RU2544046C2 - Mechanical low-amplitude vibration damper with rotating friction pairs - Google Patents

Mechanical low-amplitude vibration damper with rotating friction pairs Download PDF

Info

Publication number
RU2544046C2
RU2544046C2 RU2013134428/11A RU2013134428A RU2544046C2 RU 2544046 C2 RU2544046 C2 RU 2544046C2 RU 2013134428/11 A RU2013134428/11 A RU 2013134428/11A RU 2013134428 A RU2013134428 A RU 2013134428A RU 2544046 C2 RU2544046 C2 RU 2544046C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
damper
ring
eccentric
rings
Prior art date
Application number
RU2013134428/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013134428A (en
Inventor
Олег Евгеньевич Барышников
Елена Викторовна Брускова
Владимир Дмитриевич Вермель
Михаил Чеславович Зиченков
Александр Николаевич Корякин
Андрей Леонидович Пученков
Сергей Эмильевич Парышев
Леонид Леонидович Чернышев
Сергей Леонидович Чернышев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2013134428/11A priority Critical patent/RU2544046C2/en
Publication of RU2013134428A publication Critical patent/RU2013134428A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544046C2 publication Critical patent/RU2544046C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Springs (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to machine building. A ring shaped spring is pivotally fastened on a damper base. A steel ring is installed inside the base. Coating with specified tribological characteristics is applied onto the internal surface of the ring. Inside the ring there mounted is a shaft-eccentric inside which a cylindrical through hole with the eccentricity in respect to the external cylindrical surfaces of the shaft is made. The shaft-eccentric is clamped in symmetrically mounted split elements by screws. The shaft-eccentric together with the split elements form a solid lever with its ends being rigidly connected to the outer shanks of the ring shaped spring ends by means of fastening units. A shaft with conical mounting seats is set inside the shaft-eccentric. A forked tie rod is attached to the shaft and serves for the transfer of reciprocating motion from a vibration source through two cylindrical holes equidistanced from the symmetry axis. Two rings with conical inner surfaces are mounted on the shaft to adjust the force of pressing the said surfaces to the conical surfaces of the shaft. Coating with specified tribological characteristics is applied onto the external cylindrical surfaces of the rings.
EFFECT: efficient damping with simultaneous increase of vibration system rigidity.
8 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для гашения колебаний различных механических конструкций при условии, когда невозможно установить демпфирующее устройство в наиболее оптимальных для крепления демпфера точках, где его перемещения наиболее большие, а нагрузки на демпфер минимальны. Однако особенности конструкции демпфируемого агрегата (например, двигателя на пилоне крыла самолета) зачастую не позволяют это выполнить, единственно возможными для крепления демпфера оказываются точки, где амплитуды колебаний конструкции малы (например, вблизи опор крепления пилона двигателя к крылу), а нагрузки на демпфер велики. Применение в этих условиях уже известных устройств, в частности гидравлических демпферов, обычно малоэффективно.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to damp vibrations of various mechanical structures, provided that it is not possible to install a damping device at the most optimal points for attaching the damper, where its movements are greatest and the loads on the damper are minimal. However, the design features of the damped unit (for example, the engine on the pylon of an airplane wing) often do not allow this, the only possible points for attaching the damper are the points where the oscillation amplitudes of the structure are small (for example, near the supports of the engine pylon to the wing) and the loads on the damper are large . The use in these conditions of already known devices, in particular hydraulic dampers, is usually ineffective.

Целью работы является создание фрикционных демпферов, основанных на работе вращательных пар трения. Принципиальным в решении их конструкции является преобразование малых поступательных движений, обусловленных вибрацией демпфируемой конструкции, в значительные угловые перемещения сердечника в паре трения.The aim of the work is to create friction dampers based on the work of rotational friction pairs. Fundamental in solving their design is the conversion of small translational movements due to vibration of the damped structure into significant angular displacements of the core in a friction pair.

В основном демпферы применяются для гашения колебаний механических конструкций, на которые воздействуют нагрузки, создающие колебания в широких диапазонах частот в условиях малых перемещений точки присоединения демпфера к колеблющейся конструкции.Basically, dampers are used to damp vibrations of mechanical structures that are affected by loads that create vibrations in wide frequency ranges under conditions of small displacements of the point of attachment of the damper to the vibrating structure.

Известны многочисленные конструкции демпферов механических (с перемещением сыпучих веществ и пружинных), гидравлических, гидромеханических. Их конструкции защищены группой патентов:There are numerous designs of mechanical dampers (with the movement of bulk solids and spring), hydraulic, hydromechanical. Their designs are protected by a group of patents:

- патент RU №. 2464462 C1 от 20.10.2012. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,- patent RU No. 2464462 C1 dated 10.20.2012. HYDROMECHANICAL DAMPER, IPC F16F 9/14 F16F 5/00,

- патент RU №. 2461752 C1 от 20.09.2012. АДАПТИВНЫЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,- patent RU No. 2461752 C1 dated 09/20/2012. ADAPTIVE HYDROMECHANICAL DAMPER, IPC F16F 9/14 F16F 5/00,

- патент RU №. 2427742 C1 от 27.08.2011. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,- patent RU No. 2427742 C1 dated 08/27/2011. HYDRAULIC DAMPER, IPC F16F 9/14 F16F 5/00,

- патент RU №. 2427741 C1 от 27.08.2011. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,- patent RU No. 2427741 C1 dated 08/27/2011. HYDRAULIC DAMPER OF OSCILLATIONS, IPC F16F 9/14 F16F 5/00,

- патент RU №.. 2427740 C1 от 27.08.2011. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,- patent RU No. .. 2427740 C1 from 08.27.2011. HYDRAULIC DAMPER, IPC F16F 9/14 F16F 5/00,

- патент RU №. 2324090 C1 от 10.05.2008. ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,- patent RU No. 2324090 C1 dated 05/10/2008. DAMPER, IPC F16F 9/14 F16F 5/00,

- патент RU №. 2324089 C1 от 10.05 2008. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,- patent RU No. 2324089 C1 dated 05/10/2008. HYDRAULIC DAMPER, IPC F16F 9/14 F16F 5/00,

- патент RU №. 2135856 C1 от 27.08.1999. ГИДРОДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00.- patent RU No. 2135856 C1 from 08.27.1999. HYDRODEMPHER, IPC F16F 9/14 F16F 5/00.

Все вышеперечисленные демпферы могут применяться только в условиях, когда есть возможность установить демпфирующее устройство в наиболее оптимальных для крепления демпфера точках, где его перемещения наиболее большие, а нагрузки на демпфер минимальны.All of the above dampers can be used only in conditions where it is possible to install the damping device at the most optimal points for fastening the damper, where its movements are greatest and the loads on the damper are minimal.

За прототип принимаем ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, устройство защищено патентом RU №. 2258848 C2 от 20.12.2004, МПК F16F 9/14, F16F 11/00, B64C 25/58.We accept the HYDROMECHANICAL DAMPER for the prototype, the device is protected by patent RU No. 2258848 C2 dated 12.20.2004, IPC F16F 9/14, F16F 11/00, B64C 25/58.

Гидромеханический демпфер содержит корпус, внутри которого размещены жестко соединенные между собой и удерживаемые в нейтральном положении пружиной поршни, крышки со штуцерами для соединения запоршневых полостей с гидравлическими линиями, в корпусе размещен закрытый упомянутой крышкой дополнительный стакан, в котором последовательно установлены постоянный дроссель и переменный дроссель, проходная площадь которого находится в зависимости от перепада давления в нем, образующие дросселирующее устройство между запоршневой полостью и гидравлической линией, а пружиной, удерживающей поршни в нейтральном положении, служат упругие элементы, обладающие возможностью изменять как форму, так и объем.The hydromechanical damper comprises a housing, inside of which are placed pistons rigidly interconnected and held in a neutral position by a spring, caps with fittings for connecting the piston cavities with hydraulic lines, an additional cup closed by said cover is placed in the housing, in which a constant choke and a variable choke are installed in series, the passage area of which is dependent on the pressure drop in it, forming a throttling device between the piston cavity and the hydraulic line, and the spring holding the pistons in the neutral position, are elastic elements that have the ability to change both shape and volume.

Данный демпфер применяется для гашения колебаний передней опоры шасси самолета, установлен на передней опоре, соединен гидравлическими линиями с полостями исполнительного цилиндра, то есть он может применяться только в непосредственной близости к источникам колебаний, когда демпфирующее устройство расположено в наиболее оптимальных для крепления демпфера точках, где его перемещения наиболее большие, а нагрузки на демпфер минимальны.This damper is used to damp the vibrations of the front landing gear of the aircraft, mounted on the front support, connected by hydraulic lines to the cavities of the actuating cylinder, that is, it can only be used in close proximity to vibration sources, when the damping device is located at the most optimal points for mounting the damper, where its movements are the largest, and the loads on the damper are minimal.

Задачей и техническим результатом изобретения является создание механического демпфера низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения для работы в условиях, когда единственно возможными для крепления демпфера оказываются точки, где амплитуды колебаний конструкции малы (например, вблизи опор крепления пилона двигателя к крылу), а нагрузки на демпфер велики, то есть при невозможности доступа к «технически оптимальным» точкам крепления демпфера, кроме того, данный механический демпфер обеспечивает эффективное демпфирование с одновременным повышением жесткости колебательной системы.The objective and technical result of the invention is the creation of a mechanical damper of low-amplitude vibrations with rotational friction pairs for working in conditions where the only possible points for attaching the damper are the points where the vibration amplitudes of the structure are small (for example, near the supports of the engine pylon to the wing) and the load on the damper are large, that is, when it is impossible to access the “technically optimal” attachment points of the damper, in addition, this mechanical damper provides effective damping while increasing the rigidity of the vibrational system.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что механический демпфер низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения, содержащий основание (корпус) и пружину, на основании шарнирно закреплена фасонная кольцевая пружина, внутри основания установлено стальное кольцо, на внутреннюю поверхность которого нанесено покрытие с заданными трибологическими характеристиками, внутри кольца расположен вал-эксцентрик, внутри которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие с эксцентриситетом по отношению к наружным цилиндрическим поверхностям вала, внутри вала-эксцентрика расположен вал с коническими посадочными местами, вал зажат винтами в симметрично расположенных разрезных элементах и вместе с разрезными элементами образует единый рычаг, концы которого жестко соединены при помощи узлов крепления с наружными хвостовиками конца кольцевой фасонной пружины, к валу прикреплена вильчатая тяга, через которую на демпфер передают возвратно-поступательное перемещение от источника колебаний через два равноудаленных от оси симметрии цилиндрических отверстия, кроме того, на валу установлены два кольца с коническими внутренними поверхностями для регулирования усилия прижатия этих поверхностей к коническим поверхностям вала, а на наружные цилиндрические поверхности колец нанесено покрытие с заданными трибологическими характеристиками.The solution of this problem and the technical result are achieved by the fact that a mechanical damper of low-amplitude vibrations with rotational friction pairs, containing a base (body) and a spring, a shaped ring spring is pivotally mounted on the base, a steel ring is installed inside the base, the inner surface of which is coated with specified tribological characteristics, an eccentric shaft is located inside the ring, inside of which a cylindrical through hole with an eccentricity with respect to to the outer cylindrical surfaces of the shaft, inside the eccentric shaft, there is a shaft with tapered seats, the shaft is clamped by screws in symmetrically arranged split elements and together with the split elements forms a single lever, the ends of which are rigidly connected to the outer shanks of the end of the annular shaped spring by a forked rod is attached to the shaft, through which a reciprocating movement from the oscillation source is transmitted to the damper through two cylinders equidistant from the axis of symmetry ical holes, in addition, two rings with conical inner surfaces are installed on the shaft to control the force of pressing these surfaces against the conical surfaces of the shaft, and the outer cylindrical surfaces of the rings are coated with predetermined tribological characteristics.

Работа рассматриваемого демпфера с вращательными парами трения основана на свойстве рычага и сводится к преобразованию относительно малых линейных перемещений точек приложения уравновешивающих его статических и динамических сил в большие угловые перемещения трущихся с регулируемым усилием вращательных пар, к которым приложены силы. За счет регулируемой силы трения в парах вращения достигается эффективная работа демпфера при весьма малых собственных перемещениях по сравнению с перемещениями демпфируемой системы.The work of the damper under consideration with rotational friction pairs is based on the property of the lever and is reduced to the transformation of relatively small linear displacements of the application points of the balancing static and dynamic forces into large angular displacements of the friction pairs with adjustable force of the rotational pairs, to which the forces are applied. Due to the adjustable friction force in pairs of rotation, the effective operation of the damper is achieved at very small intrinsic displacements in comparison with the displacements of the damped system.

На фигуре 1 представлен механический демпфер низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения.The figure 1 shows the mechanical damper of low-amplitude vibrations with rotational friction pairs.

На фигуре 2 изображен демпфер с плоскостью сечения по осям вращения (вильчатая тяга не показана).Figure 2 shows a damper with a section plane along the axes of rotation (forked rod not shown).

На фигуре 3 приведено сечение демпфера по плоскости осей вращения.The figure 3 shows a cross section of the damper along the plane of the axes of rotation.

На фигуре 4 рассматривается пример применения демпфера с вращательными парами трения для гашения свободных колебаний условно невесомой балки (масса балки пренебрежительно мала по сравнению с массой груза) с тремя сосредоточенными массами.Figure 4 shows an example of the use of a damper with rotational friction pairs to damp free vibrations of a conditionally weightless beam (the mass of the beam is negligible compared to the mass of the load) with three concentrated masses.

На фигуре 5 представлен график свободных колебаний середины балки.The figure 5 presents a graph of free vibrations of the middle of the beam.

На фигуре 6 представлен график свободных колебаний точек крепления макетов демпферов к балке.The figure 6 presents a graph of free oscillations of the points of attachment of the models of dampers to the beam.

На фигуре 7 показаны зависимости усилий демпфера от перемещений его точки крепления 2 к балке, представлен график свободных колебаний точек крепления макетов демпферов.The figure 7 shows the dependence of the efforts of the damper on the displacements of its attachment point 2 to the beam, a graph of free vibrations of the attachment points of the dampers.

На фигуре 8 показаны зависимости усилий демпфера от перемещений его точки крепления 3 к балке, представлен график свободных колебаний точек крепления макетов демпферов.The figure 8 shows the dependence of the efforts of the damper on the displacements of its attachment point 3 to the beam, a graph of free vibrations of the attachment points of the dampers' layouts is presented.

Демпфер с вращательными парами содержит основание (корпус) 1 (фиг. 1, 2), на котором шарнирно закреплена фасонная кольцевая пружина 2. Шарнир 3 выполнен с использованием сферического подшипника серии ШС, вал которого прикреплен штифтами к внутреннему концу фасонной кольцевой пружины 2. Внутри основания 1 установлено стальное кольцо 4 (см. фиг.3). Внутренняя цилиндрическая поверхность кольца покрыта специальным покрытием с заданными трибологическими характеристиками. Кольцо 4 неподвижно зафиксировано в основании 1 при помощи затяжки винтом 5 разреза основания с ближайшей к шарниру 3 стороны. Внутри кольца 4 установлен вал-эксцентрик 6. Посадку вала, скользящую или ходовую - регулируют шириной зазора. Внутри вала выполнено сквозное отверстие. Его цилиндрическая поверхность наименьшего диаметра является посадочной, цилиндрическая поверхность выполнена с эксцентриситетом по отношению к наружным цилиндрическим поверхностям вала. В монтажном положении оси внутреннего и наружного посадочных цилиндров вала лежат в одной плоскости с осью вала шарнира 3. Эта плоскость названа плоскостью осей вращения. Сечение демпфера по плоскости осей вращения изображено на фигуре 3. Оси обозначены индексами A, B и C. Положение осей A, B и C на одной плоскости в монтажном ненагруженном состоянии зафиксированы при помощи двух разрезных элементов 7, равноудаленных от оси симметрии демпфера (фиг.1, 2). Вал 6 зажат в элементах 7 путем сжатия их разрезов винтами 8. При вращении вала 6 вокруг оси C он вместе с элементами 7 образует единый рычаг. Концы этого рычага жестко соединены при помощи узлов 9 с наружными хвостовиками конца кольцевой фасонной пружины 2. Узлы 9 состоят из штифтов с резьбой на свободном конце, фасонной прижимной шайбы и гайки. При приложении к рычагу из элементов 6 и 7 момента относительно оси C, рычаг повернется вокруг нее на некоторый угол, определяемый, в основном, величиной приложенного момента, жесткостью кольцевой фасонной пружины 2 и моментом трения по посадочным поверхностям вала 6 и кольца 4. Приложение момента осуществляется путем приложения в точке пересечения оси симметрии и оси B к валу 10 (фиг.1, 2) силы, нормальной к плоскости осей вращения. Данная сила приложена к вильчатой тяге 14 (фиг.1), которая прикреплена к валу 10 через два равноудаленных от оси симметрии цилиндрических отверстия. Вал 10 имеет резьбу и две конические поверхности для установки колец. На валу 10 установлены два кольца 11 (фиг.2). Внутренние поверхности их конические, а наружные цилиндрические со специальным покрытием с заданными трибологическими характеристиками. Наружный диаметр колец 11 изменяют в некоторых пределах их растяжением путем регулирования усилия прижатия внутренних конических поверхностей к коническим поверхностям вала нагрузками, приложенными к торцам колец. Данные нагрузки прикладывают втулками 12, прижатыми к торцам колец гайками 13 (две пары гаек - гайка и контргайка, см. фигура 2). При приложении к валу 10 вертикальной нагрузки через тягу 14 он не вращается вокруг своей оси B и поэтому трется наружными поверхностями колец 11 по поверхностям отверстия в вале - эксцентрике 6.The damper with rotational pairs contains a base (housing) 1 (Fig. 1, 2), on which the shaped ring spring 2 is hinged. The hinge 3 is made using a spherical bearing of the ШС series, the shaft of which is attached with pins to the inner end of the shaped ring spring 2. Inside base 1 is installed a steel ring 4 (see figure 3). The inner cylindrical surface of the ring is coated with a special coating with predetermined tribological characteristics. The ring 4 is fixedly fixed in the base 1 by tightening with a screw 5 of the cut of the base from the side closest to the hinge 3. An eccentric shaft 6 is installed inside the ring 4. The shaft fit, sliding or running, is controlled by the gap width. A through hole is made inside the shaft. Its cylindrical surface of the smallest diameter is a landing surface, the cylindrical surface is made with eccentricity with respect to the outer cylindrical surfaces of the shaft. In the mounting position, the axes of the inner and outer landing cylinders of the shaft lie in the same plane as the axis of the shaft of the hinge 3. This plane is called the plane of the axes of rotation. The cross section of the damper along the plane of the axis of rotation is shown in figure 3. The axes are indicated by the indices A, B and C. The position of the axes A, B and C on the same plane in the mounting unloaded condition is fixed using two split elements 7 equidistant from the axis of symmetry of the damper (Fig. 12). The shaft 6 is clamped in the elements 7 by compressing their cuts with the screws 8. When the shaft 6 rotates around the C axis, it forms a single lever together with the elements 7. The ends of this lever are rigidly connected by means of nodes 9 to the outer shanks of the end of the annular shaped spring 2. The nodes 9 consist of pins with threads on the free end, a shaped clamping washer and nut. When a moment is applied to the lever from elements 6 and 7 relative to the C axis, the lever will rotate around it by a certain angle, determined mainly by the magnitude of the applied moment, the stiffness of the annular shaped spring 2 and the friction moment along the seating surfaces of the shaft 6 and ring 4. Application of the moment is carried out by applying at the point of intersection of the axis of symmetry and axis B to the shaft 10 (Fig. 1, 2) a force normal to the plane of the axes of rotation. This force is applied to the forked rod 14 (Fig. 1), which is attached to the shaft 10 through two cylindrical holes equidistant from the axis of symmetry. The shaft 10 has a thread and two conical surfaces for mounting rings. On the shaft 10 there are two rings 11 (figure 2). Their inner surfaces are conical, and the outer cylindrical with a special coating with predetermined tribological characteristics. The outer diameter of the rings 11 is changed to some extent by their extension by adjusting the force of pressing the inner conical surfaces to the conical surfaces of the shaft by the loads applied to the ends of the rings. These loads are applied with sleeves 12, pressed against the ends of the rings by nuts 13 (two pairs of nuts - a nut and a lock nut, see figure 2). When a vertical load is applied to the shaft 10 through the rod 14, it does not rotate around its axis B and therefore rubs the outer surfaces of the rings 11 along the surfaces of the hole in the shaft - eccentric 6.

Работу механического демпфера низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения рассмотрим на примере демпфирования свободных колебаний балки с тремя сосредоточенными массами (фиг.3), масса балки пренебрежительно мала по сравнению с массой груза. Балка длиной L1=8.4м шарнирно закреплена по концам. В середине балки находится масса m1=97.5 кг (точка 1). Две равные массы m2=440 кг расположены в точках 2 и 3 на расстояниях L2=0.2 м от шарниров. Крепление демпферов (макетов - демонстраторов) к массам m2 выполнено в положениях статических равновесий балки и демпферов (без начальных усилий). Жесткость балки равна жесткости коробки из двух швеллеров №14 ГОСТ 82539-56 (момент инерции J=2·291 см4).The work of the mechanical damper of low-amplitude vibrations with rotational friction pairs is considered by the example of damping of free vibrations of a beam with three concentrated masses (Fig. 3), the mass of the beam is negligible compared to the mass of the load. A beam of length L 1 = 8.4m is pivotally fixed at the ends. In the middle of the beam is a mass m 1 = 97.5 kg (point 1). Two equal masses m 2 = 440 kg are located at points 2 and 3 at distances L 2 = 0.2 m from the hinges. The fastening of dampers (mock-demonstrators) to the masses m 2 is made in the positions of the static equilibria of the beam and dampers (without initial effort). The stiffness of the beam is equal to the stiffness of the box of two channels No. 14 GOST 82539-56 (moment of inertia J = 2 · 291 cm 4 ).

Расчетные частоты свободных колебаний сосредоточенных масс без демпфирования равняются: ω1=6.4 Гц, ω2=47.9 Гц, ω3=57.5 Гц. При этом частоты первого и третьего тонов совпадают с частотами первого и третьего тонов свободных колебаний весомой балки в виде названной коробки из двух швеллеров №14 с погонной массой mp=2·12.3 кг/м. Три первые собственные частоты ее равны: ω1=6.4 Гц, ω2=25.5 Гц, ω3=57.5 Гц.The calculated frequencies of free vibrations of concentrated masses without damping are: ω 1 = 6.4 Hz, ω 2 = 47.9 Hz, ω 3 = 57.5 Hz. In this case, the frequencies of the first and third tones coincide with the frequencies of the first and third tones of free vibrations of a heavy beam in the form of a named box of two channels No. 14 with a linear mass m p = 2 · 12.3 kg / m. Its first three natural frequencies are equal: ω 1 = 6.4 Hz, ω 2 = 25.5 Hz, ω 3 = 57.5 Hz.

Целью расчета является определение логарифмического декремента свободных колебаний первого тона балки при расположении демпферов рядом с опорами и наличии условий возникновения других тонов колебаний.The purpose of the calculation is to determine the logarithmic decrement of free vibrations of the first tone of the beam when the dampers are located next to the supports and there are conditions for the occurrence of other vibration tones.

Расчеты выполняют в основных единицах системы СИ (м, Н, с) с использованием математического пакета Mathcad-13. Представленные на графиках зависимости получены при нулевых начальных скоростях движения и следующих начальных координатах сосредоточенных масс:Calculations are performed in the basic units of the SI system (m, N, s) using the Mathcad-13 mathematical package. The dependences presented on the graphs were obtained at zero initial speeds of motion and the following initial coordinates of the concentrated masses:

y1(0)=-1.2·y1s - начальная координата точки 1,y 1 (0) = - 1.2 · y 1s is the initial coordinate of point 1,

y2(0)=-y2s, y3(0)=-y3s - начальные координаты точек 2 и 3,y 2 (0) = - y 2s , y 3 (0) = - y 3s - the initial coordinates of points 2 and 3,

гдеWhere

y1s=-9.60·10-3 м - координата статического положения точки 1,y 1s = -9.60 · 10 -3 m - coordinate of the static position of point 1,

y2s=y3s=-7.63·10-4м - координаты статических положений точек 2 и 3.y 2s = y 3s = -7.63 · 10 -4 m - the coordinates of the static positions of points 2 and 3.

Демпферы, расположенные у опор, воспринимают перемещения балки при свободных колебаниях середины балки. На фигуре 4 изображен график свободных колебаний середины балки (перемещения точки 1 за минусом координаты ее статического положения) и зависимость N1(t)=-21·e-3.0·t, огибающая локальные минимумы перемещений. Собственная частота первого тона стала равной ω1=7.6 Гц вместо ω1=6.4 Гц, характерной для случая свободных колебаний без демпферов. При приложении к валу 10 вертикальной нагрузки (возвратно-поступательное перемещение балки прикрепленной к тяге 14) вал 10 не вращается вокруг своей оси и трется наружными поверхностями колец 11 по поверхностям отверстия в вале - эксцентрике 6. Данные колебания через вильчатую тягу 14 (фиг.1, 2) передаются на кольцевую пружину 2, которую одним концом соединяют с неподвижным основанием 1, а вторым концом с валом - эсцентриком 6. Приложение вертикальной нагрузки к валу вызывает вращение эксцентрика 6 относительно оси С кольца 4 внутри основания 1 и поворот его на угол αk. При этом происходит деформация кольцевой пружины, жестко соединенной с эксцетриком и шарнирно соединенной с основанием. За счет силы трения и жесткости пружины колебания затухают через небольшой промежуток времени. На фигуре 5 показывают перемещения точек крепления демпферов к балке (перемещения точек 2 и 3 за минусом координат их статических положений).The dampers located at the supports perceive the displacement of the beam during free vibrations of the middle of the beam. Figure 4 shows a graph of free vibrations of the middle of the beam (displacement of point 1 minus the coordinates of its static position) and the dependence N 1 (t) = - 21 · e -3.0 · t , enveloping the local minimums of displacements. The natural frequency of the first tone became equal to ω 1 = 7.6 Hz instead of ω 1 = 6.4 Hz, characteristic of the case of free oscillations without dampers. When a vertical load is applied to the shaft 10 (reciprocating movement of the beam attached to the rod 14), the shaft 10 does not rotate around its axis and rubs the outer surfaces of the rings 11 along the surfaces of the bore in the eccentric shaft 6. These oscillations through the fork rod 14 (Fig. 1 , 2) they are transferred to an annular spring 2, which is connected at one end to a fixed base 1, and the second end to a shaft - an eccentric 6. Applying a vertical load to the shaft causes the eccentric 6 to rotate about the axis C of the ring 4 inside the base 1 and rotate his mouth at an angle α k . When this occurs, the deformation of the annular spring, rigidly connected to the eccentric and pivotally connected to the base. Due to the friction force and the stiffness of the spring, the oscillations die out after a short period of time. The figure 5 shows the movement of the attachment points of the dampers to the beam (the movement of points 2 and 3 minus the coordinates of their static positions).

На фигуре 6 показаны зависимости усилий демпфера от перемещений его точки крепления 2 к балке. С момента начала движения из точки 0 графика, точка 2 или 3 балки последовательно перемещалась по координатам в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, замкнув при этом в точке 6 плоскую фигуру в виде «бабочки». В момент попадания точки 2 балки в положение с координатами 6 закончился первый период собственных колебаний балки по первому тону. Эта точка превращается в точку 0 для второго периода колебаний, который заканчивается на очередном замыкании «бабочки» меньшего масштаба. Процесс заканчивается остановкой движения в начале координат графика (нулевой точке). На фигуре 7 показаны зависимости усилий демпфера от перемещений его точки крепления 3 к балке. Процесс затухания колебаний для точки 3 так же заканчивается остановкой движения в начале координат графика (нулевой точке). Время полного затухания колебаний точек крепления демпферов к балке (точек 2 и 3) - 1,5÷2 секунды.The figure 6 shows the dependence of the efforts of the damper on the movements of its attachment point 2 to the beam. From the moment the movement started from point 0 of the graph, point 2 or 3 of the beam sequentially moved along the coordinates at points 1, 2, 3, 4, 5, 6, closing at the same time at point 6 a flat figure in the form of a “butterfly”. At the moment the point 2 of the beam hits the position with coordinates 6, the first period of the natural vibrations of the beam in the first tone has ended. This point turns into point 0 for the second period of oscillation, which ends at the next closure of the “butterfly” of a smaller scale. The process ends with stopping the movement at the origin of the graph (zero point). The figure 7 shows the dependence of the efforts of the damper on the movements of its attachment point 3 to the beam. The process of damping oscillations for point 3 also ends with a stop of movement at the origin of the graph coordinates (zero point). The total damping time of the vibration of the points of attachment of the dampers to the beam (points 2 and 3) is 1.5 ÷ 2 seconds.

Эффективное демпфирование с одновременным повышением жесткости колебательной системы является одним из преимуществ применения исследуемых демпферов по сравнению с применением гидромеханических и гидравлических (линейных) демпферов, которые снижают собственную частоту колебаний системы. Логарифмический декремент колебания первого тона, определенный в соответствии с найденными значениями частоты и показателя степени экспоненты функции N1(t), равен значению: 0.39.Effective damping while increasing the rigidity of the oscillatory system is one of the advantages of using the studied dampers in comparison with the use of hydromechanical and hydraulic (linear) dampers, which reduce the natural frequency of oscillations of the system. The logarithmic decrement of the oscillation of the first tone, determined in accordance with the found values of the frequency and exponent of the exponent of the function N 1 (t), is equal to the value: 0.39.

Сравнение графиков на фигурах 4 и 5 показывает, что относительно малые перемещения демпферов обеспечивают эффективное демпфирование колебаний всей балки.A comparison of the graphs in figures 4 and 5 shows that the relatively small movements of the dampers provide effective damping of the vibrations of the entire beam.

Возможность эффективной работы при весьма малых собственных перемещениях по сравнению с перемещениями демпфируемой системы является основным достоинством механических демпферов на основе вращательных пар трения.The ability to work effectively with very small intrinsic displacements compared with the displacements of the damped system is the main advantage of mechanical dampers based on rotational friction pairs.

Claims (1)

Механический демпфер низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения, содержащий основание и пружину, отличающийся тем, что на основании шарнирно закреплена кольцевая фасонная пружина, внутри основания установлено стальное кольцо, на внутреннюю поверхность которого нанесено покрытие с заданными трибологическими характеристиками, внутри кольца расположен вал-эксцентрик, внутри которого выполнено цилиндрическое сквозное отверстие с эксцентриситетом по отношению к наружным цилиндрическим поверхностям вала, вал зажат винтами в симметрично расположенных разрезных элементах и вместе с разрезными элементами образует единый рычаг, концы которого жестко соединены при помощи узлов крепления с наружными хвостовиками конца кольцевой фасонной пружины, внутри вала-эксцентрика расположен вал с коническими посадочными местами, к валу прикреплена вильчатая тяга, через которую на демпфер передают возвратно-поступательное перемещение от источника колебаний через два равноудаленных от оси симметрии цилиндрических отверстия, кроме того, на валу установлены два кольца с коническими внутренними поверхностями для регулирования усилия прижатия этих поверхностей к коническим поверхностям вала, а на наружные цилиндрические поверхности колец нанесено покрытие с заданными трибологическими характеристиками. A mechanical damper of low-amplitude vibrations with rotational friction pairs, containing a base and a spring, characterized in that an annular shaped spring is pivotally fixed to the base, a steel ring is installed inside the base, the inner surface of which is coated with predetermined tribological characteristics, an eccentric shaft is located inside the ring, inside of which a cylindrical through hole with an eccentricity with respect to the outer cylindrical surfaces of the shaft is made, the shaft is clamped by a screw and in symmetrically located split elements and together with split elements forms a single lever, the ends of which are rigidly connected with attachment points to the outer shanks of the end of the shaped spring, inside the cam shaft there is a shaft with tapered seats, a fork link is attached to the shaft, through which reciprocating movement from the oscillation source through two cylindrical holes equally spaced from the axis of symmetry is transmitted to the damper; in addition, two rings are mounted on the shaft with conical inner surfaces for controlling the contact pressure of these surfaces to the tapered surfaces of the shaft and the outer cylindrical surface of the rings is coated with desired tribological characteristics.
RU2013134428/11A 2013-07-24 2013-07-24 Mechanical low-amplitude vibration damper with rotating friction pairs RU2544046C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134428/11A RU2544046C2 (en) 2013-07-24 2013-07-24 Mechanical low-amplitude vibration damper with rotating friction pairs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134428/11A RU2544046C2 (en) 2013-07-24 2013-07-24 Mechanical low-amplitude vibration damper with rotating friction pairs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013134428A RU2013134428A (en) 2015-01-27
RU2544046C2 true RU2544046C2 (en) 2015-03-10

Family

ID=53281244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013134428/11A RU2544046C2 (en) 2013-07-24 2013-07-24 Mechanical low-amplitude vibration damper with rotating friction pairs

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544046C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU181778U1 (en) * 2017-10-17 2018-07-26 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Low-amplitude vibration damper
RU221721U1 (en) * 2023-09-21 2023-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) FRICTIONAL DAMPER OF LOW-AMPLITUDE OSCILLATIONS

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB356666A (en) * 1929-09-04 1931-09-10 Karl Glassner Improved friction producing means for shock absorbers, door closing devices and the like
DE3916703A1 (en) * 1989-05-23 1990-11-29 Juergen Kinghorst Mechanical shock absorber with two components - has pad, toothed rack and guide cooperating with inner and outer ring with return springs
RU2070999C1 (en) * 1993-06-28 1996-12-27 Орловский государственный технический университет Shock absorber
RU2258848C2 (en) * 2003-06-30 2005-08-20 Открытое акционерное общество "Авиационный комплекс им. В.С. Ильюшина" Hydromechanical damper

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB356666A (en) * 1929-09-04 1931-09-10 Karl Glassner Improved friction producing means for shock absorbers, door closing devices and the like
DE3916703A1 (en) * 1989-05-23 1990-11-29 Juergen Kinghorst Mechanical shock absorber with two components - has pad, toothed rack and guide cooperating with inner and outer ring with return springs
RU2070999C1 (en) * 1993-06-28 1996-12-27 Орловский государственный технический университет Shock absorber
RU2258848C2 (en) * 2003-06-30 2005-08-20 Открытое акционерное общество "Авиационный комплекс им. В.С. Ильюшина" Hydromechanical damper

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU181778U1 (en) * 2017-10-17 2018-07-26 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Low-amplitude vibration damper
RU221721U1 (en) * 2023-09-21 2023-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) FRICTIONAL DAMPER OF LOW-AMPLITUDE OSCILLATIONS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013134428A (en) 2015-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9482307B2 (en) Multi-cylinder engine crankshaft torsional vibration absorber and balancer and process thereof
US20150167779A1 (en) Centrifugal Pendulum
CN104265829B (en) Possess hinge and the integrated shock absorber of vibration isolation function and vibration isolation system
Newland Developments in the Design of Centrifugal Pendulum Vibration Absorbers.
US1916085A (en) Counterweight
RU2544046C2 (en) Mechanical low-amplitude vibration damper with rotating friction pairs
RU2440523C2 (en) Method of controlling stiffness of antivibration system and device to this end
RU142137U1 (en) DEVICE FOR REGULATING THE ELASTIC DISSIPATIVE PROPERTIES OF THE VIBRATION PROTECTIVE SYSTEM
RU2668933C1 (en) Oscillation damping device
RU2604250C2 (en) Method and device for dynamic oscillations suppression
Lekatompessy et al. Rubber as an effective vibration absorber of outboard engine at small traditional fishing boats from the human health and safety point of view
EP3191734B1 (en) A vibration absorbing device for reducing vibrations and sounds in a structure
KR102142154B1 (en) Vibration absorbing device
RU149366U1 (en) HYDRAULIC SHOCK ABSORBER
RU2475660C1 (en) Viscous friction vibration damper
RU181778U1 (en) Low-amplitude vibration damper
US1872763A (en) Vibration dampener
CN105525990A (en) Single-cylinder internal combustion engine and balancing mechanisms thereof
US3169412A (en) Vibration damping means for gear pinion
RU169977U1 (en) Dynamic vibration damper
RU133232U1 (en) Vibration damping device
Sorokin et al. Dynamics of anti-vibration mount with quazi-zero stiffness
Zhang Brief analysis of torsional vibration of vehicle engine
Rohman et al. Optimization of excitation source and Dva mass from the weight point in the 2-Dof main systems in reducing translation and rotation vibration
DE907365C (en) Vibration damper