RU2083434C1

RU2083434C1 - Device for damping vibration of object

Info

Publication number: RU2083434C1
Application number: SU5031633/11A
Authority: RU
Inventors: А.В. Авринский; А.Г. Малюга; И.К. Пименов; С.А. Рыков
Original assignee: Морской технический университет Санкт-Петербурга
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1997-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: between vibration object 1 and its supports 2 is wave absorber 4. The wave absorber is made up as a strip which consists of straight and spiral portions of the same thickness. The thickness and the length of the straight portion is defined by a relationship provided in the invention description. The thickness of the spiral portion of the wave damper decreases in the direction of the free end. The spiral portion is covered with a layer of vibration-damping material and its length is more greater than the length of the straight portion by a factor of two. EFFECT: improved damping. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, предназначено для снижения вибрации виброизолированных фундаментов и механизмов и может быть использовано в судостроительной промышленности. The invention relates to mechanical engineering, is intended to reduce vibration of vibration-insulated foundations and mechanisms and can be used in the shipbuilding industry.

Для гашения вибрации механизмов и фундаментов существует целый ряд устройств и приспособлений. Например, пассивные виброгасители (ПВГ), виброзадерживающие массы (ВЗМ), виброизоляторы (ВИ) (Справочник по судовой акустике. Под ред. Клюкина И.И. Боголепова И.И. Л. Судостроение, 1978). ПЗМ и ВИ обладают реактивными механическими сопротивлениями и их использование приводит к появлению дополнительных резонансов в системе механизм - виброизолятор. Активное механическое сопротивление ПВГ наблюдается только в узкой полосе частот и его использование эффективно также только в узких полосах частот. To damp the vibration of mechanisms and foundations, there are a number of devices and devices. For example, passive vibration dampers (PVG), vibration-holding masses (VZM), vibration isolators (VI) (Handbook on ship acoustics. Edited by Klyukin II Bogolepova II Shipbuilding, 1978). PZM and VI have reactive mechanical resistances and their use leads to the appearance of additional resonances in the mechanism - vibration isolator system. The active mechanical resistance of PVG is observed only in a narrow frequency band and its use is also effective only in narrow frequency bands.

Наиболее близким аналогом является устройство для уменьшения вибрации и звукоизоляции корпуса судна при работе судовых механизмов по а.с. N 573400, СССР, М. кл. 5 B 63 B 3/70, опубл. 1977. Оно содержит виброзадерживающий элемент, установленный на колеблющемся объекте, который выполнен в виде консольной полосы. The closest analogue is a device to reduce vibration and sound insulation of the hull of the vessel during the operation of ship mechanisms for AS N 573400, USSR, M. cl. 5 B 63 B 3/70, publ. 1977. It contains a vibration-holding element mounted on an oscillating object, which is made in the form of a cantilever strip.

Такой элемент благодаря своим распределенным параметрам в диапазоне низких и средних частот работает как многомассовый ПВГ с соответствующими достоинствами и недостатками. В частности, эффект от его использования носит ярковыраженный резонансный характер и существуют отдельные узкие полосы частот, где такой виброзадерживающий элемент вместо снижения вибрации фундамента усиливает его колебания. Due to its distributed parameters in the range of low and medium frequencies, such an element works as a multi-mass PVG with corresponding advantages and disadvantages. In particular, the effect of its use has a pronounced resonant character and there are separate narrow frequency bands where such a vibration-retaining element instead of reducing the vibration of the foundation enhances its vibrations.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известном устройстве полоса выполнена в виде волноотвода, который включает в себя равнотолщинный прямолинейный участок, параллельный поверхности основания объекта, и спиральный участок, причем толщина h прямолинейного участка определяется соотношением

а его длина L определяется соотношением

где
К жесткость опор;
η коэффициент механических потерь в опорах;
b ширина волноотвода;
E,r модуль упругости и плотность материала волноотвода;
f_м минимальная частота гашения вибрации,
при этом спиральный участок полосы выполнен уменьшающимся по толщине к свободному концу, покрыт слоем вибродемпфирующего материала и его длина более чем вдвое превышает длину прямолинейного участка.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the known device the strip is made in the form of a waveguide, which includes an equal-thickness rectilinear section parallel to the surface of the base of the object, and a spiral section, the thickness h of the rectilinear section being determined by the ratio

and its length L is determined by the relation

Where
K stiffness of the supports;
η coefficient of mechanical losses in the supports;
b waveguide width;
E, r is the elastic modulus and density of the material of the waveguide;
f _m minimum vibration damping frequency,
however, the spiral section of the strip is made decreasing in thickness to the free end, is covered with a layer of vibration damping material and its length is more than twice the length of the rectilinear section.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, установленного между объектом и опорами; на фиг. 2 один из волноотводов устройства; на фиг.3 сравнительная эффективность группы изобретений по сравнению с другими известными способами снижения колебаний объекта. Figure 1 shows a General view of the device installed between the object and the supports; in FIG. 2 one of the waveguides of the device; figure 3 the comparative effectiveness of the group of inventions in comparison with other known methods of reducing object vibrations.

Колеблющийся в вертикальной плоскости объект 1 установлен на опорах 2 (в данном случае виброизоляторах, закрепленных на горизонтальном основании 3) между которыми консольно закреплен волноотвод 4, расположенный горизонтально. Волноотвод 4 выполнен из прямолинейной полосы 5 толщиной h и длиной L, выбираемых по приведенным выше соотношениям исходя из минимальной частоты гашения колебаний f_м и параметров опор: жесткости "к" и добротности Q= 1/η. Прямолинейный участок 5 волноотвода плавно сопряжен со спиральным участком 6, на который нанесен слой вибродемпфирующего материала 7. Спиральный участок выполнен клинообразной формы сужен к своему свободному концу и по крайней мере вдвое превышает длину прямолинейного участка.An object 1 oscillating in a vertical plane is mounted on supports 2 (in this case, vibration isolators fixed on a horizontal base 3) between which a waveguide 4 is mounted cantileverly located horizontally. The waveguide 4 is made of a straight strip 5 of thickness h and length L, selected according to the above relationships based on the minimum damping frequency of the oscillations f _m and the parameters of the supports: stiffness "k" and quality factor Q = 1 / η. The rectilinear waveguide section 5 is smoothly interfaced with the spiral portion 6, on which a layer of vibration damping material is applied 7. The spiral section is made in the form of a wedge-shaped shape narrowed to its free end and at least twice the length of the rectilinear section.

Устройство функционирует следующим образом. The device operates as follows.

Колеблющийся объект 1, в данном случае механизм, установленный на виброизоляторах 2, совершает вертикальные колебания. При этом амплитуда его колебаний в окрестности парциальной частоты f имеет ярковыраженный резонансный характер кривая 8 на фиг.3. Аналогичный резонансный характер имеет спектрограмма динамических усилий, передаваемых на основание через опоры. К механизму 1 в месте установки виброизоляторов 2, жестко присоединяют волноотвод 4. В результате амплитуда колебаний механизма уменьшается на всех частотах начиная с частоты f_м, как это видно из спектрограммы 8 на фиг.3. Там же для сравнения приведены спектрограммы колебаний механизма в случае применения демпфера (кривая 10) или ПВГ (кривая 11). Снижение амплитуды колебаний механизма происходит из-за того, что после присоединения волноотвода вертикальные колебания объекта вызывают поперечное перемещение закрепленного конца консольного волноотвода. При этом в прямолинейном участке 5 волноотвода возникают изгибные колебания, так как его длина L соизмерима с длиной изгибной волны на этих частотах. Бегущая изгибная волна беспрепятственно проходит в спиральный участок 6 волноотвода и там претерпевает преобразования: в продольно-изгибную волну, так как участок искривлен; в более коротковолновую форму, так как участок сужается по толщине. Оба этих преобразования способствуют эффективному переходу колебаний полосы в колебания вибропоглощающего материала. Последние колебания в свою очередь преобразуются в тепло, т. е. происходит поглощение колебательной энергии (на всей длине спирального участка 2L полное поглощение). Таким образом, изгибная волна не отражается от свободного конца консоли и ее входной импеданс не имеет резонансных особенностей является характеристическим. Поэтому в случае его согласования со входным импедансом опорной конструкции за счет выбора толщины h и ширины b по крайней мере половина колебательной энергии механизма поступает в волноотвод и полностью поглощается.The oscillating object 1, in this case the mechanism mounted on the vibration isolators 2, performs vertical vibrations. Moreover, the amplitude of its oscillations in the vicinity of the partial frequency f has a pronounced resonant character curve 8 in figure 3. A similar resonance character is the spectrogram of dynamic forces transmitted to the base through supports. The waveguide 4 is rigidly connected to the mechanism 1 at the installation site of the vibration isolators 2. As a result, the vibration amplitude of the mechanism decreases at all frequencies starting from the frequency f _m , as can be seen from spectrogram 8 in Fig. 3. For comparison, spectrograms of the mechanism vibrations in the case of the use of a damper (curve 10) or PVG (curve 11) are also given there. The decrease in the amplitude of the oscillations of the mechanism is due to the fact that after the attachment of the waveguide, the vertical vibrations of the object cause a transverse movement of the fixed end of the cantilever waveguide. In this case, bending vibrations occur in the rectilinear section of the waveguide 5, since its length L is comparable with the length of the bending wave at these frequencies. A traveling bending wave passes unhindered into the spiral section 6 of the wave conduit and undergoes transformation there: into a longitudinal-bending wave, since the section is curved; into a shorter wave form, since the section narrows in thickness. Both of these transformations contribute to the efficient transition of the strip vibrations into vibrations of the vibration-absorbing material. The latter oscillations, in turn, are converted into heat, i.e., vibrational energy is absorbed (complete absorption occurs over the entire length of the 2L helical section). Thus, a bending wave is not reflected from the free end of the console and its input impedance has no resonance features is characteristic. Therefore, if it is matched with the input impedance of the supporting structure due to the choice of thickness h and width b, at least half of the vibrational energy of the mechanism enters the waveguide and is completely absorbed.

Claims

A device for damping vibration of an oscillating object, comprising a vibration-retaining element mounted on an oscillating object mounted on supports, which is made in the form of a cantilever strip, characterized in that said strip includes an equal-thickness rectilinear section parallel to the surface of the object’s base and a spiral section, the thickness h of the straight section is determined by the ratio

and its length L is determined by the relation

where K is the stiffness of the supports;
η is the coefficient of mechanical losses in the supports;
b bandwidth;
E, ρ is the elastic modulus and density of the strip material;
f _m minimum vibration damping frequency,
the spiral section of the strip is made decreasing in thickness to the free end, is covered with a layer of vibration damping material and its length is more than twice as long as the straight section.