RU2662619C2 - Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты с двумя степенями свободы и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты с двумя степенями свободы и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662619C2 RU2662619C2 RU2016138636A RU2016138636A RU2662619C2 RU 2662619 C2 RU2662619 C2 RU 2662619C2 RU 2016138636 A RU2016138636 A RU 2016138636A RU 2016138636 A RU2016138636 A RU 2016138636A RU 2662619 C2 RU2662619 C2 RU 2662619C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibrations
- protection
- coordinates
- lever
- mechanisms
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области машиностроения. Динамически гасят колебания в виброзащитной системе с двумя степенями свободы, содержащей механизмы для преобразования движения. Формируют динамический эффект «блокирования» внешних сил. Устройство для реализации способа содержит упругие опоры в виде пружин. Рычажные механизмы установлены на каждой из опор объекта защиты и имеют на свободных концах дополнительные пригрузы, выполненные с возможностью перемещения по плечу рычага для обеспечения возможности достижения определенных значений частоты «блокировки» внешней силы по двум опорам. Устройство автоматического поддержания режима динамического гашения колебаний объекта состоит из датчиков учета изменения координат движения объекта защиты и основания, блоков обработки информации, источников энергии и сервоприводов в виде винтовых механизмов. Автоматическое управление обеспечивает согласованные настроечные движения по изменению положения пригрузов на плечах рычагов посредством сервоприводов. Достигается гашение колебаний одновременно по двум координатам. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты по двум степеням свободы и устройство для его осуществления предназначены для реализации режимов одновременного ограничения движения объекта защиты по нескольким координатам и относятся к области решения задач динамики машин, оборудования и аппаратуры, работающих в условиях интенсивного динамического нагружения. Подобного рода задачи характерны для транспортных устройств различного назначения, технологических машин и защиты оборудования и приборов для реализации вибрационных технологических процессов и др. Известны способы и средства контроля, оценки и изменения динамического состояния объектов защиты, на которые действуют внутренние и внешние вибрационные возмущения. Вместе с тем вопросы управления динамическим состоянием по-прежнему являются актуальным направлением исследований, имеющим большое значение для обеспечения надежности, безопасности и конкурентоспособности современной техники.
При решении задач вибрационной защиты объектов широко используются физические эффекты и специальные устройства, реализующие режимы динамического гашения колебаний, что по существу связано с созданием в системе с несколькими степенями свободы при действии на отдельные элементы системы внешних возмущений условий для создания нейтрализующих динамических сил.
Внешние возмущения в технических объектах имеют различную природу, в том числе, они могут быть силовыми, то есть прикладываться непосредственно к массоинерционным элементам, а также - кинематическими, когда возмущение передается через вибрирующую опорную поверхность или основание.
Известно изобретение [Алейников А.И., Иванов С.В., «Динамический гаситель колебаний», патент №2176042 С2, МПК F16F 15/02, приоритет 17.12.1999]. Динамический гаситель колебаний обладает приведенной массой, формируемой, по крайней мере, двумя маятниками, приводным устройством с валом для передачи вращения промежуточным элементам, связанным с валом. Гаситель снабжен системой управления, включающей: датчики параметров колебаний защищаемого объекта; электронный блок, обрабатывающий сигналы датчиков; сервопривод, управляемый электронным блоком; рычаг, муфту и тяги, передающие управляющее воздействие от сервопривода на промежуточные элементы. При этом промежуточные элементы выполнены в виде рычагов, кинематически связанных одной стороной с валом, а другой - с осями качания маятников.
К недостаткам данного изобретения следует отнести сложность конструкции, большую нагрузку на объект защиты со стороны исполнительных механизмов, помимо этого система обладает одной степенью свободы, поэтому гашение колебаний происходит только по одной координате движения объекта.
Известен гаситель колебаний [Белый Д.М. «Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний», патент №2230242 С1, МПК F16F 15/00, приоритет 18.10.2002]. Гаситель содержит жестко соединенный с защищаемым объектом стержень, ориентированный вдоль направления колебаний, и прикрепленный перпендикулярно к стержню упругий элемент с установленной на нем с возможностью относительного смещения и фиксации пригрузом. Участок на свободном конце стержня имеет резьбу. Масса выполнена в виде навернутой на вал гайки с шероховатой боковой поверхностью, а на защищаемом объекте по разные стороны от гайки вблизи ее боковой поверхности установлены с возможностью консольного закрепления и снятия две упругие пластины, центр масс одной из которых смещен относительно продольной оси пластины в сторону гайки, а другой - в противоположную от гайки сторону посредством жесткого крепления к соответствующим плоскостям пластин дополнительных масс. Участки обращенных к гайке поверхностей пластин в зоне расположения резьбового вала выполнены шероховатыми.
К недостаткам данного изобретения следует отнести то, что износ трущихся пар со временем приводит к нестабильной работе гасителя колебаний, а также наличие только одного значения частоты динамического гашения колебаний для объекта.
К наиболее близкому техническому решению следует отнести устройство [Гаврилин А.Н., Крауиньш П.Я., Витко А.В., Рожков П.С. «Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний», патент №98792 U1, МПК F16F 7/112, приоритет 01.07.2010]. Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний содержит массу, присоединенную к защищаемому объекту посредством упругого элемента. Упругий элемент выполнен в виде балки, закрепленной консольно к защищаемому объекту через корпус и пневматический демпфер. При этом обладающий массой пригруз имеет Т-образную форму, в верхней части которой сделан сквозной паз для балки, а в нижней выполнено сквозное резьбовое отверстие для ходового винта. Массивный элемент имеет возможность перемещения за счет применения ходового винта и управляемого шагового двигателя.
Недостатком данного устройства является невозможность одновременного гашения колебаний по двум координатам.
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение одновременного гашения колебаний по двум координатам объекта защиты.
Способ динамического гашения колебаний в виброзащитной системе с объектом защиты с двумя степенями свободы, содержащей механизмы для преобразования движения, вызванного вибрациями опорной поверхности, обеспечивающий одновременное достижение гашения колебаний по двум координатам, определяющим его положение, отличающийся тем, что формируется и используется динамический эффект «блокирования» внешних сил с помощью создания условий непроходимости внешнего воздействия к точкам контакта объекта защиты и упругих элементов, находящихся в соединениях между опорной поверхностью и объектом.
Устройство для реализации динамического гашения колебаний объекта, установленного на упругих опорах в виде пружин и содержащих в своем составе рычажные механизмы для преобразования движения, отличающееся тем, что рычажные механизмы устанавливаются на каждой из опор объекта защиты и имеют на свободных концах дополнительные пригрузы, которые обладают возможностями перемещения по плечу рычага для обеспечения возможности достижения определенных значений так называемой частоты «блокировки» внешней силы по двум опорам, чем достигается режим динамического гашения колебаний объекта защиты одновременно по двум координатам.
Устройство автоматического поддержания режима динамического гашения колебаний объекта одновременно по двум координатам, состоящее из виброизмерительных устройств, представляющих собой датчики учета изменения координат движения объекта защиты и основания, блоков обработки информации, источников энергии и сервоприводов в виде винтовых механизмов, отличающееся тем, что автоматическое управление обеспечивает одновременное достижение условий «блокировки» внешнего воздействия одновременно по двум координатам объекта защиты путем согласованных настроечных движений по изменению положения пригрузов на плечах рычагов с помощью сервоприводов для достижения признаков стабилизации объекта.
На фиг. 1 показана принципиальная схема динамического гашения колебаний.
На фиг. 2 изображена структурная схема виброзащитной системы при кинематическом возмущении.
На фиг. 3 приведены амплитудно-частотная характеристика системы, отражающая особенности динамического состояния объекта при одновременном динамическом гашении колебаний по двум координатам.
На фиг. 1 показаны: основание 1; рычаги 2, 3; сервоприводы 4, 5; объект защиты 6; виброизмерительные датчики 7, 8; блок управления 9; пружины 10, 11; грузы 12, 13; датчик измерения вибрации основания 14.
Введены следующие обозначения: y0 - колебания центра тяжести объекта защиты 6; y1, y2 - вертикальные колебания объекта защиты 6; М, J - массоинерционные параметры объекта защиты 6; ϕ - угловые колебания объекта защиты 1; ϕ1 - угловые колебания рычага 2; ϕ1 - угловые колебания рычага 3; 
- длины плеч рычагов 2 и 3; m1, m2 - массы дополнительных грузов 12 и 13; 
- колебания груза 12; 
- колебания груза 13; z(t) - кинематическое возмущение основания 1; т. О - центр тяжести объекта защиты 6; т. O1 - точка вращения рычага 2; т. O2 - точка вращения рычага 3; т. А - точка крепления рычага 2 и пружины 10 с объектом защиты 6; т. В - точка крепления рычага 3 и пружины 11 с объектом защиты 6.
Осуществление способа выполняется по следующему принципу: между основанием и объектом защиты устанавливают две пружины. Параллельно пружинам устанавливают два шарнирно-рычажных механизма, на концах которых закрепляют дополнительные массы. Движение рычагов осуществляют за счет блока управления и сервоприводов. Режим работы виброзащитной системы регулируют с помощью виброизмерительных датчиков и блока управления.
Способ реализован с помощью устройства, которое работает следующим образом: со стороны основания 1 на объект защиты 6 передается кинематическое возмущение z(t) через пружины 10, 11. Информация о значении колебаний объекта защиты 6 регистрируется датчиками 7 и 8 и поступает в блок управления 9, запрограммированный на обнуление амплитуд колебаний объекта защиты 6. Из блока управления 9 подается сигнал на сервоприводы 4 и 5 на изменение длины плеч рычагов 2 и 3, при угловых движениях которых грузы 12 и 13 создают дополнительные инерционные силы, способствующие компенсированию колебаний объекта защиты 6. Значение частоты кинематического возмущения, при котором амплитуды колебаний объекта защиты 6 становятся равными нулю, поступает на датчик измерения вибрации основания 14 в блок управления 9.
Предлагаемый способ динамического гашения колебаний по сравнению с другими известными изобретениями позволяет добиться одновременного обнуления амплитуд по двум координатам, обеспечивая при этом способность автоматического поддержания режима на заданных частотных интервалах.
Особенности динамических свойств и возможностей виброзащитной системы оценивались на основе методов вычислительного моделирования. Апробация результатов проводилась на примере следующих параметров: М=20 кг; J=20 кг⋅м2; k1=8000 Н/м; k2=10000 Н/м; m1=15 кг; m2=10 кг; 
На основании проведенных исследований были построены графики зависимости амплитуд колебаний y1 и y2 от частоты кинематического возмущения z(t), по результатам которых было установлено, что на частоте ωдин.=9,43 Гц наблюдается одновременное «блокирование» движения по двум координатам, что подтверждает соответствие поставленной цели полученным расчетам.
Claims (3)
1. Способ динамического гашения колебаний в виброзащитной системе с объектом защиты с двумя степенями свободы, содержащей механизмы для преобразования движения, вызванного вибрациями опорной поверхности, обеспечивающий одновременное достижение гашения колебаний по двум координатам, определяющим его положение, отличающийся тем, что формируется и используется динамический эффект «блокирования» внешних сил с помощью создания условий непроходимости внешнего воздействия к точкам контакта объекта защиты и упругих элементов, находящихся в соединениях между опорной поверхностью и объектом.
2. Устройство для реализации динамического гашения колебаний объекта, установленного на упругих опорах в виде пружин и содержащих в своем составе рычажные механизмы для преобразования движения, отличающееся тем, что рычажные механизмы устанавливаются на каждой из опор объекта защиты и имеют на свободных концах дополнительные пригрузы, которые обладают возможностями перемещения по плечу рычага для обеспечения возможности достижения определенных значений так называемой частоты «блокировки» внешней силы по двум опорам, чем достигается режим динамического гашения колебаний объекта защиты одновременно по двум координатам.
3. Устройство автоматического поддержания режима динамического гашения колебаний объекта одновременно по двум координатам, состоящее из виброизмерительных устройств, представляющих датчики учета изменения координат движения объекта защиты и основания, блоков обработки информации, источников энергии и сервоприводов в виде винтовых механизмов, отличающееся тем, что автоматическое управление обеспечивает одновременное достижение условий «блокировки» внешнего воздействия одновременно по двум координатам объекта защиты путем согласованных настроечных движений по изменению положения пригрузов на плечах рычагов с помощью сервоприводов для достижения признаков стабилизации объекта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016138636A RU2662619C2 (ru) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты с двумя степенями свободы и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016138636A RU2662619C2 (ru) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты с двумя степенями свободы и устройство для его осуществления |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016138636A3 RU2016138636A3 (ru) | 2018-03-29 |
| RU2016138636A RU2016138636A (ru) | 2018-03-29 |
| RU2662619C2 true RU2662619C2 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=61866846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016138636A RU2662619C2 (ru) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты с двумя степенями свободы и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2662619C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090212475A1 (en) * | 2005-07-03 | 2009-08-27 | Hermann Tropf | Fastening Means Preventing The Transmission of Shocks and Vibrations |
| RU98792U1 (ru) * | 2010-07-01 | 2010-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний |
| US20130292541A1 (en) * | 2011-01-11 | 2013-11-07 | Drs Tactical Systems, Inc. | Vibration isolating device |
| RU2597042C1 (ru) * | 2015-05-27 | 2016-09-10 | Ооо "Сайен Кампэни" | Способ виброизоляции пилота вертолета и подвеска сиденья для реализации способа |
-
2016
- 2016-09-29 RU RU2016138636A patent/RU2662619C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090212475A1 (en) * | 2005-07-03 | 2009-08-27 | Hermann Tropf | Fastening Means Preventing The Transmission of Shocks and Vibrations |
| RU98792U1 (ru) * | 2010-07-01 | 2010-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний |
| US20130292541A1 (en) * | 2011-01-11 | 2013-11-07 | Drs Tactical Systems, Inc. | Vibration isolating device |
| RU2597042C1 (ru) * | 2015-05-27 | 2016-09-10 | Ооо "Сайен Кампэни" | Способ виброизоляции пилота вертолета и подвеска сиденья для реализации способа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016138636A3 (ru) | 2018-03-29 |
| RU2016138636A (ru) | 2018-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8044629B2 (en) | Self-tuning vibration absorber | |
| JP6180373B2 (ja) | エレベータシステムの動作を制御する方法、セミアクティブダンパアクチュエータの動作を制御する制御ユニット、およびエレベータシステム | |
| US9475674B2 (en) | Controlling sway of elevator rope using movement of elevator car | |
| JP4415335B2 (ja) | 制振位置決め制御方法および装置 | |
| La et al. | Combination of input shaping and radial spring-damper to reduce tridirectional vibration of crane payload | |
| JP6521887B2 (ja) | エレベーターシステム、エレベーターシステムの動作を制御するための方法及び非一時的コンピューター可読媒体 | |
| US9862570B2 (en) | Controlling sway of elevator cable connected to elevator car | |
| TWI380946B (zh) | 制振定位控制方法及裝置 | |
| JPH02102945A (ja) | 構造物制振装置 | |
| US20200072699A1 (en) | Experimental setup for three-degree-of-freedom large-amplitude free vibration in wind tunnel test | |
| задаЧах диНаміки ВузліВ машиН | Effect of mutually amplifying action of two coordinate shock loading in problems of dynamics of knots of machines | |
| RU2662619C2 (ru) | Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты с двумя степенями свободы и устройство для его осуществления | |
| CN107021401B (zh) | 乘客输送机系统 | |
| RU2648661C1 (ru) | Способ одновременного динамического гашения колебаний элементов механической цепи | |
| JP4986055B2 (ja) | 制振装置 | |
| RU2696506C1 (ru) | Способ управления динамическим состоянием технического объекта при вибрационных воздействиях и устройство для его осуществления | |
| RU2604250C2 (ru) | Способ и устройство для динамического гашения колебаний | |
| JP5245085B2 (ja) | 時変形システムに対する振動抑制制御入力決定方法、搬送システム、および時変形システムに対する振動抑制制御入力演算プログラム | |
| RU2552391C2 (ru) | Стержневой виброгенераторный преобразователь | |
| JPH0310817B2 (ru) | ||
| RU2689901C2 (ru) | Устройство управления вибрационным полем технологической машины | |
| RU133232U1 (ru) | Устройство для гашения колебаний | |
| Plotnikov et al. | Control of MEMS gyroscope oscillation using speed gradient algorithm | |
| JPS6246042A (ja) | ばね付振子式動吸振器 | |
| Mizuno | Development of mass measurement devices for zero-gravity experiments |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190930 |