Виброгасящее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 11 Р 16 Г 15/03 ОБРЕТЕ ИДЕТЕЛЬСТВ КОМ А д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(72) В.В. Андреев, М. Д. Генкин, А, П. Гуров, В. Г. Елезов А. В. Щербинин и В,В.Яблонский (71) Институт машиноведения им, А. А, Благонравова и Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С. О. Макарова (53) 621.567,7 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 652392, кл. Р 16 Р 15/03, 1977.2, Елисеев С, В. и Нерубенко Г. П. Динамические гасители колебаний. Новосибирск. "Наука", 1982, с, 74-77, 85 - 87 и 98 в 1 (прототип).(54) (57) ВИБРОГАСЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО, со. держащее .вибровоэбудитель, виброизолятор, устанавливаемый между защищаемым и колеблющимся объектами, два вибродатчика, блок формирования компенсирующего сигнала, выход которого через усилитель мощности связан с обмоткой возбуждения вибровозбудителя, и блок управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбудителя, включающий два усилителя сигналов вибродатчиков, фазовый детектор, интегратор и усилитель тока, нагрузкой которого является обмотка подмагничнвания вибровозбудителя, выход усилителя сигнала первого вибродатчика связан с первым вхоом фазо,вого детектора, выход усилителя сигнала второго вибродатчика - с входом блока формирования компенсирующего сигнала, а выход фазового детектора через интегратор соединен с усилителем тока, о т л и ч а ю щ е . е с я тем, что, с целью увеличения зффективности гашения полигармонической вибрации, вибродатчики выполнены в виде злектромеханических динамометров, один из которых устанавливается между вибровозбуднтелем и защищаемым объектом, а другой -последовательно с внбронзолятором, а блок формирования ком. пенсируюшего сигнала представляет собой три сумматора, амплитудно-фазовый корректор, полосовые следящие фильтры и инвертирующий усилитель, входы полосовых следящих фильтров соединены с выходом усилителя сигнала вто- Е рого внбродатчика и первым входом первого сумматора, а выходы подключены к входам второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора; вход инвертирующего усилителя соединен с выходом ф первого сумматора, а выход - с вторым вхо. дом первого сумматора, вход аьшлитудно.фа. зового корректора соединен с выходом перво. го сумматора и вторым входом фазового детектора, а выход - с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен ко входу усилителя мощности,Изобретение относится к технике виброзащиты и предназначено преимущественно дляснижения вибрации опорных конструкций машин и механизмов, вибрационные составляющиекоторых меняются. по частоте и амплитуде 5Известно виброгасящее устройство, содержащее электромеханический динамометр с соглас.ющим усилителем на выходе, виброизолятор,взаимодействующий непосредственно с колеблющимся объектом и через электромехакический динамометр - с защищаемым объектом,блок управления, вход которого связан с выходом согласующего усилителя, а выход черезусилитель мощности подключен к вибровозбудителю, установленному на защищаемом объекте 11.Недостатками этого устройства являются. егомалая надежность при работе на основании,подверженном наклонам (поворотным движениям), а также значительные вес, габариты 20и затраты электроэнергии.Наиболее близким к изобретению являетсявнброгасящее устройство, содержащее вибровозбудитель, виброизолятор, устанавливаемый между защищаемым и колеблющимся объектами, 25два вибродатчика, блок формирования компен.сирующего сигнала, связывающий через корректирующие звенья второго порядка вибродатчики с выходом усилителя мощности, выходной сигнал которОго поступает на обмоткувозбуждения вибровозбудителя, и блокуправления жесткостью подвески реактивной мас.сы вибровозбудителя, включающий два усиди.теля сигналов вибродатчиков, фазовый детектор, интегратор и усилитель тока, нагрузкойкоторого является обмотка подмагничиваниявибровозбудителя, выход усилителя сигналапервого вибродатчика связан с первым входомфазового детектора, выход усилителя сигналавторого вибродатчика - с входом блока фор40мирования компенсирующего сигнала, а выходфазового детектора через интегратор соединенс усилителем тока 12).Недостатком этого виброгасящего устройст-.45ва, представляющего собой перестраиваемыйпо частоте активный динамический гаситель,является его узкополосность и малая падеж.ность работы в условиях помех.Целью изобретения является увеличениеэффективности гашения полигармоническойвибрации,50Поставленная цель достигается тем, что в виб.рогасящем устройстве, содержащем виброга.ситель, виброизолятор, устанавливаемый междузащищаемым и колеблющимся объектами, двавибродатчика, блок формирования компенси. 55рующего сигнала, выход которого через усилитель мощности связан с обмоткой возбужде.ния вибровозбудителя, и блок управления жест 1059322 3костью подвески реактивной массы вибровозф,рудителя, включающий два усилителя сигналоввибродатчиков, фазовый детектор, интегратори усилитель тока, нагрузкой которого являетсяобмотка йодмагиичивания вибровозбудителя,выход усилителя сигнала второго вибродатчика-с входом блока формирования компенсирующего сигнала, а выход фазового детектора через интегратор соединен с усилителем тока,виб.родатчики выполнены в виде электромеханичес.ких динамометров, один из которых устанавливается между вибровозбудителем и запищаемым объектом, а другой - последовательно свиброизолятором, а блок формирования компенсирующего сигнала содержит три суммато.ра, амплитудно-фазовый корректор, полосовыеследящие фильтры и инвертирующий усили.тель, входы полосовых следящих фильтров соединены с выходом усилителя сигнала второговибродатчика и первым входом первого сумматора, а выходы подключены к входам второгосумматора, выход которого соединен с первымвходом третьего сумматора, вход инвертирующего усилителя соединен с выходом первогосумматоте, а выход - с вторым входом первого сумматора, вход амплитудно. фазовогокорректора соединен с выходом первого сумматора и вторым входом фазового детектора,а выход - с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен ко входуусилителя мощности.На чертеже изображена функциональная схема виброгасящего устройства.,Виброгасящее устройство содержит вибровозбудитель 1, виброизолятор 2, устанавливаемыймежду защищаемым 3 и колеблющимся 4объектами соответственно, два вибродатчика 5и 6, блок 7 формирования компенсирующегосигнала, выход которого через усилитель 8мощности связан с обмоткой 9 возбуждениявибровозбудителй 1, и блок 1 О управленияжесткостью подвески реактивной массы 11(якоря) вибровозбудителя 1, включающий дваусилителя 12 и 13 сигналов вибродатчиков5 и 6, фазовый детектор 14, интегратор 15 иусилитель 16 тока, нагрузкой. которого является обмотка 17 подмагничивания вибровозбудителя 1 причем выход усилителя 12 сигналавибродатчика 5 связан с первым входом фазового детектора 14, выход усилителя 13 сигнала вибродатчнка б - с входом блока 7 форыирования компенсирующего сигнала, а выход фазового детектора 14 через интегратор15 соединен с входом усилителя 16 тока, приэтом вибродатчики 5 и 6 выполнены в видеэлектромеханических динамометров, вибродат.чик 5 установлен между вибровозбудителем 1и защищаемым объектом 3, а вибродатчик.6устанавливается последовательно с виброизов17 подмагничивания, работает следующим обра.зом.При совпадении резонансной частоты вибровозбудителя 1 с низкочастотной составляющейвибрации в устройстве обеспечивается режимполной компенсации, нри котором выходныенапряжения вибродатчиков 5 и 6 антифазны иравны по величине, Выходное напряжение фазо.вого детектора 14 при этом равны нулю, управ.ление током подмагничивания вибровозбудите.ля 1 отсутствует, а жесткость подвески якоря11, включающей жесткость упругих элементов24 и жесткость электромагнитного взаимодейст.вия между якорем И и магнитопроводом 25,остается неизменной. Резонансный режим при .этом сохраняется,При изменении частоты низкочастотной составляющей вибрации происходит растройкавибровозбудителя относительно резонансногорежима, в результате чего изменяются ампли.туда и фаза развиваемой им на этой частотесилы. Изменение величины выходного сигналавнбродатчика 5 устраняется усилителем 12, аизменение фазы этого сигнала приводит к образованию на выходе фазового детектора 14 постоянного напряжения, величина которого пропорциональна изменению фазы, а знак опре.деллется знаком частотной расстройки, Этонапряжение через интегратор 15 подается наусилитель 16 тока, который изменяет ток вобмотке 17 подмагничивания до тех ор, пока; резонансный режим вибровозбудителя восстановится. Аналогично система фазовой настройки;возбудителя на резонансный режим работаетпри расстройках, вызванных нестабильностьюпараметров подвески реактивной массы 11вибровозбудителя 1.Применение в системе автоматической настройки вибровозбудителя 1 вибрадатчика 6позволяет существенно увеличить точностьнастройки вибровозбудителя на резонансныйрежым и, тем самьм, обеспечить высокуюнадежность виброзащиты при изменении частотвибрационных составляющих. Точность работысистемы фазовой настройки вибровозбудителяувеличивается благодаря тому, что выходнойсигнал вибродатчика 6 в отличие от известных з 105932тором 2; блок 7 формирования комненснрующего сигнала содержит три сумматора 18 - 20,амплитудно. фазовый корректор 21, следящиенолосовые филвтры 22, - 22 п. инвертирую.щий усилитель 23, причем входы следящих полосовых фильтров 22, - 22 исоединены свыходом усилителя 13 сигнала вибродатчика6 и первым входом сумматора 18, а выходыподключены к входам сумматора 19, выходкоторого соединен с первым входом сумма Отора 20, вход инвертирующего усилителя 23соединен с выходом сумматора 19, а выход -с вторым входом сумматора 18, вход амплитудно-фазового корректора 21 соединен с вы.ходом сумматора 18 и вторым входом фазового детектора 14, а выход - с вторым входомфсумматора 20, выход которого связан с усилителем мощности.Виброгасящее устройство работает следующимобразом. 20Колеблющийся объект 4 (например роторный,механизм), деформируя виброизолятор 2, создает полигармоническое силовое возбуждениезащищаемого объекта (например опорных конструкций), Амплитуды и фазы составляющихсилового возбуждения измеряются вибродатчи.ком 6, выходной сигнал которого через усилитель 13 подается на полосовые следящие фильт.ры 22, - , 22 и , а через сумматор 18 - наамплитудно-фазовый корректор 21 и фазовыйдетектор 14,. Выходные сигналы полосовых следящихфильтров 22, - 22 хпосле их сложения всумматоре 19 подаются на сумматор 20, в ко.тором происходит их объединение с выходным35сигналом амплитудно-фазового, корректора 21.Выходной сигнал блока 7 формирования компенсирующего сигнала в усилителе 8 мощностипреобразуется в управляющий ток, которыйподается в обмотку 9 возбуждения вибровозбудителя 1. Жесткость упругих элементов 24и величина реактивной массы 11 (якоря) вибровозбудителя 1 выбрана так, что первая частота подвески якоря 11 при номинальном токев обмотке 17 подмагничнвания совпадает с низ 45кочастотной (как правило, наиболее интенсивной) составляющей вибрации.Формирователь компенсирующего сигналана этой частоте происходит следующим обра.зом,Параметры амплитудно. фазового корректора21 выбираются так, что при совпадении частоты подвески реактивной массы 1 вибровозбудителя 1 с частотой наиболее низкочастотной составляющей вибрации вибровозбудитель1, работая в резбнансном режиме, развивает 55силу, близкую по величине и противоположнуюпо направлению силе, действующей на защищаемый объект 3 со стороны виброизолятора 2. Благодаря компенсации низкочастотной состав.ляющей вибрационной силы колебания защищаемого объекта 3 уменьшаются. Для сохране.ния эффективного и экономичного (резонансного) режима вибровозбудителя 1 при меняю.щейся частоте этой составляющей виброгасящее устройство снабжено системой автомати. ческой настройки вибровозбудителя 1 на резонансный режим,Эта система, содержащая вибродатчикн 5 и6, блок 10 управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбудителя и обмотку1059322 Х 77 2 ФО ИИПИ Заказ 9800/40 Тираж 925 Поддиснае лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 схем в процессе гашения вибрации не уменьшается.Для гашения других, более высокочастотных составляющих вибраций, используется зарезонансный, равномерный участок амплитуд.; 5 елотной характеристики вибровозбудителя 1, С целью обеспечения необходимых амплитудных и фазовых соотношений в канале управления на этих частотах блок 7 формирования компен. сирующего сигнала снабжен несколькими полосовымн следящими фильтрами 22, - 221Усиление и сдвиг фазы, обеспечиваемые этими фильтрами на частотах вибрации таковы, что вибровозбудитель 1 воздействует на защищаемый объект 3 силами, близкими по величине и противоположными по направлению тем составляющим вибрационных сил, которые передаются на защшцаемый объект 3 через виброизолятор 2. В результате компенсации этих составляющих силового возбуждения вибрация защищаемого объекта снижается, Благодаря тому, что полосовые фильтры 22, - 2211выполнены следящими, эффективный режим виброкомпенсации в устройстве сохраняется и при меняющихся частотах вибрационных составляющих.Для увеличения точности компенсации низкочастотной составляющей вибрации сигнал,по. даваемый на входы фазового детектора 14, и амплитудно-фазового корректора 21, очищается от других составляющих вибрационного сит. нала. Это достигается тем, что выходные сигна. лы полЬсовых фильтров 22, - 22 и. через инвертирующий.усилитель с коэффициентом усиления, равным обратной величине от коэф. фициента усиления полосовых следящих фильтров на частотах вибрации, подаются на сумматор 18, в котором происходит вычитание этих сигналов.Таким образом, благодаря тому, что вибродатчики устройства выполнены в виде электро- механических динамометров, а блок формирования компенсирующего сигнала содержит несколько полосовых следящих фильтров и схему вычитания гармоник в виброгасящем устройстве обеспечивается возможность гашения полигармоннческой вибрации, а эффективность устройства увеличивается.