SU1406407A1

SU1406407A1 - Automatically controlled vibration damping apparatus

Info

Publication number: SU1406407A1
Application number: SU864024899A
Authority: SU
Inventors: Владимир Гаврилович Елезов; Михаил Дмитриевич Генкин; Ирина Георгиевна Зайкова; Павел Васильевич Кочановский; Надежда Петровна Трифонова; Владлен Викторович Яблонский
Original assignee: Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1988-06-30

Abstract

Изобретение относитс к машино- строенгао, а именно к средствам гашени вибраций различных объектов. Цель изобретени - повышение эффективности гашени колебаний и надежности устройства за счет использовани в схеме управлени вибровозбудителем сигналов как по отклонению,, , так и по возм Т11ению, а также устранени вли ни возможных перекосов на работоспособность кибровозбудител . Двухсторонн компоновка исполнительных пьезопластин 3 в сочетании с комбинированной схемой управлени , включающей силоизмерительные пьезо- пластины 7, датчик 8 перемещени , блок 11 управлени с полосовыми фильтрами, дополнительный блок 12 управлени , аналоговый сумматор 9 и усилитель 10, подключенный к исполни- тельны пьезопластинам 3, позвол ет уменьшить фазовые и амплитудные искажени при работе виброгас щего устройства . Установка упругнх элементов 6 между фланцем 4 и исполнительными пьезопластинами 3 позвол ет уменьшить вли ние возможных перекосов на работу и увеличить долговечность последних. 1 ил. с €The invention relates to mechanical engineering, namely to means of damping vibrations of various objects. The purpose of the invention is to increase the vibration damping efficiency and reliability of the device by using signals in the vibration exciter control circuit both in terms of deviation and on demand, as well as eliminating the influence of possible distortions on the performance of the cybrox driver. A two-sided arrangement of the actuating piezoplates 3 in combination with a combined control circuit including force-measuring piezo-plates 7, a displacement sensor 8, a control unit 11 with band-pass filters, an additional control unit 12, an analog adder 9 and an amplifier 10 connected to the actuator of the piezoplates 3, allows to reduce phase and amplitude distortions when the vibration damper is operating. The installation of elastic elements 6 between the flange 4 and the actuating piezoplates 3 makes it possible to reduce the influence of possible distortions on the work and increase the durability of the latter. 1 il. from €

Description

Изобретение относитс к MauiHHor/r- роению, а именно к средствам /ашелги вибраций различных объектов,This invention relates to MauiHHor / r-swarming, namely to the means / vibrations of vibrations of various objects,

Целью изобретени вл етс повьспе- нив эффективности гашени колеба1-и1:й и надежности устройства за счет кс- пользовани в схеме управлени вибровозбудителем сигналов как по отк.поне- ниюз так и по возмущент-йо, s. также устракени вли ни возможных перекосов Jia работоспособность вибровозбудител „The aim of the invention is to improve the damping efficiency of the oscillation 1: 1: d and the reliability of the device due to the x-use in the control circuit of the vibration exciter of the signals both from the open monitor and the disturbance-s, s. also eliminating the influence of possible bias Jia operability of the vibration exciter „

На чертеже изобра кена конструкци устройства, продольный разрез. In the drawing, a drawing of the structure of the device, a longitudinal section.

Виброгас щее устройство сорерлсит разъемный корпус 1 с дополнитель ьм днищем 2 с размещенными Б ием вибровозбудителем , выполненным в вдце исполнительных пьезопластин 3,, расположенных симметрично по обе сторонь опорного фланца 4 стержн 5, упругие элементы, б, расположенные или ме оду исполнительными пьезопластинами 3 и фланцем 4 и/или мез ;цу исполн:ительнь - ми 3 и силоизмерительньми 7 пьезо- пластинами, датчик 8 перемещени . разме 1енный в днище корпуса 1 ., соединенный выходом d входом пьезопгшстин 3,, а входом - с выходом аналогового сумматора 9, усилитель 1G мощности;, блок 1 i управлени , выполненный в виде параллельно включенных полосовь х фильтров, соединенньш входом с выходом пьезопластин 7, а выходом - с одним из входов аналогового сумматора 9s дополнительный блок 12 управлени р соединенный входом с выходом датчика 8 перемещени , а выходом - с вторым входом аналогового cyi-fMaTopa 9 о Один из концов стержн 5 предназначен дл взаимодействи с виброак тивным объектом 13, а другой с дат чшсом 8. Рассто ние между дншсгами корпуса 1 выбрано меньше с т марной высоч ы всех пьезопластин З, и упругих элементов 6 на величину предвари тельного поджати последних, Силоиз- мерительные пьезопластинь 7 соединенThe vibration damper connects the split housing 1 with an additional bottom 2 with a vibration exciter placed in the core of executive piezoplates 3, arranged symmetrically on both sides of the supporting flange 4 of rod 5, elastic elements, b, located or mea executive piezoplates 3 and flange 4 and / or mez; cnu performance: ideal 3 and force measuring 7 piezo plates, displacement sensor 8. the size of the bottom of the housing 1., connected by the output d of the piezopsy 3 input, and the input - with the output of the analog adder 9, power amplifier 1G ;, control unit 1 i, made in the form of parallel-connected bands of filters, connected to the output of the piezoplates 7 and output with one of the inputs of the analog adder 9s an additional control unit 12 p connected to the output of the displacement sensor 8, and output to the second input of the analog cyi-fMaTopa 9 o One of the ends of the rod 5 is designed to interact with a vibrating object 13, and the other with dates of 8. The distance between the dunks of body 1 is less than the standard of all piezoplates 3, and the elastic elements 6 by the amount of preliminary compression of the latter, the piezoplates 7 are connected

последовательно,, а исполнительные 3- consistently, and executive 3-

параллельно.parallel.

Виброгас щее устройство работает следующим образом.The vibration damper operates as follows.

Виброактивный объект 13, например подшипник вращак дегос вала измен ет величину дефс1рмации статически поджатых упругих элементов 6, которы через исполнительные пьезопластины 3 воздействуют на силоизмерительныеA vibrating object 13, for example, a rotary shaft degos shaft bearing, changes the value of the determination of the statically preloaded elastic elements 6, which, through the actuating piezoplates 3, affect the force-measuring

- g а; - g a;

„„

0 0

5five

iiberjonjiacTHHbi, на выходах ксггорых при этом Г1о вл отс знакопеременкЬ О напр жени , пропорциональные вибрапи- онным силам р л,ействуюшим нг корпус 1 зиброгас щего устройства. Эти сигна1:ь: лосле усилени и фильтрации в блоке 11 управлени подаютс через аналого- оый сумматор 9 на усилитель 10„iberjonjiacTHHbi, at the exits of the mountainous at the same time, there was an alternating voltage O, proportional to the vibrating forces p l, acting ng body 1 of the anti-vibration device. These signals: l: amplification and filtering in control unit 11 is fed through analog adder 9 to amplifier 10 "

Вь1ходное напр жение уси1|Ител 10. подаваемое на параллельно вкл юченнь е исполнительные пьезопластикы 3 обес- печиво.ет пропорциональное изменение толтцины этих пластин ; причем ввиду :аро: ивополокности направлений пол ризации пьеаопластин с разных стороь: фланца 4 в .пюбой момент времени утолщение однюс пье опластик сопрозож.п.,а- етс аменьшением толщины других, лозтому деформаци одного nperii a- |титс-лы1о поджатых упругих элементовThe voltage input voltage USI | ITEL 10. supplied to parallel on-line executive piezoplastic 3 ensures a proportional change in the thickness of these plates; moreover, in view of: apo: and in the hollowness of the directions of polarization of pieoplastic from different directions: flange 4 in. any moment of time the thickening of one of the plugs is plastic, the thickness of the other elements, the deformation of one nperii a - tits-ly1o tucked elastic elements

6уменьшаетс , а другого - у1 еличи- ваетс . Коэффициент передачи канала управлени S содер :ащего последов а- телгпно включенные силоизмерительные пьезопластины 7, блок 11 управлени , аналоговый сумь1атор 9, усилитель 10 и исполнительные пьезопластины 3,, 1зыбираетс таким чтобы на частотах вибрацииJ например на обороткой час- TOT6i и ее гармониках деформаци упругих элементов 63 вызванна вибрацией , в значительной, степени компенсировалась деформацией;: обусловленной изменением толш.ин исполнителыгых пьезопластин 3. При этом возбулщаю- щие .корпус 1 устройства силы прогюр- циональные суммарной (нескомпенсированной ) деформации упругих элементов 6, также снижаютс 3 что сопрово кда- етс сни :ением вибрации корпуса механизма . При замкнутом канапе управлени силоизмерительные пьезоплас : ину6 is reduced, and the other - y1 is increased. The control channel transmission coefficient S contains: a successive sequential load measuring piezoplates 7, a control block 11, an analog accumulator 9, an amplifier 10, and actuating piezoplates 3, 1, which are selected so that at vibration frequencies J, for example, at a frequency of TOT6i and its harmonics, the deformation is elastic elements 63 caused by vibration, were largely compensated by the deformation ;: due to a change in the thickness of the performers of piezoplates 3. At the same time, the device’s primary (non-compensated) deformation of the elastic elements 6, also decreases 3 which is accompanied by a decrease in the vibration of the mechanism case. With a closed control canape force-measuring piezoplas: Inu

7из мер ют силу, определ емую нескон- пенсированной частью деформации упругих элементов 6,7, the force determined by the non-compensated part of the deformation of the elastic elements 6 is measured,

Рассмотренна часть схемл yrrtiad. fe- ни реализует кзвестньп ; в теории автоматических систем управлени принцип управлени по отклонению котО рый, как показывает опыт разработки 3/правл емых виброзащитных устройств j оказываетс менее устойчивым; поэтому блок 11 управлени в данном виброгас щем устройстве выполнен в виде нескольких параллельно включенных полосовых фильтров, которые при значительной нестабильности частоты вибрационных составл ющих (например из-заConsidered part of the scheme yrrtiad. fe- no implements kzvestnp; in the theory of automatic control systems, the control principle for the deviation which, as experience has shown in the development of 3 / controlled vibration-proof devices, j, turns out to be less stable; Therefore, the control unit 11 in this vibration damping device is made in the form of several parallel-connected band-pass filters, which, with significant frequency instability of the vibration components (for example, due to

3131

изменени оборотов вала) могут быть выполнены след и1ими. .Однако во многи случа х управление по отклонению не позвол ет обеспечить эффективное подавление вибрации (из-за неустойчивости ), поэтому схема управлени виб рогас щего устройства снабжена дополнительной цепью управлени ,содержащей датчик 8 перемещени , подключенный к аналоговому сумматору 9 через широкополосный блок 12 управлени , Эта цепь доцолнительно обеспечивает управление по возмущению, так как в зарезонансной области вибpoизoл royю- щей системы амплитуда и фаза перемещений практически не завис т от управл ющих воздействий исполнительных пьезопластин 3. Этот принцип управлени характеризуетс повышенной устой чивостью, поэтому обычно в канале управлени по перемещению, включающем датчик 8 перемеп1ени , дополнительный блок 12 управлени , аналогоchanges in shaft rotation can be performed trace and im. However, in many cases, the deviation control does not allow for the effective suppression of vibration (due to instability), therefore the control circuit of the vibration absorber is equipped with an additional control circuit containing a displacement sensor 8 connected to the analog adder 9 via a wideband control unit 12 This circuit provides additional perturbation control, since in the resonance region of the vibration system of the rooting system, the amplitude and phase of the displacements are practically independent of control actions olnitelnyh piezoceramic plates 3. This control principle is characterized by increased stability of, so usually a control channel for moving comprising peremep1eni sensor 8, an additional control unit 12, an analog

вого воздействи на силоизмерительнь е пьезопластины 7 и тем самым увеличивает точность измерени и компенсации действующих на корпус роторного механизма сил. С другой стороны, упругие элементы, компенсиру технологические и монтажные перекосы, обеспечивают равномерность моментных и весовых нагрузок по всей площади пьезопластин и тем самым увеличивают их несущую способность. Одновременно увеличиваетс ударостойкость пьезопластин 3 и их стойкость к инерционным перегрузкам , что повышает надежность предлагаемого виброгас щего устройства .effect on the force-measuring piezoplates 7 and thereby increases the accuracy of measurement and compensation of forces acting on the housing of the rotor mechanism. On the other hand, the elastic elements, compensating for the technological and assembly distortions, ensure the uniformity of moment and weight loads over the entire area of the piezoplates and thereby increase their carrying capacity. At the same time, the impact resistance of piezoplates 3 and their resistance to inertial overloads increase, which increases the reliability of the proposed vibration damper.

ФорFore

л аl and

о б р е т е li и about li and li

Виброгас щее устройство с тическим управлением5 содержащее пус с основным днищем, стержень с опорным фланцем, установленные симVibro damping device with tactical control5 containing a start with the main bottom, a rod with a supporting flange, mounted on

вый сумматор 9, усилитель 10 и испол-25 метрично по обе стороны последнего нительные пьезопластины 7 (генератор перемещений), удаетс реализовать коэффициент усилени , близкий к 1, и тем самым обеспечить эффективное гашение вибрации. Дополнительный блок управлени обычно содержит корректирующее звено и фильтр нижних частот, гранична частота которого превышает максимальную частоту вибрации (подлежащей гашению) в 2-10 раз.A second adder 9, an amplifier 10 and an executive-25 metrically on both sides of the last legged piezoplate 7 (displacement generator) can realize a gain factor close to 1 and thereby ensure effective damping of the vibrations. The additional control unit usually contains a correction link and a low-pass filter, the cut-off frequency of which exceeds the maximum frequency of vibration (to be quenched) by 2-10 times.

30thirty

3535

силоизмерительные пьезопластины и неравножесткие упругие элементы, датчик перемещени , вибровозбудител соединенный входом с выходам силои мерительных пьезопластин, а выходом с одним из входов аналогового сумма тора, основной блок управлени , сое диненный выходом с вторым входом аналогового сумматора, а входом - с датчиком перемещени , дополнитель ный блок управлени и уснлр тель мощ ности, соединенный входом с выходом аналогового с ыматора, а выходом - вибровозбудителем, отличающеес тем, что, с целью повыше ни эффективности гйщени колебаний и надежности устройства, корпус выполнен разъемным и имеет дополнител ное днище, вибровозбудитель выполне в виде исполнительных пьезопластин, расположенных си {метрично по обе ст роны опорного фланца,, упругие элеме ты расположены или между исполнител ными и силоизмерительными пьезоплас тин ами и/или между иcпoлI итeльньпчIi пьезопластинами и фланцем стержн , один конец которого предназначен дл взаимодействи с виброактивным объе том, а другой - с датчиком перемеще ни , последний размещен в основном днище корпуса, рассто ние ieждy дни щами корпуса выбрано меньше сзт гмар- ной высоты всех пьезопластин и упру гих элементов на величину предвариВ некоторых случа х, например при гашении вибрации в дорезонансной области виброизолирующей системы, до- полнительный блок 12 управлени может (так же, как и блок 11) содержать избирательные цепи. Это объ сн етс тем, что дл гашени каждой из вибрационных составл ющих в этом случае, как правило, требуютс свои амплитудные и фазовые соотношени , которые не удаетс обеспечить в широкой полосе частот.force piezoplates and non-equally elastic elastic elements, displacement sensor, vibration exciter connected by an input to the outputs of the measuring piezoplates, and an output with one of the analog sum torus inputs, the main control unit connected to the second input of the analog adder, and the input with a displacement sensor connected with the second input of the analog adder, and the input with the displacement sensor connected with the second input of the analog adder, and the input with the displacement sensor connected with the second input of the analog adder, and the input with the displacement sensor connected with the second input of the analog adder, and the input with the displacement sensor connected with the second input of the analog adder, and the input with the displacement sensor connected with the second input of the analog adder, and the input with the displacement sensor connected with the second input of the analog adder a power control unit and a power amplifier connected to the analog output with an emulator and the output to an exciter, characterized in that, in order to increase the efficiency of Fucking and reliability of the device, the body is made detachable and has an additional bottom, the vibration exciter is made in the form of executive piezoplates, located symmetrically on both sides of the support flange, elastic elements are located either between the performance and force measuring piezoplates and / or between by using an ITEM by piezoplates and a rod flange, one end of which is designed to interact with the vibroactive volume and the other with a displacement transducer, the latter is located mainly in the bottom of the housing, the distance is each day and the hulls of the hull are selected less than the GMS of the total height of all piezoplates and elastic elements by the amount of foreclosures in some cases, for example, when damping vibrations in the preresonant region of the vibration-isolating system, the additional control unit 12 may (as well as block 11) contain selective chains. This is due to the fact that for damping each of the vibration components in this case, as a rule, their amplitude and phase relations are required, which cannot be achieved in a wide frequency band.

При работе обоих каналов управлени (комбинированна система управлени ) виброг ас щее устройство обеспечивает максимальный виброгас щий эффект при хорошем качестве управлени .When both control channels are operating (combined control system), the vibration control unit provides the maximum vibration damping effect with good control quality.

Наличие в виброгас щем устройстве упругих элементов 6, с одной стороны, обеспечивает однонаправленность сило5 метрично по обе стороны последнего The presence of elastic elements 6 in the vibration damping device, on the one hand, ensures unidirectionality of force5 metrically on both sides of the latter

00

5five

00

5five

00

5five

силоизмерительные пьезопластины и неравножесткие упругие элементы, датчик перемещени , вибровозбудитель, соединенный входом с выходам силоиз- мерительных пьезопластин, а выходом - с одним из входов аналогового сумматора , основной блок управлени , соединенный выходом с вторым входом аналогового сумматора, а входом - с датчиком перемещени , дополнительный блок управлени и уснлр тель мощности , соединенный входом с выходом аналогового с ыматора, а выходом - с вибровозбудителем, отличающеес тем, что, с целью повышени эффективности гйщени колебаний и надежности устройства, корпус выполнен разъемным и имеет дополнительное днище, вибровозбудитель выполнен в виде исполнительных пьезопластин, расположенных си {метрично по обе стороны опорного фланца,, упругие элементы расположены или между исполнительными и силоизмерительными пьезопластин ами и/или между иcпoлI итeльньпчIi пьезопластинами и фланцем стержн , один конец которого предназначен дл взаимодействи с виброактивным объектом , а другой - с датчиком перемещени , последний размещен в основном днище корпуса, рассто ние ieждy днищами корпуса выбрано меньше сзт гмар- ной высоты всех пьезопластин и упру гих элементов на величину предвари51406 076load-bearing piezoplates and non-equally rigid elastic elements, displacement sensor, vibration exciter, connected by an input to the outputs of force-measuring piezoplates, and an output to one of the inputs of an analog adder, a main control unit connected by an output to the second input of an analog adder, and an input to a displacement sensor an additional control unit and a power adjuster connected by an input to an analog output with an emulator, and an output to an exciter, characterized in that, in order to increase the efficiency and vibrations and reliability of the device, the body is made detachable and has an additional bottom, the exciter is made in the form of actuating piezoplates, located sytrichno on both sides of the support flange, elastic elements are located either between the actuating and load measuring piezoplates and / or between the original and piezoplates and a rod flange, one end of which is designed to interact with a vibro-active object, and the other with a displacement transducer, the latter is located mainly in the bottom of the housing, On the other hand, the bottom of the hull is chosen to be less than the north side of the gmarn height of all piezoplates and elastic elements by a value of 51406 076

тельного поджати последник, силои;|- параллельно и блок управлени выпол- мерительные пьезогшастины соединены ней в виде параллельно соединенных последовательно, а исполнительные - полосовых фильтров.to press the follower, force; | - in parallel and the control unit, the executive measuring piezoghastins are connected by it in the form of parallel connected in series, and the executive - by band-pass filters.

Claims

Claim

Vibration control device with automatic control, comprising a housing with a main bottom, a rod with a support flange mounted symmetrically on both sides of the last force-measuring piezoelectric plates and unequal elastic elements, a displacement sensor, a vibration exciter connected to the input with the outputs of the force-measuring piezoelectric plates, and the output to one of the input of the analog inputs , the main control unit connected by the output to the second input. an analog adder, and an input with a displacement sensor, an additional control unit and a power amplifier connected by an input to the output of the analog adder and an output with a vibration exciter, characterized in that, in order to increase the damping efficiency and reliability of the device, the housing is detachable and has an additional the bottom, the exciter is made in the form of executive piezoelectric plates located symmetrically on both sides of the support flange, the elastic elements are located or between the executive and force piezoelectric plates and / or between the executive piezoelectric plates and the flange of the rod, one end of which is designed to interact with a vibroactive object, and the other with a displacement sensor, the latter is located in the main body bottom, the distance between the body bottoms is chosen less than the total height of all piezoelectric plates and elastic elements by the amount of preliminary compression of the latter, force-parallel and the control unit, piezo-measuring plates connected to it in the form of parallel connected in series, and executive - bandpass filters.