Способ изменения динамическойжесткости и затухания

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 512461 союз ьоветскнх Сониалистическнк Республик(51) 1 Ч. Кл.2 С 050 19/02 рцсоелццеццсм заявкиосударственныи номнте овета Министров ССС 23) П 1 О 1 ЕП публ 53) Ь ДК 534 17(088 8 1,76 юлетсць 3 Я ковано 3 делам изобретений и открытий цсанця 23.08.76 п блико" ацчя(72) Автор изобретения В, Е. ШапироИнститут физики им, Л. В. Кирецского Заявител 54) СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЖЕСТКОСТИ И ЗАТУХАНИЯНа фиг. 2 ге 25 никэ.д. с, Е,сти, г - сопро Конфигурация что С, С 1,свойствами до 30 чески параме нератору1. - эквцвтивлениясим метрС 2. Упр австигаетсятров (,тству е инд С 2 -3 соотве алентнь чна и ЕНИЕ измене т источ- ктцвноемкости. на так, чески ми электри) ыбра ехаьп ием Изобретение предназначено для управления свойствами механических систем п может быть использовано для увеличения цлц уменьшения добротности, жесткости и собственной частоты механических колебаний, например, колебаний оболочек, колебаний тел в подвссах и опора.". Способ может найти применение в устройствах арретцрования ц амортизации, для подавления виброшумов, при решении проблем левитации, например, в технике электромагнитного ориентирования тел, в экспериментальной физике,Известен способ управления свойствами колебатсл ьных механических систем, основанный на действии электромагнитных сил в высокочастотной резонансной электромагнитной системе, работающей в режиме выпужденых колебаний вблизи резонанса.Этот способ дает при отсутствии механического котакта возможность гуооких изменений параметров, значительный частотный интервал регулирования, амплитудную избирательность.Однако имеются границы его применения, связанные с ограничениями на рабочую полосу частот регулирования и на возможности независимого изменения жесткости и затухания механических движений.Цель изобретения - расширение возможностсй регулирования свойств механических движений.Это достигается тем, что колебспощееся тело (илц жестко связанный с ним элемент) 5 помещают в зону поля многосвязной электромагнитной системы с близкими собственными частотами, где локализуется энергия связи между колебаниямц, и создают в электромагнитной системе режим выцукдсццых колсба нцй на частоте, находящейся вблизи полосыспектра собственных частот.На фцг. 1 показана электромагнитная система в двумя близкими резонацсамц; ца фцг. 2 - ее эквивалентная электрическая схе ма; на фиг. 3 - частотныс характеристикикоэффициентов жесткости ц затухания, вносимых в механическую сцстсму прц разных настройках.Регулируемый объект (тело) 1, колеблюще еся в направлении Х, помещено в полость 2электромагнитного резонатора, питаемого от генератора 3 частоты о.+ У 211+ У 2 З 5 уг, К 1 1 уг К у-ьк= "гс,осг 50 2 1 вессс,Способ может быть реализован и на сосредоточенных электрических контурах.Если тело совершает механические колебания ур) - уекпс частоты 1 сю и амплитуды Х сс, где и - зазор (фиг, 1) образующий емкости С 1 и Сг, то в результате модуляции С, (1) и Сг (1) меняется режим вынужденных электромагнитных колебаний частоты сю, неодинаково меняются электрические напряжения в зазорах и возникает электрическая сила г (1) = Рес-, действующая на тело в направлении Х. В условиях, когда частота сю расположена вблизи собственных частот сюь сю, где амплитуда Р., равна Р --- (КУ +,УЫГ.г ) ХС 1,Ряг г о)гс.э - э - Я -2 ассг 21. Уздесь Р - поступающая от генератора мощность, она зависит от настройки сю - юь Я - добротность резонанса частоты оо. Согласно выражению (1) Ъ есть вносимый в механическую систему коэффициент жесткости для колебаний на частоте О, г - вносимый коэффициент затухания.Результирующие жесткость и затухание механических колебаний тела 1 составляют Къ+Ка и гю,+г, где Кю и Кюо. - параметры механической системы при Р=О, обусловленные силами упругости и механического трения. КдНа фиг, 3 изображены зависимостиКг,г,--- : кривые а,б - при с=0,5, а, б -юг о)при с=1, а", б" - при с=4.В случае изменения знака настройки У величины Кз и гменяют знак. Если взять Р=100 вт, =10 гц, Я=10, д=5 мм, то 6=0,5 10" гц, К,=ОЗ 10 - , что соответ " М ствует значительной глубине регулирования.Дл воможности использования электромагнитных систем с Лс близкими резонансами дл синтеза механических систем с заданными свойствами приведем результаты расчета дл общего случая. Пусть при равновесной 10механической конфигурации Х=О 1.1 Ссгс 11=1, 2,., Ю - эквивалентные индуктивности, емкости и сопротивления электромагнитной системы, приведенной к нормальным обобщенным координатам Ь (1) = (сс, (1), уг ,., Игс (1. Будем нормировать с.,с (1) так, чтобы Г аг представляла величину поглощаемой мощности резонанса К (черта означает среднее по периоду колебаний).Обозначим через lю (1) = (юс (с),(сюг ,", 20 (сос. ) режим вынужденных колебаний частоты сю при Х=О. В случае изменения Х ьозникает индуктивная и емкостная связь между колебаниями с. а=с и (Х) и С,=Изменение 111 Ссс, приводят к изменениюЭЛЕКтрИЧЕСКОГО рЕжИМа 1.1 о (1) И ПОЯВЛЕНИЮ при малых колебаниях Х сил, пропорциональных Х. Эквивалентные изменения коэффициентов жесткости и затухания механических колебаний Хчастоты гю равныМЪ 1К О -. асг аСсс Хссо Росс, ,с:с У+К У - К 1+ Уг+ К 1+ Уг - К г = д аС,гаСсс Х осСос С, Сг, 1=.1.15 дУ, 1 д 1 асд - аь - ду оо дХ Си Если частота внешнего возбуждения сю лежит выше полосы частот и, то всегда г,0.55В противоположном случае, когда для всех К сю(о, имеем г(0. Учитывая это свойство, можно, например, создать широкополосное устройство по изменению затухания. Для 60этого надо сконструировать электромагнитную систему с набором резонансов сюсплотноасс. 1 - сюсс . - , заполняющих широкий инес/тервал частот сюо-п, около средней частоты 65 сю,; выбрать геометрию системы таким обра 512461зом, чтобы при изменениях конфигурации возникла емкостпая (или только индуктивная) связь между резонансами; возбудить систему на частоте, слегка превышающей частоту ш 0+и (если надо получить эффект ослабле ния механического затухания) или на частоте а а, - и - если надо колебания демпфировать,В случае, когда все резонансы ос примерно идентичны и равномерно и плотно распреде О лены в полосе частот о-п и при Х=О источник частоты ю возбуждает только один резонанс, то из формул (2) и (3) следует, что частотные характеристики К и г, похожи на те, которые указаны для случая Л=2. При 15 этом роль Й играет величина п, роль о - средняя частота ов то же время добротность Я, которая в основном определяет глубину регулирования, имеет прежнее значение 20 Выражения (2) и (3) отражают большое многообразие возможностей регулирования. На их основе можно выбрать и рассчитать систему с заданными параметрами регулирования.Формул а изобретенияСпособ изменения динамической жесткости и затухания путем помещения колеблющегося тела в поле высокочастотной системы, работающей в режиме вынужденных колебаний, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей регулирования свойств механических движений, колеблющееся тело помещают в поле многосвязной электромагнитной системы с близкими собственными частотами и возбуждают ее на частоте, находящейся вблизи полосы спектра этих частот.7,0 0,5 Составитель Н. фомичев Техред А, Камышникова Корректор Л. Кот Редактор Т. Рыбал ПодписноССР Зака 1645/Ц ИПИ вография, вр. Сапунова, 2 Изд.500 Государственного по делам изо 3035, Москва, Ж