RU2468268C2

RU2468268C2 - Dynamic vibration damper

Info

Publication number: RU2468268C2
Application number: RU2011107328/11A
Authority: RU
Inventors: Абрам Исаакович Глейзер; Андрей Витальевич Васильев; Андрей Иванович Бахтемиров
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-11-27
Also published as: RU2011107328A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: vibration damper comprises an elastically damping element connecting inner and outer shells. The inner shell is fixed on a secured object, for instance, a pipeline. The elastically damping element is arranged in the form of a packet of corrugated plates assembled in a position of "a corrugation" into "a corrugation" bent into a ring and arranged with a radial fit in a circular gap between shells.

EFFECT: possibility of working in a wide range of temperatures.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для гашения вибраций элементов различных машин и оборудования, в частности для гашения вибрации трубопроводов химических аппаратов, глушителей шума автомобильных двигателей и для других изделий.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to damp the vibrations of elements of various machines and equipment, in particular to damp the vibration of pipelines of chemical apparatuses, noise suppressors of automobile engines, and for other products.

Известен аналог гидравлический виброгаситель по патенту на полезную модель РФ №77372, 2008 г. (авторы: Глейзер А.И., Емельянов С.Р.), в котором необходимое демпфирование создается за счет продавливание рабочей жидкости через малые калиброванные отверстия. Однако такое устройство рассчитано на гашение линейной вибрации и не может применяться при гашении разнонаправленной пространственной вибрации, как это имеет место в случае трубопроводов. Кроме того, наличие рабочих жидкостей не позволяет использовать подобные устройства при высоких или очень низких температурах окружающей среды.The analogue of the hydraulic vibration damper according to the patent for a utility model of the Russian Federation No. 77372, 2008 (authors: Glazer A.I., Emelyanov S.R.) is known, in which the necessary damping is created by forcing the working fluid through small calibrated holes. However, such a device is designed to damp linear vibration and cannot be used for damping multidirectional spatial vibration, as is the case with pipelines. In addition, the presence of working fluids does not allow the use of such devices at high or very low ambient temperatures.

За прототип выбрана конструкция динамического гасителя колебаний трубопровода №1758312 A1 (автор Ковинская С.И., Стекольщикова Т.Б., 1989 г.), содержащая груз и упругий элемент, выполненный в виде плоского кольца, жестко закрепленного на трубопроводе. Груз состоит из четырех или боле частей, симметрично установленных на пружинной цилиндрической поверхности кольца. Масса каждого груза определяется настройкой динамического гасителя на характерные частоты колебаний трубопровода.For the prototype, the design of the dynamic vibration damper of the pipeline No. 1758312 A1 (author Kovinskaya S.I., Stekolshchikova TB, 1989) was selected, containing the load and the elastic element made in the form of a flat ring rigidly fixed to the pipeline. The load consists of four or more parts symmetrically mounted on the spring cylindrical surface of the ring. The mass of each load is determined by adjusting the dynamic damper to the characteristic vibration frequency of the pipeline.

Недостатком устройства является отсутствие в нем демпфирования. Известно, что динамический гаситель без трения или с малым трением приводит к появлению в колебательной системе дополнительных резонансных, так называемых «боковых частот», что крайне нежелательно для изделий, имеющих широкий диапазон частот возбуждающих нагрузок. В подобных условиях применение динамических гасителей с малым сопротивлением оказывается нежелательным и даже вредным (см., например, справочник «Прочность, устойчивость, колебания», изд. «Машиностроение», М., 1986, т.з., с.331…332).The disadvantage of this device is the lack of damping. It is known that a dynamic absorber without friction or with low friction leads to the appearance of additional resonant so-called “side frequencies” in the oscillatory system, which is extremely undesirable for products having a wide frequency range of exciting loads. In such conditions, the use of dynamic dampers with low resistance is undesirable and even harmful (see, for example, the reference book “Strength, Stability, Oscillations”, publishing house “Mechanical Engineering”, M., 1986, t.z., p.331 ... 332 )

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства весьма, неприхотливого в эксплуатации и достаточно простого в изготовлении. Технический результат предлагаемого изобретения - это устройство для гашения широкополосной пространственной вибрации, пригодное для работы в широком диапазоне температур окружающей среды (t=-50…900°C), простое и технологичное в изготовлении.The task of the invention is to provide a device that is very, unpretentious in operation and quite simple to manufacture. The technical result of the invention is a device for damping broadband spatial vibration, suitable for operation in a wide range of ambient temperatures (t = -50 ... 900 ° C), simple and technologically advanced to manufacture.

Указанный технический результат достигается самой конструкцией предлагаемого устройства, которая содержит внутреннюю обойму, предназначенную для его закрепления на защищаемом объекте, например трубопроводе, наружную обойму, выполняющую также роль инертной массы, и связывающий эти обоймы упругодемпфирующий элемент. Упругодемпфирующий элемент выполнен здесь в виде пакета гофрированных пластин, собранных в положении «гофр в гофр», согнутых в кольцо и размещенных с некоторым радиальным натягом в кольцевом зазоре между обоймами. Необходимый натяг обеспечивается при сборке за счет соответствующего подбора наружного диаметра внутренней обоймы, внутреннего диаметра наружной обоймы, высоты гофров в свободном состоянии, а также числа и толщины каждой пластины. Предполагается, что гофры равномерно располагаются по всей окружности.The indicated technical result is achieved by the very design of the proposed device, which contains an internal clip designed to be fixed on a protected object, for example, a pipeline, an external clip, which also plays the role of an inert mass, and an elastic-damping element connecting these clips. The elastic-damping element is made here in the form of a package of corrugated plates assembled in the “corrugation into corrugation” position, bent into a ring and placed with some radial interference in the annular gap between the clips. The necessary tightness is ensured during assembly due to appropriate selection of the outer diameter of the inner race, the inner diameter of the outer race, the height of the corrugations in the free state, as well as the number and thickness of each plate. Corrugations are assumed to be evenly spaced around the entire circumference.

Жесткость данного упругодемпфирующего элемента определяется по формуле:The stiffness of this elastic damping element is determined by the formula:

где Z - число гофров, N - число пластин, C₀=12EJ/L³,where Z is the number of corrugations, N is the number of plates, C ₀ = 12EJ / L ³ ,

где EJ - изгибная жесткость одной пластины, L - половина окружного шага гофров.where EJ is the flexural rigidity of one plate, L is half the circumferential pitch of the corrugations.

Необходимая жесткость упругодемпфирующего элемента и масса наружной обоймы (m) связаны соотношением:The necessary stiffness of the elastic damping element and the mass of the outer casing (m) are related by the ratio:

где ω_H - круговая частота настройки динамического гасителя.where ω _H is the circular tuning frequency of the dynamic damper.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности дает возможность получить новый технический эффект, а именно динамический гаситель колебаний, работающий в широком диапазоне частот возбуждающих нагрузок и температур окружающей среды и при этом абсолютно неприхотливый в эксплуатации и достаточно простой в изготовлении.An analysis of the known technical solutions in this technical field showed that the proposed device has features that are absent in the known technical solutions, and their use in the claimed combination makes it possible to obtain a new technical effect, namely, a dynamic vibration damper operating in a wide frequency range of exciting loads and ambient temperatures and at the same time absolutely unpretentious in operation and quite simple to manufacture.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображается конструкция динамического виброгасителя, состоящего из внутренней обоймы 1, наружной обоймы 3, играющей роль инертной массы гасителя, связывающего эти обоймы упругодемпфирующего элемента 2, выполненного согласно приведенному выше описанию.The invention is illustrated in the drawing, which depicts the design of a dynamic vibration damper, consisting of an inner cage 1, an outer cage 3, playing the role of an inert mass of a damper connecting these cages of an elastic damping element 2, made according to the above description.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Динамический виброгаситель крепится в точке системы, испытывающей наиболее ощутимую вибрацию, и неподвижно закрепляется в этой точке своей внутренней обоймой. Крепление может достигаться одним из известных методов: за счет прессовой посадки, приклеивания, сварки и т.д. При воздействии на систему внешней возбуждающей силы инертная масса 3, выполняющая также роль наружной обоймы, подвергается вынужденным колебаниям, генерируя тем самым динамическую реакцию упругодемпфирующего элемента. Если выполняется условие настройки (2), то, как следует из теории колебаний, действие указанной реакции будет происходить в противофазе с внешней возбуждающей силой. Тем самым достигается необходимый эффект динамического виброгашения.The operation of the device is as follows. The dynamic vibration damper is mounted at the point of the system experiencing the most noticeable vibration, and is fixedly fixed at this point with its internal cage. Fastening can be achieved by one of the known methods: by means of press fit, gluing, welding, etc. When exposed to an external excitation force on the system, the inert mass 3, which also plays the role of the outer cage, is subjected to forced oscillations, thereby generating a dynamic reaction of the elastic damping element. If the tuning condition (2) is fulfilled, then, as follows from the theory of oscillations, the action of this reaction will occur in antiphase with an external exciting force. This achieves the necessary effect of dynamic vibration damping.

Предлагаемое изобретение позволяет снизить уровень вибраций элементов различных машин и оборудования, в частности вибрацию трубопроводов химических аппаратов, глушителей шума автомобильных двигателей и других изделий.The present invention allows to reduce the level of vibration of the elements of various machines and equipment, in particular the vibration of the pipelines of chemical apparatuses, noise suppressors of automobile engines and other products.

Claims

A dynamic vibration damper that includes an internal clip designed to be secured to a protected object, such as a pipe, an external clip, characterized in that it contains an elastic damping element that connects the clips and is made in the form of a package of corrugated plates assembled in the "corrugation" position in the "corrugation ”, Bent into a ring and placed with some radial interference in the annular gap between the cages, the radial stiffness (C) of the elastic damping element and the mass (m) of the outer cage are related by the ratio:

where ω _H is the circular tuning frequency of the dynamic damper.