Динамический гаситель колебаний

ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл,Е 04 В 1/98 с присоединением заявки23) Приоритет сударственныи комитет СССР 1. Бюллетеньделам изобретении и открытии описани кер,(72) Авторы изобретен А. В. Перельмутер, П. СА. И. Калиничев рственный проектный ин ордена Трудового Красно сследовательский и проекметаллок Г.; Пиндра Данилов, А иМ.П. Ко ститут Ук го Знамени тный инстит онструкций тальконструкьаый научио"т:ещных "аявители Госуда ция ипроект центра 4) ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ Изобретение относится к области строительных конструкций и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а также при строительстве сооружений транспорта и связи (высотные конструкции башен и мачт, вытяжные трубы, висячие мосты и трубопроводы и т, д.), когда возникает необходимость в уменьшении горизонтальных колебаний объекта. Для уменьшения вибраций упомянутых объектов часто используются динамические гасители колебаний в виде маятника или подпружиненной массы. Во многих случаях для улучшения характеристик виброгасителя возникает необходимость использовать гасители, имеющие затухание, что дает возможность эффективно гасить случайные колебания, гармонические колебания с нестабильной частотой возмущающей силы и не требует высокоточной настройки гасителя по частоте.Известен динамический гаситель колебаний маятникового типа, в котором демпфирование достигается за счет внутреннего трения прядей стального каната при перегибе 1.Однако этот эффект часто оказывается недостаточным для создания гасителя с оптимальным затуханием. Известен также динампческии гасительколебаний сооружений, представляющий собой шарнирно подвешенную к колеблющемуся объекту массу со свободно установ ленным внутри сердечником. Демпфирование осуществляется за счет трения сердечника о расположенную под ним тормозную площадку 2.Недостаток известного гасителя обуслов лен нестабильностью сухого трения в условиях гололеда, дождя и т. п, Кроме того, в этом гасителе, как и в других известных маятниковых гасителях, восстанавливающая сила при малых амплитудах массы 15 связана с амплитудой линейно, а при больших амплитудах линейная зависимость искажается в сторону уменьшения восстанавливающей силы, что приводит к известным отрицательным последствиям при ко лебаниях системы с мягкой характеристикой, а именно - к росту динамического коэффициента объекта, что особенно резко сказывается при относительно малой массе маятника,25 Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является динамический гаситель колебаний, включающий инерционную массу, соединенную с сооружением, и демпфер в виде емкости, частично зазо полненной сыпучим наполнителем 3.83Недостатком данного решения является то, что относительное движение частиц сыпучего паполнителя происходит за счет явления виброперемешивания, которое, как известно, протекает достаточно интенсивно лишь при высокочастотных колебаниях, При малых частотах колебаний, характерных для области применения гасителя, виброперемешивание засыпки может отсутствовать, а вся масса сыпучего наполнителя будет двигаться вместе с содержащей ее полостью как одно сплошное тело.Целью изобретения является повышение эффективности гасителя за счет обеспечения стабильности работы демпфирующего устройства в области низких частот,Это достигается 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.Для обеспечения интенсивности перемешивания наполнителя за счет формоизменения емкости последняя может быть подвешена к инерционной массе гасителя. При этом формоизменение емкости и, как следствие, перемешивание наполнителя, связанное с возникновением демпфирующих сил, вызывается силами инерции при колебаниях инерционной массы в широком частотном диапазоне (в том числе и в области низких частот, которыми, главным образом, характеризуются опасные колебания строительных конструкций).С целью повышения эффективности гашения колебаний за счет создания нелинейной восстанавливающей силы с жесткой характеристикой емкость с наполнителем может быть подвешена одним краем к инерционной массе гасителя, а другим краем - к сооружению, за счет чего осуществляется связь между массой гасителя и объектом.Кроме того, увеличение демпфирующих сил может быть достигнуто путем подвески к емкости с наполнителем дополнительной массы, которая увеличивает интенсивность формоизменения емкости и, как следствие, степень перемешивания сыпучего (жидкого) наполнителя.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 штырями, что увеличивает демпфирование. 87756 На фиг, 1 показан динамический гаситель, нерабочее состояние; на фиг. 2 - то же, отклоненное состояние при колебаниях; на фиг. 3 и 4 - конструктивные варианты выполнения динамического гасителя.Динамический гаситель колебаний включает инаюционную массу 1, подвешенную на 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 4тягах 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 заполненная, например, сыпучим или жидким наполнителем 5 (песком, стальными шариками, мелкофракционным гравием, техническим маслом, либо другой вязкой жидкостью и т. п.). Снизу к емкости 4 подвешена дополнительная жесткая масса б, а сверху установлена предохраняющая от атмосферных воздействий крышка 7,В напал нитель погружены штыри 8, жестко соединенные другим концом с массой 1.В конструктивном варианте устройства, показанном на фиг. 3, емкость с гибкими стенками 9 прикреплена одним концом к массе 1 гасителя, а другим концом - к сооружению 3. Роль крышки здесь выполняет сооружение 3. Штыри 10, погруженные в наполнитель, прикреплены жестко к сооружению 3.В другом варианте (см. фиг. 4) отсутствует маятник: инерционная масса 1 связана с сооружением 3 подвижно-упруго посредством пружин 11 и катков 12.При возбуждении колебаний соорукения 3 гаситель начинает двигаться в противофазе и силы инерции наполнителя 5, масс 1 и б заставляют емкость 4 изменить свою первоначальную конфигурацию (см. фиг.2), что приводит к интенсивному персмешиванию сыпучего наполнителя. При этом за счет трения между частицами наполнителя, трения частиц наполнителя о стенки емкости 4 и штыри 8 и 10, а также за счет соударения частиц или за счет вязкого течения (в случае жидкого наполнителя) происходит отбор энергии и демпфируются колебания.При колебаниях инерционной массы 1 в гасителе (см. фиг. 3) формоизменение емкости с гибкими стенками 9, играющей роль нелинейно-упругой связи между массой 1 и сооружением 3, создает дополнительную восстанавливающую силу. При этом емкость работающая по схеме гибкой нити, обладает жесткой характеристикой, т. е. восстанавливающая сила нарастает быстрее, чем амплитуда отклонения массы 1.Декремент затухания можно регулировать в широком диапазоне за счет выбора величин массы б, числа, профиля (например, в виде решеток) и взаимного расположения штырей 8 и 10 и, наконец, выбором материала наполнителя 5.Период собственных колебаний гасителя задается длиной тяг - подвесок 2 или жесткостью пружины 11.Предварительная экспериментальная проверка работы гасителя показала, что декремент затухания может быть задан во всем887756 фиг диапазоне, обеспечивающем выбор оптимальных параметров гасителя. Формула изобретения 1. Динамический гаситель колебаний, включающий инерционную массу, соединенную с сооружением, и демпфирующее устройство в виде емкости, частично заполненной наполнителем, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, 10 что, с целью повышения эффективности гасителя за счет обеспечения стабильности работы демпфирующего устройства в области низких частот, емкость выполнена с гибкими стенками. 152. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения демпфирующих сил за счет интенсификации перемешивания наполнителя, емкость подвешена к инерционной массе. 203. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний за счет создания нелинейной восстанавливающей силы, емкость подвешена одним краем к инерционной массе, а другим - к сооружению.4, Гаситель по п.п, 1 - 3, отличающ и й с я тем, что, с целью увеличения демпфирующих сил за счет интенсификации формоизменения емкости, к емкости подвешена дополнительная масса.5. Гаситель по п.п. 1 - 4, отличающ и й с я тем, что в наполнителе размещены штыри, жестко соединенные другим концом с инерционной массой или сооружением. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР386180, кл. Р 16 Р 15/28, 1971.2. Авторское свидетельство СССР591562, кл, Е 04 В 1/98, 1976.3. Патент ФРГ1269220, кл. 21 сб, опублик. 1969.887756 оставитель Н. Павлова Техред А. Камышникова Корректор Л. Тарас знецов акторказ 2507/14 Изд.625 Тираж 784 Подписное ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова