RU2471937C1

RU2471937C1 - Dynamic damper of vibrations

Info

Publication number: RU2471937C1
Application number: RU2011134708/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-01-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: dynamic damper of vibrations comprises balances connected to each other by links, hingedly connected to a secured object, each of which has a mass attached to the object with a suspension. At least one mass is located above points of fixation of its suspensions to the object, and others - below points of fixation of their suspensions. At least one mass is connected with a secured object by means of a damping device. The damping device is arranged in the form of at least two flat elastic rings arranged axisymmetrically and in parallel planes, outer and inner ones, which are rigidly connected to each other by means of at least two symmetrical elastic diametrically arranged elements with a through central slot, symmetrically arranged inside the element. Elements connecting outer and inner rings have lines of bending and may be fixed on rings by means of welding, for instance, of contact type, or by fastening threaded elements, or as a glue joint. Cavities formed by outer and inner elastic rings arranged axisymmetrically and in parallel planes are filled with an elastic damping meshy element arranged as reinforced from a meshy frame, filled with an elastomer, for instance, with polyurethane.

EFFECT: invention makes it possible to increase damping ability of a vibration damper.

3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний строительных объектов, прежде всего высотных сооружений типа высотных каркасных опор, теле- и радиобашен, дымовых и вентиляционных труб, мачт и т.п.The invention relates to devices for damping vibrations of building objects, especially high-rise structures such as high-rise frame supports, television and radio towers, chimneys and ventilation pipes, masts, etc.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является динамический гаситель колебаний по а.с. СССР №920143, Е04В 1/98, 1979 г., включающий соединенные друг с другом связями маятники, шарнирно соединенные с защищаемым объектом, каждый из которых имеет массу, прикрепленную к объекту подвеской, причем, по крайней мере, одна масса расположена выше точек крепления ее подвесок к объекту, а остальные - ниже точек крепления их подвесок, при этом, по крайней мере, одна масса соединена с защищаемым объектом посредством демпфирующего устройства.The closest technical solution to the claimed object is a dynamic vibration damper for AS USSR No. 920143, Е04В 1/98, 1979, including pendulums connected to each other by joints, pivotally connected to a protected object, each of which has a mass attached to the object by a suspension, and at least one mass is located above the attachment points its suspensions to the object, and the rest below the points of attachment of their suspensions, while at least one mass is connected to the protected object by means of a damping device.

Недостатком известной конструкции является то, что гаситель надежно работает и имеет простое исполнение при частотах примерно до 0,41 с^-1, но при более низких частотах длина маятников и размах их колебаний оказываются настолько большими, что приводит к значительным трудностям при осуществлении конструкции гасителя и его использовании. Кроме того, у известного гасителя имеет место недостаточная демпфирующая способность колебаний маятников.A disadvantage of the known design is that the damper operates reliably and has a simple design at frequencies up to about 0.41 s ^-1 , but at lower frequencies the length of the pendulums and the amplitude of their oscillations are so large that it leads to significant difficulties in the implementation of the damper design and its use. In addition, the well-known damper has insufficient damping ability of the oscillations of the pendulums.

Технический результат - увеличение демпфирующей способности гасителя колебаний.The technical result is an increase in the damping ability of the vibration damper.

Это достигается тем, что в динамическом гасителе колебаний, включающем соединенные друг с другом связями маятники, шарнирно соединенные с защищаемым объектом, каждый из которых имеет массу, прикрепленную к объекту подвеской, причем, по крайней мере, одна масса расположена выше точек крепления ее подвесок к объекту, а остальные - ниже точек крепления их подвесок, при этом, по крайней мере, одна масса соединена с защищаемым объектом посредством демпфирующего устройства, демпфирующее устройство состоит из корпуса, внутри которого размещен инерционный гидравлический гасящий элемент, состоящий из пакета связанных между собой разделительных мембран, заполненных демпфирующей жидкостью, причем мембраны расположены между собой с зазорами и имеют по внешнему радиусу, по крайней мере, одно периферийное дроссельное отверстие, а крайние мембраны пакета имеют по одному отверстию, соосному корпусу, при этом крайние мембраны пакета соединяются с корпусом посредством упругих элементов с образованием рабочей и дополнительной камер.This is achieved by the fact that in a dynamic vibration damper, including pendulums connected to each other by links, pivotally connected to a protected object, each of which has a mass attached to the object by a suspension, and at least one mass is located above the points of attachment of its suspensions to object, and the rest below the points of attachment of their suspensions, at least one mass is connected to the protected object by means of a damping device, the damping device consists of a housing inside which is placed A hydraulic hydraulic quenching element consisting of a packet of interconnected separation membranes filled with a damping fluid, the membranes being interconnected with gaps and have at least one peripheral throttle bore in the outer radius, and the outermost membranes of the packet have one bore that is coaxial the housing, while the extreme membranes of the package are connected to the housing through elastic elements with the formation of the working and additional chambers.

На фиг.1 схематически изображен предложенный гаситель колебаний, на фиг.2 представлена фронтальная проекция тарельчатого равночастотного элемента с сетчатым демпфером, на фиг.3 - вид сверху фиг.1.Figure 1 schematically shows the proposed vibration damper, figure 2 presents a frontal projection of a dish-shaped element of equal frequency with a mesh damper, figure 3 is a top view of figure 1.

Динамический гаситель колебаний содержит массу 1, которая подвешена при помощи подвески в виде штанги 2 и шарнира 3, а масса 4 установлена посредством подвески в виде штанги 5 и шарнира 6 на защищаемом объекте 7. Шарнир 3 расположен выше массы 1, а масса 4 выше шарнира 6. Относительно друг друга массы 1 и 4 и шарниры 3 и 6 могут быть расположены различным образом. Наиболее компактным является расположение маятников на одном уровне по высоте.The dynamic vibration damper contains a mass 1, which is suspended by means of a suspension in the form of a rod 2 and a hinge 3, and the mass 4 is installed by means of a suspension in the form of a rod 5 and a hinge 6 on the protected object 7. The hinge 3 is located above the mass 1, and the mass 4 is higher than the hinge 6. Relative to each other, the masses 1 and 4 and the hinges 3 and 6 can be arranged in different ways. The most compact is the location of the pendulums at the same level in height.

Штанги 2 и 5 соединены между собой тягами 8 и 9, которые прикреплены к штангам при помощи втулок 10 с фиксаторами 11. Для возможности регулирования расстояния между штангами болты 12, соединяющие тяги 8 и 9, размещены в пазах (на чертеже не показано). Связь между штангами 2 и 5 может быть нерегулируемой по длине. Тяги 8 и 9 могут быть прикреплены не к штангам, а к их массам. В случае, например, прикрепления тяги 8 к массе 1 последняя может быть подвешена к объекту 7 не на жесткой штанге, а на тросе.The rods 2 and 5 are interconnected by rods 8 and 9, which are attached to the rods by means of bushings 10 with clamps 11. To adjust the distance between the rods, the bolts 12 connecting the rods 8 and 9 are placed in grooves (not shown in the drawing). The connection between the rods 2 and 5 may be unregulated in length. Rods 8 and 9 can be attached not to the rods, but to their masses. In the case of, for example, attaching the rod 8 to the mass 1, the latter can be suspended from the object 7 not on a rigid rod, but on a cable.

Затухание колебаний в гасителе обеспечивается за счет демпфирующего устройства 13 (фиг.2), или закрепленными между штангами 2 и 5 отрезками тросов (на чертеже не показано), или другими известными демпфирующими устройствами.The damping of oscillations in the damper is ensured by the damping device 13 (Fig. 2), or by cable segments (not shown) fixed between the rods 2 and 5, or other known damping devices.

Тарельчатый равночастотный элемент с сетчатым демпфером (фиг.3 и фиг.2) содержит, по крайней мере, два упругих, расположенных осесимметрично и в параллельных плоскостях кольца, внешнего 11 и внутреннего 12, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух симметричных упругих, диаметрально расположенных, элементов 13 и 14 со сквозным центральным пазом 15 и 16, симметрично расположенным внутри элемента. Боковые поверхности паза сопряжены по концам с поверхностями, образованными сквозными отверстиями 17, 18, 19, 20, соответственно расположенными на внешнем 11 и внутреннем 12 кольцах. Элементы 13 и 14, соединяющие внешние и внутренние кольца, имеют линии изгиба 21, 22, 23, 24 и могут быть закреплены на них также посредством сварки, например контактной, или крепежными резьбовыми элементами, или как клеевое соединение.The dish-shaped equal-frequency element with a mesh damper (Fig. 3 and Fig. 2) contains at least two elastic rings located axisymmetrically and in parallel planes, the outer 11 and inner 12, rigidly interconnected by at least two symmetrical elastic, diametrically located, elements 13 and 14 with a through central groove 15 and 16, symmetrically located inside the element. The lateral surfaces of the groove are mated at the ends with the surfaces formed by the through holes 17, 18, 19, 20, respectively, located on the outer 11 and inner 12 rings. Elements 13 and 14 connecting the outer and inner rings have bending lines 21, 22, 23, 24 and can also be fixed to them by welding, for example, contact, or fastening threaded elements, or as an adhesive joint.

Полости, образованные внешним 11 и внутренним 12 упругими, расположенными осесимметрично и в параллельных плоскостях кольцами, заполнены упругодемпфирующим сетчатым элементом 25, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.The cavities formed by the outer 11 and inner 12 elastic rings located axisymmetrically and in parallel planes are filled with an elastic-damping mesh element 25 made of a reinforced mesh frame filled with an elastomer, for example polyurethane.

В зависимости от конкретных условий маятников может быть по крайней мере два.Depending on the specific conditions of the pendulums, there may be at least two.

Динамический гаситель колебаний работает следующим образом.Dynamic damper operates as follows.

Для гашения колебаний высотных сооружений чаще всего применяют гасители колебаний маятникового типа, частота которых должна примерно совпадать с частотой защищаемой конструкции и определяется длиной подвеса маятника.To damp the vibrations of high-rise structures, pendulum-type vibration dampers are most often used, the frequency of which should approximately coincide with the frequency of the protected structure and is determined by the length of the pendulum suspension.

При движении массы 1 и штанги 2 тяги 8 и 9 увлекают штангу 5 и массу 4. Оба маятника приходят в движение и в процессе совместных колебаний поглощают энергию колебаний объекта 7. Необходимая частота колебаний гасителя может быть подобрана соотношением величин и взаиморасположением масс 1 и 4, положением втулок 10 на штангах и длиной тяг 8 и 9 и может регулироваться в широких пределах от частоты, с которой колеблется масса 1, до нуля.When the mass 1 and the rod 2 move, the rods 8 and 9 carry the rod 5 and the mass 4. Both pendulums move and absorb the vibration energy of the object 7. In the process of joint vibrations, the necessary oscillator frequency can be selected by the ratio of the masses and the relative positions of masses 1 and 4 the position of the bushings 10 on the rods and the length of the rods 8 and 9 and can be regulated over a wide range from the frequency with which the mass 1 oscillates to zero.

Тарельчатый равночастотный элемент с сетчатым демпфером работает следующим образом.The dish-shaped equal-frequency element with a mesh damper operates as follows.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного через отверстие на внутреннее кольцо 12, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, а упругодемпфирующим сетчатым элементом 25 обеспечивается в системе демпфирование.When vibrations of a vibroinsulated object installed through an opening on the inner ring 12 are provided, spatial vibration protection and shock protection are provided, and an elastic damping mesh element 25 is provided in the damping system.

Предложенное устройство дает возможность путем расширения диапазона соотношения моментов инерции масс маятников в значительной степени уменьшить частоту колебаний всего гасителя. При этом достигается значительное (в 1,2÷1,4 раза) уменьшение габаритов гасителя, что весьма часто, особенно в высотных сооружениях, имеет большое значение.The proposed device makes it possible by expanding the range of the ratio of the moments of inertia of the mass of the pendulums to significantly reduce the oscillation frequency of the entire damper. In this case, a significant (1.2–1.4 times) decrease in the dimensions of the damper is achieved, which is very often very important, especially in high-rise buildings.

Claims

A dynamic vibration damper, including pendulums connected to each other by joints, pivotally connected to a protected object, each of which has a mass attached to the object by a suspension, at least one mass is located above the points of attachment of its suspensions to the object, and the rest are lower points of attachment of their suspensions, wherein at least one mass is connected to the protected object by means of a damping device, characterized in that the damping device is made in the form of at least two flat elastic of them located axially symmetrically and in parallel planes of the rings, external and internal, rigidly interconnected by at least two symmetrical elastic, diametrically located elements with a through central groove symmetrically located inside the element, and elements connecting the outer and inner rings, have bending lines and can be fixed to the rings by welding, for example contact, or fastening threaded elements, or as an adhesive joint, and the cavities formed by the external and the inner elastic rings arranged axisymmetrically and in parallel planes are filled with an elastic-damping mesh element made of a mesh frame filled with an elastomer, for example polyurethane.