RU2295074C1 - Dynamic damper of vibration of rotating bodies - Google Patents
Dynamic damper of vibration of rotating bodies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2295074C1 RU2295074C1 RU2005130852/11A RU2005130852A RU2295074C1 RU 2295074 C1 RU2295074 C1 RU 2295074C1 RU 2005130852/11 A RU2005130852/11 A RU 2005130852/11A RU 2005130852 A RU2005130852 A RU 2005130852A RU 2295074 C1 RU2295074 C1 RU 2295074C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- supports
- angular velocity
- flat spring
- flat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам гашения вибраций и ударов машин и механизмов.The invention relates to damping vibrations and shocks of machines and mechanisms.
Известны динамические гасители изгибных /поперечных/ колебаний вращающихся тел, практически всегда сопровождающих их крутильные колебания за счет присутствия минимальной неуравновешенности, содержащие массу и упругий элемент, соединяющий массу с телом, при этом масса либо связана подшипником с внешним подвижным опорным элементом /см. а.с. СССР №1647178, кл. F 16 F 15/02, 1988 [1], /либо выполнена в виде поплавка, помещенного в заполненную рабочей средой полость в вале /см. а.с. СССР №638769, кл. F 16 F 15/10, 1977 [2].There are known dynamic dampers of bending / transverse / oscillations of rotating bodies, which almost always accompany their torsional vibrations due to the presence of minimal imbalance, containing mass and an elastic element connecting the mass to the body, while the mass is either connected by a bearing to an external movable supporting element / cm. A.S. USSR No. 1647178, cl. F 16 F 15/02, 1988 [1], / or is made in the form of a float placed in a cavity filled with the working medium in the shaft / cm. A.S. USSR No. 638769, class F 16 F 15/10, 1977 [2].
Известны также динамические гасители крутильных колебаний вращающихся тел, содержащие либо центробежный механизм в виде установленных на теле в радиальных направляющих пазах и подпружиненных инерционных элементов /см. а.с. СССР №1588941, кл. F 16 F 15/14, 1987 [3], а.с. СССР №1728561, кл. F 16 H 15/26, 15/30, 1/20, 1989 [4]/, либо ведущий и ведомый фрикционные элементы, вводимые в контакт с помощью жестко закрепленного на вращающемся теле центробежного механизма /см. а.с. СССР №577333, кл. F 16 F 15/10, 1976 [5]/.Also known are dynamic dampers of torsional vibrations of rotating bodies, either containing a centrifugal mechanism in the form of radial guide grooves mounted on the body and spring-loaded inertial elements / cm. A.S. USSR No. 1588941, class F 16 F 15/14, 1987 [3], a.s. USSR No. 1728561, class F 16 H 15/26, 15/30, 1/20, 1989 [4] /, or the driving and driven friction elements introduced into contact by means of a centrifugal mechanism rigidly fixed to a rotating body / see A.S. USSR No. 577333, cl. F 16 F 15/10, 1976 [5] /.
Недостатками всех известных устройств являются значительная сложность конструкций, а главное - ограниченные функциональные возможности. Последнее объясняется возможностью гашения известными конструкциями только одного вида колебаний вращающихся тел - либо крутильных, либо изгибных /поперечных/, а также настройкой гасителей только на одну фиксированную частоту паразитных колебаний, соответствующую одной заданной угловой скорости вращения тела, невозможностью автоматической адаптивной перестройки гасителей на другие частоты при изменении угловой скорости вращения тела.The disadvantages of all known devices are the significant complexity of the designs, and most importantly - limited functionality. The latter is explained by the possibility of damping by known constructions of only one type of vibration of rotating bodies - either torsional or bending / transverse /, as well as tuning the dampers to only one fixed frequency of spurious oscillations corresponding to one given angular velocity of rotation of the body, the impossibility of automatic adaptive tuning of the dampers to other frequencies when changing the angular velocity of rotation of the body.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является динамический гаситель колебаний, содержащий массу, связанную с телом через изогнутые плоские пружины, шарнирно соединенные с опорами, установленными на направляющей тела с возможностью перемещения вдоль него с помощью специального винта с левой и правой нарезкой, ввернутого в отверстия в опорах с резьбой соответствующего направления /см. а.с. СССР №1283456, кл. F 16 F 15/03, 1985 [6]/, и принятый за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a dynamic vibration damper containing mass connected to the body through curved flat springs articulated with supports mounted on the body guide with the possibility of moving along it using a special screw with left and right thread, screwed into the holes in the supports with a thread of the corresponding direction / cm. A.S. USSR No. 1283456, cl. F 16 F 15/03, 1985 [6] /, and adopted as a prototype.
Недостатком устройства - прототипа являются ограниченные функциональные возможности, что объясняется как настройкой устройства в процессе его регулировки только на одну заданную частоту гашения, и, соответственно, неспособностью автоматической адаптивной перестройки на разные частоты, так и невозможностью использования устройства одновременно для гашения изгибных /поперечных/ и крутильных колебаний вращающихся тел.The disadvantage of the prototype device is its limited functionality, which is explained by how to configure the device in the process of adjusting it to only one given damping frequency, and, accordingly, the inability to automatically adapt to different frequencies, and the inability to use the device at the same time to damp bending / transverse / torsional vibrations of rotating bodies.
Сущность изобретения заключается в использовании в качестве механизмов гашения нелинейных механических колебательных систем, выполненных в виде размещенных равномерно по периметру вращающегося тела инерционных масс, установленных на плоских пружинах с линейно возрастающей при увеличении нагрузки жесткостью за счет выключения при деформации пружины части ее рабочей длины из-за плавной посадки пружины на регулируемые по высоте винтовые упоры.The essence of the invention lies in the use of non-linear mechanical vibrational systems as quenching mechanisms, made in the form of inertial masses placed uniformly around the perimeter of a rotating body, mounted on flat springs with linearly increasing stiffness with increasing load due to switching off part of its working length during spring deformation due to smooth landing of the spring on height-adjustable screw stops.
Технический результат - расширение функциональных возможностей динамического гасителя колебаний вращающихся тел.The technical result is the expansion of the functionality of a dynamic vibration damper of rotating bodies.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном динамическом гасителе колебаний вращающихся тел, содержащем инерционные массы, связанные с телом через изогнутые плоские пружины, соединенные с опорами, особенность заключается в том, что опоры размещены равномерно по всему периметру плотно надетого на тело и соосного с осью его вращения кольца с прикрепленной к каждой паре опор плоской пружиной, имеющей переменную, линейно возрастающую с увеличением нагрузки жесткость за счет установки на каждой опоре вблизи концов пружины с внешней ее стороны регулируемых по высоте винтовых упоров, при этом рабочая длина пружины lp связана с соответствующим значением угловой скорости тела (соотношением lp=l(ωmin/ω)2/3, где l - длина пружины; ωmin - минимальное значение угловой скорости тела.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known dynamic vibration damper of rotating bodies containing inertial masses connected to the body through curved flat springs connected to the supports, the feature is that the supports are placed evenly around the entire perimeter of the tightly worn body and coaxial with the axis of its rotation of the ring with a flat spring attached to each pair of supports, having a variable stiffness linearly increasing with increasing load due to installation on azhdoy support near the ends of the spring with its outer side height-adjustable screw stops, the working spring length l p associated with a respective value of the angular velocity of the body (the ratio of l p = l (ω min / ω) 2/3, where l - length of the spring ; ω min is the minimum value of the angular velocity of the body.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображено вращающееся тело с предлагаемым гасителем с поперечным разрезом.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a rotating body with the proposed damper with a cross section.
Динамический гаситель колебаний вращающегося тела 1 содержит инерционные массы 2, связанные с телом 1 через изогнутые плоские пружины 3, соединенные с опорами 4, при этом опоры 4 размещены равномерно по всему периметру плотно надетого на тело 1 и соосного с осью его вращения кольца 5 с прикрепленной к каждой паре опор 4 плоской пружиной 3, имеющей переменную, линейно возрастающую с увеличением нагрузки жесткость за счет установки на каждой опоре 4 вблизи концов пружины 3 с внешней ее стороны регулируемых по высоте винтовых упоров 6, ввернутых в прикрепленные к опорам 4 кронштейны 7, имеющие скос обращенных к пружинам 3 сторон с увеличением зазора между пружиной 3 и кронштейном 7 по мере удаления от опоры 4, причем рабочая длина пружины lp связана с соответствующим значением угловой скорости ω соотношением lp=l(ωmin/ω)2/3, где l - длина пружины; ωmin - минимальное значение угловой скорости тела. Опоры 4 выполнены заодно со стальным кольцом 5 в виде плоских ребер на боковой поверхности кольца, инерционные массы 2 выполнены в виде припаянных к центру плоских пружин 3 стальных шаров.The dynamic vibration damper of the rotating body 1 contains inertial masses 2 connected to the body 1 through curved flat springs 3 connected to the supports 4, while the supports 4 are placed evenly around the entire perimeter of the ring 5 attached to the axis of rotation and coaxial with the axis of rotation of the ring 5 to each pair of supports 4 with a flat spring 3 having a stiffness variable linearly increasing with increasing load due to the installation on each support 4 near the ends of the spring 3 from its outer side height-adjustable screw stops 6 screwed into ikreplennye to supports four arms 7 having a bevel facing the springs 3 sides with an increase in the clearance between the spring 3 and the bracket 7 as the distance from the support 4, wherein the working spring length l p associated with the corresponding value of angular velocity ω ratio l p = l (ω min / ω) 2/3 , where l is the length of the spring; ω min - the minimum value of the angular velocity of the body. The supports 4 are made integral with the steel ring 5 in the form of flat ribs on the side surface of the ring, the inertial mass 2 is made in the form of flat springs 3 steel balls soldered to the center of the ring.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.
При наличие минимальной неуравновешенности тела 1, то есть реально практически во всех случаях, вращение тела 1 сопровождается возникновением его паразитных поперечных /изгибных/ колебаний, происходящих в радиальных направлениях с частотой, равной угловой скорости ω вращения тела. На массы 2 при вращении тела 1 действуют в радиальных направлениях к периферии центробежные силы инерции , где ω2R=an - центростремительное ускорение; m - величина инерционной массы; R - расстояние от массы 2 до оси вращения тела 1. Силы являются для пружины 3 постоянной нагрузкой, приложенной посередине в направлении наружу от тела 1. Как известно, круговая частота колебаний пружина-масса определяется как , где С - изгибная жесткость плоской пружины. Гашение поперечных колебаний происходит при равенстве частоты ω' угловой скорости вращения ω. Согласно существу изобретения жесткость С линейно возрастает с увеличением нагрузки Fu, то есть выполняется соотношение , где κ - постоянный коэффициент. Тогда формулу /2/ перепишем в виде /4/. Так как /изменением величины R при изгибе пружины по сравнению с гораздо большими расстояниями от оси вращения тела до пружины можно пренебречь/, то выполнение условия /3/ неизбежно приводит к автоматической адаптивной перестройке гасителя. Например, при исходной настройке гасителя на угловую скорость ω и при увеличении ω в n раз центробежная сила инерции Fu, то есть сила нагрузки на пружину, увеличится в n раз, во столько же раз увеличится жесткость C пружины, и частота настройки гасителя ω' увеличится в , то есть также в n раз. Теперь, после объяснения необходимости выполнения для автоматической настройки гасителя формулы /3/, опишем механизм реализации данной формулы в предложенном устройстве. При минимально возможной для данного тела угловой скорости вращения ωmin пружины 3 под действием силы слабо прогибаются наружу и не касаются винтов 6, при этом их жесткость равна Cmin, то есть исходная жесткость непосредственно самой пружины, и совместно с массой m подбирается необходимое условие гашения поперечных колебаний .In the presence of minimal imbalance of the body 1, that is, in practically all cases, the rotation of the body 1 is accompanied by the appearance of its parasitic transverse / bending / vibrations occurring in radial directions with a frequency equal to the angular velocity ω of the body's rotation. On masses 2, when the body 1 rotates, centrifugal inertia forces act in radial directions to the periphery where ω 2 R = a n - centripetal acceleration; m is the value of the inertial mass; R is the distance from the mass 2 to the axis of rotation of the body 1. The forces for the spring 3 are a constant load applied in the middle in the direction outward from the body 1. As you know, the circular frequency of the spring-mass oscillations is defined as where C is the bending stiffness of a flat spring. The damping of transverse vibrations occurs when the frequency ω 'is equal to the angular velocity of rotation ω. According to the essence of the invention, the rigidity C increases linearly with increasing load F u , that is, the relation where κ is a constant coefficient. Then we rewrite the formula / 2 / in the form /four/. As / the change in the value of R during bending of the spring compared to much greater distances from the axis of rotation of the body to the spring can be neglected /, then the fulfillment of condition / 3 / inevitably leads to automatic adaptive rearrangement of the damper. For example, when the damper is initially tuned to the angular velocity ω and when ω increases by a factor of n, the centrifugal inertia force F u , that is, the load force on the spring, increases by a factor of n, the spring stiffness C increases by the same amount, and the damper’s tuning frequency ω ' will increase in , i.e. also n times. Now, after explaining the need to execute the formula / 3 / for the automatic adjustment of the damper, we will describe the mechanism for implementing this formula in the proposed device. At the minimum possible for a given body angular velocity of rotation ω min of the spring 3 under the action of a force slightly bend outward and do not touch screws 6, while their stiffness is equal to C min , that is, the initial stiffness of the spring itself, and together with mass m, the necessary condition for damping transverse vibrations is selected .
Для плоской пружины прямоугольного сечения, нагруженной посередине силой и закрепленной по обеим концам изгибная жесткость Cmin определяется по формулам, полученным в книге А.Д.Нестеренко, П.П.Орнатский "Детали и узлы приборов", Гостехиздат УССР, Киев - 1963 [7] на стр.149-150,For a flat spring of rectangular cross section, loaded in the middle by force and the flexural rigidity C min fixed at both ends is determined by the formulas obtained in the book by A. D. Nesterenko, P. P. Ornatsky, "Parts and Components of Instruments", Gostekhizdat of the Ukrainian SSR, Kiev - 1963 [7] on pages 149-150,
. При увеличении угловой скорости пружины 3 выгибаются наружу и плавно ложатся на регулировочные винты 6, при этом рабочая длина lp пружины становится меньше (и равна расстоянию между последними из винтов 6 с двух сторон, на которые опирается пружина 3; X - расстояние от края пружины 3 /места ее крепления к опоре 4/ до данного винта. При таком опирании lp постепенно уменьшается, жесткость С пружины нарастает. По существу изобретения винты 6 установлены так, то есть так выбраны расстояния x, что с увеличением нагрузки Fu жесткость С нарастает линейно /см. формулу /3/. При значении угловой скорости ω>ωmin из /4/ имеем , и приравнивая к /3/, находим , откуда где - постоянный коэффициент. Так как из /5/ следует, что то , и выражение /5/ перепишем в виде , причем, так как lp=(l-2x), то значение x можно выразить в виде . Таким образом, при осуществлении эффекта гашения на частоте ωmin путем подбора величин Cmin и m гашение на любой более высокой частоте ω поперечных колебаний осуществляется автоматически, но при этом частоте ω/угловой скорости вращения/ должно соответствовать расстояние lp или, что тоже самое, расстояние x от края до соответствующего регулировочного винта 6. При регулировке устройства последовательно на каждой угловой скорости (в процессе ее возрастания соответствующие винты 6 последовательно на расстояниях x должны быть ввернуты до контакта с прогнутой пружиной 3 и законтрены. Таким образом, расчетные расстояния lp или x рассчитываются теоретически по предложенной формуле /6/ и выполняются в процессе изготовления устройства, а радиальные расстояния /смещения винтов 6 вдоль оси их вращения/ до касания винта с пружиной 3 выставляются в процессе регулировки устройства. Этим и обеспечивается заданная жесткостная характеристика пружин 3 с линейно возрастающей с увеличением нагрузки жесткостью, за счет чего и обеспечивается эффект автоматической настройки гасителя на любую частоту вращения. . With an increase in the angular velocity, the springs 3 bend outward and lie smoothly on the adjusting screws 6, while the working length l p of the spring becomes smaller (and is equal to the distance between the last of the screws 6 from two sides on which spring 3 rests; X is the distance from the edge of the spring 3 / places of its attachment to the support 4 / to this screw. With this bearing, l p gradually decreases, the spring stiffness C increases. In essence, the screws 6 are installed in such a way, that is, the distances x are chosen so that the load stiffness C increases with increasing load F u linear / s m. the formula / 3 / .With the value of the angular velocity ω> ω min from / 4 / we have , and equating to / 3 /, we find from where Where is a constant coefficient. Since from / 5 / it follows that then , and the expression / 5 / can be rewritten as , moreover, since l p = (l-2x), the value of x can be expressed as . Thus, when the damping effect is realized at the frequency ω min by selecting the values of C min and m, the damping at any higher frequency ω of transverse vibrations is carried out automatically, but at this frequency ω / the angular velocity of rotation /, the distance l p must correspond or, what is the same , the distance x from the edge to the corresponding adjusting screw 6. When adjusting the device sequentially at each angular velocity (during its increase, the corresponding screws 6 must be screwed in successively at distances x to the contact and with a bent spring 3 and locked in. Thus, the calculated distances l p or x are calculated theoretically by the proposed formula / 6 / and are performed during the manufacturing process of the device, and the radial distances / displacements of the screws 6 along the axis of rotation / until the screw touches the spring 3 This ensures the specified stiffness characteristic of the springs 3 with stiffness linearly increasing with increasing load, due to which the effect of automatic adjustment of the damper to any frequency is ensured. in rotation.
Если, например, l=100 мм, nmin=3000 об/мин, ωmin=314 рад/с, то по формуле /5/ при n=5000 об/мин, ω=523 рад/с вычисляем lp=71 мм, соответственно x=(l-lp)/2=14,5 мм, то есть осуществления эффекта гашения при угловой скорости ω=523 рад/с пружина должна с двух сторон опираться на крайние винты, вплоть до винтов, удаленных от опоры 4 на x=14,5 мм и иметь рабочую длину 71 мм при полной длине l=100 мм. При возникновении паразитных крутильных колебаний тела 1, то есть при вариациях его угловой скорости относительно номинального значения, процесс гашения происходит следующим образом. Например, при некотором увеличении угловой скорости массы 2 под действием центробежных сил инерции удаляются от оси вращения тела 1, при этом увеличивается осевой момент инерции системы, обуславливающий возвращение угловой скорости к номинальному значению.If, for example, l = 100 mm, n min = 3000 rpm, ω min = 314 rad / s, then using the formula / 5 / for n = 5000 rpm, ω = 523 rad / s, we calculate l p = 71 mm, respectively x = (ll p ) / 2 = 14.5 mm, that is, to extinguish the damping effect at an angular velocity of ω = 523 rad / s, the spring should be supported on both sides by extreme screws, up to the screws removed from support 4 on x = 14.5 mm and have a working length of 71 mm with a full length l = 100 mm. When parasitic torsional vibrations of the body 1 occur, that is, with variations in its angular velocity relative to the nominal value, the damping process occurs as follows. For example, with a certain increase in the angular velocity of mass 2 under the action of centrifugal inertia forces, they move away from the axis of rotation of body 1, while the axial moment of inertia of the system increases, causing the angular velocity to return to its nominal value.
Предложенный динамический гаситель характеризуется предельно широкими функциональными возможностями, позволяя одновременно гасить как крутильные, так и поперечные /изгибные/ колебания в любом из радиальных направлений, а также автоматически адаптивно перестраиваться на разные частоты гашения при изменении угловой скорости вращения тела. Устройство достаточно компактно, состоит из простых элементов и узлов, может быть выполнено практически в любой компановке в виде съемного модуля, надеваемого на тело при работе с возможностью легкого снятия, например при транспортировке и хранении тел и т.п.The proposed dynamic absorber is characterized by extremely wide functional capabilities, allowing simultaneously damping both torsional and transverse / bending / vibrations in any of the radial directions, as well as automatically adaptively adjusting to different damping frequencies when the angular velocity of rotation of the body changes. The device is quite compact, consists of simple elements and nodes, can be made in almost any arrangement in the form of a removable module, worn on the body when working with the possibility of easy removal, for example, during transportation and storage of bodies, etc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005130852/11A RU2295074C1 (en) | 2005-10-04 | 2005-10-04 | Dynamic damper of vibration of rotating bodies |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005130852/11A RU2295074C1 (en) | 2005-10-04 | 2005-10-04 | Dynamic damper of vibration of rotating bodies |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2295074C1 true RU2295074C1 (en) | 2007-03-10 |
RU2005130852A RU2005130852A (en) | 2007-04-10 |
Family
ID=37992538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005130852/11A RU2295074C1 (en) | 2005-10-04 | 2005-10-04 | Dynamic damper of vibration of rotating bodies |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2295074C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767657C1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-03-18 | Акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" (АО "ЦС "Звездочка") | Blade propeller |
-
2005
- 2005-10-04 RU RU2005130852/11A patent/RU2295074C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767657C1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-03-18 | Акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" (АО "ЦС "Звездочка") | Blade propeller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005130852A (en) | 2007-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9739335B2 (en) | Apparatus for mounting an object to a structure in a vibration-free manner | |
US20090151398A1 (en) | Anti-vibration device | |
US10619699B2 (en) | Self-turning compact vibration damper | |
KR100887455B1 (en) | Vibration reducing bracket | |
KR19980033066A (en) | Self-adjusting vibration damping device | |
WO2018084925A1 (en) | Vibration suspension system | |
RU2475658C2 (en) | Control method of stiffness of anti-vibration system, and device for its implementation | |
WO2006110274A1 (en) | Tunable adjustable multi-element hybrid particle damper | |
CN112567096B (en) | Directional vibration control apparatus for single eccentric compactor drum | |
US6779637B2 (en) | Dynamic damping device for steering system | |
US20030040370A1 (en) | Internal vibration absorber | |
US5798863A (en) | Image stabilized optical system | |
RU2295074C1 (en) | Dynamic damper of vibration of rotating bodies | |
US6070850A (en) | Vibration dampener | |
EP2032872A1 (en) | Arrangement for damping oscillations in an oscillating mass in a paper/board machine environment | |
US9732826B2 (en) | Centrifugal pendulum vibration control device | |
JP4190803B2 (en) | Vibration control device | |
WO2018084926A1 (en) | Bi-directional non-linear spring | |
JP2010014273A (en) | Rotational vibration damper | |
JP2007064353A (en) | Swing damping device | |
JP3349374B2 (en) | Vibration isolation device | |
RU2289738C1 (en) | Dynamic oscillation damper for revolving bodies | |
RU2289739C1 (en) | Adaptive dynamic device for damping rotating bodies | |
US10451144B2 (en) | Torsional vibration damper | |
JPS63275828A (en) | Damper device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071005 |