SU887756A1 - Динамический гаситель колебаний - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области строительных конструкций и может быть использовано Б промышленном и гражданском строительстве, а также при строительстве сооружений транспорта и св зи (высотные конструкции башен и мачт, выт жные трубы , вис чие мосты и трубопроводы и т. д.), когда возникает необходимость в уменьшении горизонтальных колебаний объекта.

Дл  уменьшени  вибраций упом нутых объектов часто используютс  динамические гасители колебаний в виде ма тника или подпружиненной массы. Во многих случа х дл  улучшени  характеристик виброгасител  возникает необходимость использовать гасители, имеющие затухание, что дает возможность эффективно гасить случайные колебани , гармонические колебани  с нестабильной частотой возмуш,аюшей силы и не требует высокоточной настройки гасител  по частоте.

Известен динамический гаситель колебаний ма тникового типа, в котором демпфирование достигаетс  за счет внутреннего трени  пр дей стального каната при перегибе .

Однако этот эффект часто оказываетс  недостаточным дл  создани  гасител  с оптимальным затуханием.

Известен также динамический гаситель колебаний соорул ений, представл юш,ий собой шарнирно подвешенную к колеблюшемус  объекту массу со свободно установ5 ленным внутри сердечником. Демпфирование осуществл етс  за счет трени  сердечника о расположенную под ним тормозную площадку . Недостаток известного гасител  обусловлен нестабильностью сухого трени  в услови х гололеда, дожд  и т. п. Кроме того, в этом гасителе, как и в других известных ма тниковых гасител х, восстанавливающа  сила при малых амплитудах массы

15 св зана с амплитудой линейно, а при больших амплитудах линейна  зависимость искажаетс  в сторону уменьшени  восстанавливающей силы, что приводит к известным отрицательным последстви м при колебани х системы с м гкой характеристикой , а именно - к росту динамического коэффициента объекта, что особенно резко сказываетс  при относительно малой массе ма тника.

25 Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  динамический гаситель колебаний, включаюший инерционную массу, соединенную с сооружением , и демпфер в виде емкости, частично за30 полиенной сыпучим наполнителем 3.

Недостатком данного решени   вл етс  то, что относительное движение частиц сыпучего нанолиител  нроисходит за счет  влени  вибронеремешивани , которое, как известно, протекает достаточно интенсивно лишь ири высокочастотных колебани х. При малых частотах колебаний, характерных дл  области нрименени  гасител , вибронеремешивание засынки может отсутствовать , а вс  масса сынучего наполнител  будет двигатьс  вместе с содержащей ее полостью как одно снлошное тело.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности гасител  за счет обеспечени  стабильности работы демпфируюш,его устройства в области низких частот.

Это достигаетс  тем, что в динамическом гасителе колебаний, включающем инерционную массу, соединенную с сооружением , и демпфер в виде емкости, частично заполненной наполнителем, емкость выполнена с гибкими стенками.

Дл  обеспечени  интенсивности перемешивани  наполнител  за счет формоизменени  емкости последн   может быть подвешена к инерционной массе гасител . При этом формоизменение емкости и, как следствие , перемешивание наполнител , св занное с возникновением демпфирующих сил, вызываетс  силами инерции при колебани х инерционной массы в широком частотном диапазоне (в том числе и в области низких частот, которыми, главным образом , характеризуютс  опасные колебани  строительных конструкций).

С целью повышени  эффективности гашени  колебаний за счет создани  нелинейной восстанавливающей силы с жесткой характеристикой емкость с наполнителем может быть подвешена одним краем к инерционной массе гасител , а другим краем - к сооружению, за счет чего осуществл етс  св зь между массой гасител  и объектом.

Кроме того, увеличение демпфирующих сил может быть достигнуто путем подвески к емкости с наполнителем дополнительной массы, котора  увеличивает интенсивность формоизменени  емкости и, как следствие, степень перемешивани  сыпучего (жндкого ) наполнител .

Эта же цель может быть достигнута размещением в наполнителе штырей, другие концы которых жестко соединены с инерционной массой или сооружением. В результате наполнитель протекает между штыр ми, что увеличивает демпфирование.

На фиг. 1 показан динамический гаситель , нерабочее состо ние; на фиг. 2 - то же, отклоненное состо ние нри колебани х; на фиг. 3 и 4 - конструктивные варианты выполнени  динамического гасител .

Динамический гаситель колебаний включает ииеоционную массу 1, подвешенную на

т гах 2 к сооружению 3, например к башне . К массе 1 подвешена емкость с гибкими стенками 4, например, из износостойкой технической ткани или проволочной сетки, частично заполненна , например, сыпучим или жидким наполнителем 5 (песком, стальными шариками, мелкофракцноиньш гравием, техническим маслом, либо другой в зкой жидкостью и т. п.). Снизу к емкости 4 нодвешена дополнительна  жестка  масса 6, а сверху установлена нредохран юща  от атмосферных воздействий крышка 7.

В наполнитель погружены штыри 8, жестко соединенные другим концом с массой 1.

В конструктивном варианте устройства, ноказанном на фиг. 3, емкость с гибкими стенками 9 прикреплена одним концом к массе 1 гасител , а другим концом - к сооружению 3. Роль крышки здесь вынолн ет сооружение 3. Штыри 10, погруженные в наполнитель, прикреплены жестко к сооружению 3.

В другом варианте (см. фиг. 4) отсутствует ма тник: инерционна  масса 1 св зана с соорул ением 3 подвижно-упруго посредством пружин 11 и катков 12.

При возбуждении колебаний сооружени  3 гаситель начинает двигатьс  в противофазе и силы инерции нанолнител  5, масс 1 и 6 заставл ют емкость 4 изменить свою нервоначальную конфигурацию (см. фиг. 2), что приводит к интенсивному перемешиванию сыпучего наполнител . При этом за счет трени  между частицами наполнител , трени  частиц наполнител  о стенки емкости 4 и штыри 8 и 10, а также за счет соударени  частиц или за счет в зкого течени  (в случае жидкого нанолнител ) происходит отбор энергии и демпфируютс  колебани .

При колебани х инерционной массы 1 в гасителе (см. фиг. 3) формоизменение емкости с гибкими стенками 9, играющей роль нелинейно-упругой св зи между массой 1 и сооружением 3, создает дополнительную восстанавливающую силу. При этом емкость работающа  по схеме гибкой нити, обладает жесткой характеристикой, т. е. восстанавливающа  сила нарастает быстрее, чем амнлитуда отклонени  массы 1.

Декремент затухани  можно регулировать в широком диапазоне за счет выбора величин массы 6, числа, профил  (например , в виде решеток) н взаимного расположени  штырей 8 и 10 и, наконец, выбором материала наполнител  5.

Период собственных колебаний гасител  задаетс  длиной т г - подвесок 2 или жесткостью нружины 11.

Предварительна  экспериментальна  проверка работы гасител  показала, что декремент затухани  может быть задан во всем

диапазоне, обеспечивающем выбор оптимальных параметров гасител .

Claims (5)

1.Динамический гаситель колебаний, включающий инерционную массу, соединенную с сооружением, и демпфирующее устройство в виде емкости, частично заполненной наполнителем, отличаю,щийс  тем, что, с целью повышени  эффективности гасител  за счет обеспечени  стабильности работы демпфирующего устройства в области низких частот, емкость выполнена с гибкими стенками.

2.Гаситель по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  демпфирующих сил за счет интенсификации перемещивани  наполнител , емкость подвешена к инерционной массе.

3.Гаситель по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности гашени  колебаний за счет создани  нелинейной восстанавливающей силы, емкость подвещена одним краем к инерционной массе, а другим - к сооружению.

4.Гаситель по п.п. 1-3, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  демпфирующих сил за счет интенсификации формоизменени  емкости, к емкости подвешена дополнительна  масса.

5.Гаситель по п. п. 1-4, отличающ и и с   тем, что в наполнителе размещены щтыри, жестко соединенные другим концом с инерционной массой или сооружением.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 386180, кл. F 16F 15/28, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 591562, кл. Е 04В 1/98, 1976.

3.Патент ФРГ № 1269220, кл. 21с6, опублик. 1969.