ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ
DYNAMIC DAMPER OF VIBRATIONS

Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний строительных объектов, прежде всего высотных сооружений типа высотных каркасных опор, теле- и радиобашен, дымовых и вентиляционных труб, мачт и т.п.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является динамический гаситель колебаний по а.с. СССР №920143, Е04В 1/98, 1979 г., включающий соединенные друг с другом связями маятники, шарнирно соединенные с защищаемым объектом, каждый из которых имеет массу, прикрепленную к объекту подвеской, причем, по крайней мере, одна масса расположена выше точек крепления ее подвесок к объекту, а остальные - ниже точек крепления их подвесок, при этом, по крайней мере, одна масса соединена с защищаемым объектом посредством демпфирующего устройства.
-1
Недостатком известной конструкции является то, что гаситель надежно работает и имеет простое исполнение при частотах примерно до 0,41 с, но при более низких частотах длина маятников и размах их колебаний оказываются настолько большими, что приводит к значительным трудностям при осуществлении конструкции гасителя и его использовании. Кроме того, у известного гасителя имеет место недостаточная демпфирующая способность колебаний маятников.
Технический результат - увеличение демпфирующей способности гасителя колебаний.
Это достигается тем, что в динамическом гасителе колебаний, включающем соединенные друг с другом связями маятники, шарнирно соединенные с защищаемым объектом, каждый из которых имеет массу, прикрепленную к объекту подвеской, причем, по крайней мере, одна масса расположена выше точек крепления ее подвесок к объекту, а остальные - ниже точек крепления их подвесок, при этом, по крайней мере, одна масса соединена с защищаемым объектом посредством демпфирующего устройства, демпфирующее устройство состоит из корпуса, внутри которого размещен инерционный гидравлический гасящий элемент, состоящий из пакета связанных между собой разделительных мембран, заполненных демпфирующей жидкостью, причем мембраны расположены между собой с зазорами и имеют по внешнему радиусу, по крайней мере, одно периферийное дроссельное отверстие, а крайние мембраны пакета имеют по одному отверстию, соосному корпусу, при этом крайние мембраны пакета соединяются с корпусом посредством упругих элементов с образованием рабочей и дополнительной камер.
На фиг.1 схематически изображен предложенный гаситель колебаний, на фиг.2 представлена фронтальная проекция тарельчатого равночастотного элемента с сетчатым демпфером, на фиг.3 - вид сверху фиг.1.
Динамический гаситель колебаний содержит массу 1, которая подвешена при помощи подвески в виде штанги 2 и шарнира 3, а масса 4 установлена посредством подвески в виде штанги 5 и шарнира 6 на защищаемом объекте 7. Шарнир 3 расположен выше массы 1, а масса 4 выше шарнира 6. Относительно друг друга массы 1 и 4 и шарниры 3 и 6 могут быть расположены различным образом. Наиболее компактным является расположение маятников на одном уровне по высоте.
Штанги 2 и 5 соединены между собой тягами 8 и 9, которые прикреплены к штангам при помощи втулок 10 с фиксаторами 11. Для возможности регулирования расстояния между штангами болты 12, соединяющие тяги 8 и 9, размещены в пазах (на чертеже не показано). Связь между штангами 2 и 5 может быть нерегулируемой по длине. Тяги 8 и 9 могут быть прикреплены не к штангам, а к их массам. В случае, например, прикрепления тяги 8 к массе 1 последняя может быть подвешена к объекту 7 не на жесткой штанге, а на тросе.
Затухание колебаний в гасителе обеспечивается за счет демпфирующего устройства 13 (фиг.2), или закрепленными между штангами 2 и 5 отрезками тросов (на чертеже не показано), или другими известными демпфирующими устройствами.
Тарельчатый равночастотный элемент с сетчатым демпфером (фиг.3 и фиг.2) содержит, по крайней мере, два упругих, расположенных осесимметрично и в параллельных плоскостях кольца, внешнего 11 и внутреннего 12, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух симметричных упругих, диаметрально расположенных, элементов 13 и 14 со сквозным центральным пазом 15 и 16, симметрично расположенным внутри элемента. Боковые поверхности паза сопряжены по концам с поверхностями, образованными сквозными отверстиями 17, 18, 19, 20, соответственно расположенными на внешнем 11 и внутреннем 12 кольцах. Элементы 13 и 14, соединяющие внешние и внутренние кольца, имеют линии изгиба 21, 22, 23, 24 и могут быть закреплены на них также посредством сварки, например контактной, или крепежными резьбовыми элементами, или как клеевое соединение.
Полости, образованные внешним 11 и внутренним 12 упругими, расположенными осесимметрично и в параллельных плоскостях кольцами, заполнены упругодемпфирующим сетчатым элементом 25, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
В зависимости от конкретных условий маятников может быть по крайней мере два.
Динамический гаситель колебаний работает следующим образом.
Для гашения колебаний высотных сооружений чаще всего применяют гасители колебаний маятникового типа, частота которых должна примерно совпадать с частотой защищаемой конструкции и определяется длиной подвеса маятника.
При движении массы 1 и штанги 2 тяги 8 и 9 увлекают штангу 5 и массу 4. Оба маятника приходят в движение и в процессе совместных колебаний поглощают энергию колебаний объекта 7. Необходимая частота колебаний гасителя может быть подобрана соотношением величин и взаиморасположением масс 1 и 4, положением втулок 10 на штангах и длиной тяг 8 и 9 и может регулироваться в широких пределах от частоты, с которой колеблется масса 1, до нуля.
Тарельчатый равночастотный элемент с сетчатым демпфером работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного через отверстие на внутреннее кольцо 12, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, а упругодемпфирующим сетчатым элементом 25 обеспечивается в системе демпфирование.
Предложенное устройство дает возможность путем расширения диапазона соотношения моментов инерции масс маятников в значительной степени уменьшить частоту колебаний всего гасителя. При этом достигается значительное (в 1,2÷1,4 раза) уменьшение габаритов гасителя, что весьма часто, особенно в высотных сооружениях, имеет большое значение.