Способ гашения колебаний

(1,... Ьаа П ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советск и кСоциалистическикРеспублик О 1 ,796555(23) Приорнтет -ад делан кзддретеиий к дтритий Опублнковано 15.01,81 Бюллетень М 2 Дата опубликования описания 17,01,81(72) Авторы изобретения Государственный научно-исследовательский и проектный институт угольной промышленности (УкрНИИпроект)(54) СПОСОБ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ 1Изобретение относится к гашению колебаний в конструкциях и уменьшению неуравновешенных сил и может быть испольэовано дпя подавления колебаний конструкций, имекацих большую массу, напримерроторной стрелы экскаватора.Известен способ гашения колебаний,заключающийся в том, что дополнительнуюмассу упруго соединяют с объектом. Приправильном выборе величины упругостиудается полностью подавить колебанияна частоте основного резонанса объекта 1,Недостатком этого способа являетсяузкий частотный диапазон,Наиболее близким к предлагаемому15по технической сущности и достигаемомурезультату является способ гашения колелебанийв заключающийся в том, что измеряют колебания объекта и периодическисоединяютдопопнительнуюмассусколеблю Ощимся объектом в моменты перемены знака ускорения объекта и отсоединяют после выравнивания скоростей объекта и дополнительной массы. В результате такого 2взаимодействия дополнительная масса приобретает скорость обьекта и сохраняет ее в течение полупериода до следуквпего соединения, когда скорость объекта изменяет знак. При каждом взаимодействии (дважды за период колебаний) дополнительная масса передает объекту тормозной импульс силы, равный 2,УО ттт, где 1(, - максимальная скорость объекта- величина дополнительной массы 2).Недостатком этого способа является принципиальная невозможность увеличения эффективности гашения, т,е. увеличения тормозного импульса беэ увеличения до-. полнительной массы.Бель изобретения повышение эффек,тивности гашения колебаний. Указанная цель достигается тем, что дополнительную массу соединяют с основной с помсщью упругого элемента, а отсоединение дополнительной массы осуществляют в моменты перемены знака напряжения упругого элемента, 7 96555Сущность предлагаемого способа заключается в том, что измеряют колебанияобъекта и периодически соединяют дополнительную массу с колеблющимся объектом; в моменты перемены знака ускоренияобъекта, при этом дополнительную массусоединяют с помощью упругого элемента,а отсоединяют в моменты перемены знаЭка напряжения упругого элемента,На фиг,1 приведено устройство, поясняющее данный способ на фиг,2 и 3 - динамические характеристики системы,Способ реализуется следующим образом.На объект демпфирования 1, условнопоказанный в виде одномассоьой системыс массой М и жесткостью С установленас возможностью горизонтального перемещения допопнительная масса 2 и тормозноймеханизм 3, выполненный, например, в виде гидроцилиндра 4, полости которого соединены электроуправпяемым краном 5, Штоктормозного механизма 3 соединен с дополнительной массой 2 упругим элементом 6,,На обьект Демпфирования установлен датчик 7 ускорений, например, акселерометр.Нв упругий элемент 6 установлен датчик8 силы, например, тензорезистор. Выходные сигналы датчиков 7 и 8 подают навход регупятора 9. Выход регулятора подключен к управляющему входу крана 5. ЗоПод действием внешнего возмущенияобъект демпфирования совершает горизонтальные колебания, Большую часть перисада колебаний шток гидроципиндра 4 свободно перемешается относительно объекта1 вместе с дополнительной массой 2. Вмомент перемены знака ускорения объекта1 (измеряемого датчиком 7 регулятор 9включает тормозной механизм 3 (перекрывает кран 5). При этом шток тормозного механизма 3 становится неподвижным относительно объекта 1, Дополнительная масса 2, движущаяся встречно объекту 1, начинает взаимодействовать с объектом через упругий элемент 6. Силавзаимодействия изменяется во временипо закону синуса. В момент переменызнака напряжения упругого элемента 6,т,е, силы взаимодействия (измеряемойдатчиком 8) регулятор отключает тормоз- оное устройство 2 (открывает кран 5).Благодаря этому указанное взаимодействие имеет характер упругого удара. На фиг.2 приведены осциллограммы изменения во времени скорости %движения дополнительной массы 2 относительно объекта 1 и силы взаимодействия Т дополнительной массы 2 с обьектом 1Величина относительной скорости дополнительной массы 2 до взаимодействия обозначена Ф, В момент 1,о осушествпяеФся упругое сцепление дополнительной мессы 2 с объектом 1, При этом кинетическая энергия дополнительной мвссы начинается переходить в потенциальную энергию упругой деформации. Предлагаемыйпроцесс сопровождается уменьшением относительной скорости дополнительной массыф и увеличением силы упругого взаимодействия Г к моменту 1.1 относительная1скорость дополнительной лвссы уменьшается до нуля, а сила взаимодействия Г достигает максимума. Далее начинается обратный процесс, Потенциальная энергияпереходит в кинетическую, что сопровождается уменьшением силы взаимодействияГ и увеличением, но уже с обратным знаком, относительной скорости ЭК моменту 1 сила взаимодействия Г переходитчерез нуль, в скорость достигает макси/мального значения %, В этот же моментЬ дополнительная масса отсоединяетсяот объекта и продолжает движение по инерции со скоростью Ж. Процесс взаимодействия заканчивается, В предлагаемом протцессе отношение - Ф/3 о называемоеО)коэффициентом восстановления скорости,равно единице,В режиме вынужденных колебаний взаимодействие дополнительной массы и объекта происходит дважды зв период, в моменты перемены знака ускорения объекта( т,е, при максимальной скорости объекта),Благодаря упругому характеру взаимодействия абсолютная скорость Ю дополнительной массы после каждого взаимодействияувеличивается зв счет энергии, отбираемойу колебпюшегося объекта. По мере увеличения скорости движения дополнительноймассы эффективность гашения или вепичинв тормозного импульса возрастает, а скорость движения обьектв убывает. В установившемся режиме колебаний скоростьдвижения дополнительной массы может значительно превышать скорость объекта. Приэтом величина тормозного импульса, равная2%В,. значительно возрастает по срввне -нию с известными решениями. На фиг.3 приведены осциллограммы изменения во времени абсолютных скоростей движения объекта ( Ч 1 и дополнительноймассы (Ф )Рассмотрим взаимодействие в моментАбсолютные скорости объекта до и 1после взаимодействия обозначены М, и Ч Абсолютные скорости аонопнитс ньной массы5 7 96555 6до и после взаимодействия обозначены ЧЧ то позволит применить устройства дпя м и Ф . Последние связаны известной форму- пфирования колебаний со сравнительно целой2большой присоединенной массой для гашения колебаний объектов больших геометриМЧ +щЩческих размеров и масс (например, ротор ная или разгрузочная стрела роторного экскаватора), имеюших ограничение по не- суше й способности,где М - величина массы объекта 1 и - величине дополнительной массы;- коэффициент восстановления,Подставляя 1 =1 и используя условие периодичности %2 = -ЮО получаемТаким образом, в отличие от известно ю го в предпагаемом способе величина скорости дополнительной массы ФО не ограничена величиной максимальной скорости объекта Уо, а превышает последнюю в М/и раз. При этом величина тормозного импуль са, передаваемого объекту при каждом взаимодействии и равная 2 Юо)м увеличивается в М/и раз по сравнению,с прототипом, Так как обычно величина дополнительной массы И 1 значительно меньше массы объ- ц екта М, эффективность гашения колебаний объекта может быть значительно увеличена. Предлагаемый способ обеспечивает повышение эффективности гашения колебаний без увеличения дополнительной массы,Способ гашения колебаний, закпючающийся в том, что измеряют колебания объекта и периодически соединяют дополнительную массу с объектом в моменты переменызнака ускорения объекта, о т и и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышенияэффективности гашения колебаний дополнительную массу соединяют с основной спомошью упругого элемента, а отсоединение дополнительной массы осутцествляютв моменты перемены Знака напряжения упругого элемента,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле. М., Физматгиз, 1967,с, 209-215,2. Авторское свидетельство СССРМ 462040, кл, Р 16 Г 15/02, 1972796555 Составитель О, Мальцеведактор Ю. Ковач Техред А.Бабинец Корректор Н. Стец илиал ППП "Патент, г.Ужгоррд, ул. Проектная,Заказ 9748/52 Тираж 1017 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж, 35, Раушска