drutu o równomiernym przekroju poprzecz¬ nym i opierajaca sie w wyzej opisany spo¬ sób o plaska powierzchnie, to istnieje kilka mozliwych postaci sprezyn, utrzymujacych czestotliwosc drgan calego ukladu na sta¬ lym poziomie (w pewnych granicach), bez wzgledu na podparte ciezary. Jedna taka postac przedstawia spiralna sprezyna sli¬ makowa, której zwoje sa jednakowo od! sie¬ bie odlegle w kierunku osiowym, gdy spre¬ zyna znajduje sie w stanie nieobciazonym; odleglosc miedzy tymi zwojami oznaczono ponizej litera P. Rzut prostopadly tej spre¬ zyny na plaszczyzne przedstawia spirale równokatna lub logarytmiczna, wyrazona przez równanie w którym R i 0 oznaczaja wspólrzedne biegunowe, R0 — promien wodzacy ze¬ wnetrznego konca spirali, e — stala wykla¬ dnicza, a jlc —-.. funkcje czestotliwosci drgan /, wspomniana zas odleglosc P jest wyra- 4n PP p zona przez równanie jt =— . Kozu- mie siej ze przy najwiekszym obciazeniu, przy którym sprezyna ma utrzymac czesto¬ tliwosc na stalym poziomie, niektóre ze zwojów moga sie jeszcze nie stykac z po¬ wierzchnia oporowa. Poniewaz sprezyna nie powinna sie wiecej uginac, przeto zwo¬ je te moga posiadac zadany ksztalt. Sku¬ teczna podatnosc sprezyny wzgledem drgan bocznych mozna regulowac przez zmiane dlugosci prostej czesci wierzcholka sprezyny, przy czym dlugosc te mozna wy¬ znaczyc na podstawie doswiadczen.Przy obliczaniu sprezyny wedlug rów¬ nan 1,213, nalezy przyjac, ze posiada ona równomierna podatnosc.Podatnosc S sprezyny pod obciazeniem L, powodujacym ugiecie D, równa sie S = — i D = — D S Sprezyna, wykonana wedlug wynalazku, powinna dzialac w granicach najwiekszego i najmniejszego obciazenia L0 i LM. Po¬ datnosc S0 sprezyny na obciazenie L0 mozna okreslic na podstawie równania 1, z którego wynika, ze c _ ^ f2 r ^o — z • Lo Jezeli np. zadana czestotliwosc / wynosi 4n2 l2 420 drgan na minute, wówczas = 60.S Jezeli L0 = 0,45 kg, to S0 =90 kg/m.Poniewaz L0 jest najmniejszym podpiera¬ nymi ciezarem, przeto podatnosc nie powin- — 3 -na byc mniejsza niz S0 w zwyklych wa¬ runkach, tak ze dobiera sie sprezyne o po¬ datnosci S0 w stanie nieobciazonym.Najprostszym sposobem zwiekszania podatnosci na ugiecie przez ciezar jest zmniejszenie niepodpartej dlugosci sprezy¬ ny w czasie jej ugiecia. W ten sposób spre¬ zyna bedzie posiadac czesc swobodna i czesc podparta. Calkowite ugiecie sprezy¬ ny z jej stanu nieobciazonego pod wply¬ wem ciezaru L wynosi D0 + D, gdzie D0 jest ugieciem sprezyny pod wplywem cie¬ zaru L0, a D jest dalszym ugieciem od wyj¬ sciowego polozenia sprezyny, t. j. od polo¬ zenia, jakie sprezyna zajmuje pod wply¬ wem obciazenia L0.Przy stalym obciazeniu statycznym i, *• 1' £dy sprezyna nie drga, ugiecie swobod- nej czesci sprezyny wynosi—. Z równania {xA=rh- Podobnie§o=^=Z)o- Jest to stan, w którym czestotliwosc / jest stala, a poniewaz rc i g sa równiez stale, przeto ugiecie swobodnej czesci sprezyny -«- dochodzi do wielkosci Do.Poniewaz calkowite ugiecie wynosi D0 + D, przeto ugiecie podpartej czesci sprezyny jest równe ugieciu D i to wlasnie ugiecie D musi byc uzyte, aby spowodowac oparcie sie odpowiedniej czesci sprezyny na podstawie. 4k2 f2 Poniewaz S0 = —-— L0 , a D - -g- u° — 4t? f2 ' przeto równanie (3) mozna przestawic S = S0eD- Do Wskutek tego D = Dn hgt- (A) Przyjawszy, jak przed tym, ze zadana czestotliwosc wynosi 420, wówczas gdy LQ jest równe 0,45 kg, a S0 jest równe 60, to D0 bedzie równe 5 mm. W ten sposób moz¬ na latwo narysowac krzywa a, odpowiada¬ jaca D i S stosownie do równania A.Oczywiscie, podatnosc S jest funkcja dlugosci / swobodnej czesci sprezyny, tak ze skale podatnosci dla krzywej mozna za¬ stapic przez skale, wskazujaca swobodna dlugosc sprezyny. Skala taka bedzie rów¬ niez tworzyc skale podpartej dlugosci spre¬ zyny, tak ze daje sie wyznaczyc ugiecie w kazdym punkcie podpartej dlugosci czesci sprezyny, a zatem i odleglosc, o jaka ta czesc sprezyny musi sie przesunac zanim zostanie podparta.Jezeli zastosowano sprezyne spiralna o równomiernym przekróju poprzecznym, wówczas jej podatnosc na skrecenie wyno- si -j, gdzie K jest wielkoscia stala, zalez¬ na od materialu i przekroju poprzecznego drutu. W tych warunkach S K funkcja U S0 K funkcja / Krzywa L, odpowiadajaca ugieciu przy swobodnym koncu sprezyny i podpar¬ tej czesci sprezyny mozna równiez wyzna¬ czyc. Wedlug tej krzywej mozna wykonac kazda sprezyne zwojowa, majaca drgac z czestotliwoscia 420 drgan na minute pod kazdym obciazeniem, naturalnie w pewnych granicach, przyjawszy np. sprezyne spiral¬ na, posiadajaca pewna liczbe zwojów o sto¬ pniowo wzrastajacej dlugosci.Sprezyne mozna przeznaczyc dla wspól¬ dzialania z plaska podstawa, w którym to przypadku skok zwojów musi sie tak zmie¬ niac, aby skok kazdego zwoju stanowil róz¬ nice miedzy ugieciem na poczatku i na! kon¬ cu kazdego zwoju. Wartosci ugiecia dla kazdego zwoju mozna wyznaczyc na pod¬ stawie ostatniej krzywej b przez odmie¬ rzenie wzdluz podzialki swobodnej dlugo¬ sci zwojów i zakreslenie na krzywej ugiec na koncach tych dlugosci. Nalezy zazna- — 4 —ezyc, ze skok moze sie ciagle zmieniac, tak ze moze zajsc potrzeba obliczenia skoków polowy zwojów, a' nawet cwierci zwojów, jak równiez konców pelnych zwojów.Skok kazdego zwoju moze byc staly, a promien zwojów moze sie zmieniac; w tym przypadku podstawa musi byc odpowied¬ nio uksztaltowana, aby posiadac gniazda dla kolejnych zwojów. Krzywizne podsta¬ wy w plaszczyznie, zawierajacej os spre¬ zyny, mozna wyznaczyc w nastepujacy spo¬ sób, który nadaje sie dla plaszczyzny, za¬ wierajacej poczatek i koniec kazdego zwo¬ ju. Skok zwojów moze byc wiekszy niz skok pierwszego zwoju. Trzecia krzywa c rysuje sie przede wszystkim przez ustalenie punk¬ tów, w których zwoje stykaja sie ze wspo¬ mniana plaszczyzna, gdy sprezyna jest nie- obciazona. Nalezy przyjac, ze zwój o naj¬ wiekszym promieniu znajduje sie u dolu i ze sprezyna jest podparta od dolu. Naj¬ nizszy ustalony punkt, który odpowiada zetknieciu najnizszego zwoju z powyzsza plaszczyzna, tworzy najnizszy punkt krzy¬ wej podstawy. Od punktu, przyleglego do najnizszego punktu, odmierza sie w dól, w kierunku równoleglym do osi sprezyny, li¬ nie, równa pod wzgledem dlugosci ugieciu pierwszego zwoju sprezyny, otrzymanemu na podstawie drugiej krzywej b, wspom¬ nianej powyzej. Od nastepnego przylegle¬ go punktu odmierza sie odleglosc, równa ugieciu drugiego zwoju i t. d. Nastepnie ry¬ suje sie gladka krzywa c przez dolne kon¬ ce wspomnianych linij. Krzywizne w in¬ nych plaszczyznach mozna wyznaczyc w podobny sposób. Nalezy przy tym zastoso¬ wac zwykla poprawke dla srednicy drutu, tworzacego sprezyne.Nalezy zaznaczyc, ze w szczególnym przypadku sprezyna wedlug wynalazku posiada dlugosc jednego zwoju tak obrana, ze ugiecie kazdego zwoju jest równe jego skokowi, tak ze mozna zastosowac plaska podstawe.Mozna, oczywiscie, równiez zastosowac sprezyne zwojowa, której swoje posiadaja jednakowa srednice, tak, ze kazdy zwój spoczywa na zwoju, znajdujacym sie po¬ nizej. W tym przypadku ~- = —° = ' —. *0 KI l Skok kazdego zwoju jest równy jego u- gieciu powiekszonemu o srednice drutu, tak, ze skok zwoju n — tego jest równy u- gieciu n zwojów minus ugiecie n — 1 zwo¬ jów. Jezeli np. jest 10 zwojów, ugiecie dla róznej liczby podpartych zwojów mozna latwo odczytac na podstawie stozka c, po¬ niewaz kazdy zwój wynosi 0,1 dlugosci.Odpowiednie podzialki mozna zastosowac dla innych liczb zwojów.W koncu nalezy jeszcze rozpatrzyc przypadek, gdy sprezyna w postaci preta jest nieruchomo umocowana na jednym koncu i dzwiga ciezar na drugim koncu* Wzór na taki pret przedstawia sie naste- I/3 pujaco; D=——. Podatnosc na obciazenie -jCL stale podaje wzór S = '- .D LP Wobec tego S0 U 3EI \ l / S Wstawiajac te wartosc -«- w równanie na 0 D, podane poprzednio, otrzymujemy D = D0 log, I — J . Mozna wiec narysowac krzywa, wskazujaca zwiazek miedzy ugie¬ ciami i swobodna czescia sprezyny, która mozna uzyc dla rozwiniecia krzywej dla podstawy sprezyny przez ustalenie róz* nych wartosci ugiecia od linii, przedsta¬ wiajacej sprezyne nieugieta, biorac pod u- wage, ze kazdy punkt na sprezynie poru¬ sza sie podczas uginania wzdluz znanej krzywej.Nastepujacy przyklad dotyczy sprezy* - 5 —ny stozkowej, dla której jest miarodajne _M0 wspomniane równanie R=RQe , i która nadaje sie do podpierania przyrzadu, ob¬ ciazajacego sprezyne ciezarem 0,45 — 3,6 kg, tak ze czestotliwosc drgan podpartego przyrzadu jest utrzymana zasadniczo na poziomie 540 drgan na minute. Sprezyna jest wykonana z drutu stalowego o sred¬ nicy 1,6 mm. Odleglosc P miedzy zwojami wynosi 2,5 mm, osiowa dlugosc swobodnej czesci sprezyny wynosi 12,5 mm, a pro¬ mien zewnetrznego konca spirali wynosi 15 mm. Dlugosc prostej czesci przy we¬ wnetrznym koncu spirali wynosi 5 mm.Wierzch lub koniec 10 oslony /, zamiast byc plaskim, jak wskazano, moze posiadac inny ksztalt, np. stozkowy lub inaczej wy¬ pukly. Nastepnie sprezyna moze równiez posiadac inny ksztalt, np. moze posiadac postac slimaka o duzej srednicy na jed¬ nym koncu, o zmniejszajacej sie srednicy ku srodkowi. Budowa taka pozwala na zmniejszenie najwiekszej srednicy spre¬ zyny.Przyrzad wedlug wynalazku moze, o- czywiscie, miec rózne postacie wykonania, opisana powyzej postac podano jedynie jako przyklad. PL