ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Предлагаемая полезная модель относится к виброгасящим устройствам в машиностроении и может быть использована для снижения уровня вибраций, возникающих при работе на металлообрабатывающем оборудовании, подъемно-транспортных и других машинах.
Виброгасители, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относятся, в частности, динамические виброгасители, описанные книге: Б.П.Бармин. Вибрации и режимы резания. - М.: Машиностроение, 1972. Стр. 55. Основными элементами в них являются шток, связанный с колеблющимся объектом, закрепленная перпендикулярно его оси упругая мембрана и соединенная с ней масса. Энергия колебаний объекта в таких виброгасителях гасится за счет того, что сила инерции массы и сила, вызывающая колебания объекта, направлены встречно.
Известные виброгасители довольно просты, однако надежно они работают только в узком диапазоне возмущающих частот.
Отмеченного недостатка лишен динамический виброгаситель, защищенный авторским свидетельством СССР №518589, кл. F16F 15/02, принятый нами за прототип. Этот виброгаситель содержит шток, закрепленный на колеблющемся объекте, соединенную с ним упругую мембрану, массу, связанную со штоком через мембрану, электромагнит, установленный неподвижно на штоке над массой и электрически связанный с ним датчик частоты.
Для использования виброгасителя шток ввертывают в колеблющийся объект. Под действием вибраций датчик частоты генерирует напряжение, пропорциональное частоте вынужденных колебаний объекта, и подает его на электромагнит. Электромагнит начинает действовать на массу и вместе с ним создает некоторую деформацию мембраны.
Подавая дополнительное напряжение на клемму питания электромагнита и этим уменьшая деформацию мембраны, устанавливают частоту собственных колебаний груза, равную частоте вынужденных колебаний объекта, и тем самым обеспечивают резонанс и наилучшую виброгасящую способность устройства.
Если частота вынужденных колебаний объекта изменится, например, увеличится, изменится (увеличится) также и сигнал от датчика частоты, электромагнит уменьшит деформацию мембраны (подтянет массу вверх) и соответственно увеличит частоту собственных колебаний массы, сохраняя резонанс. При уменьшении частоты вынужденных колебаний деформация мембраны увеличится (масса несколько опустится), и частота собственных колебаний массы на мембране соответственно уменьшится. Таким образом обеспечивается равенство вынужденных и собственных частот колебаний и поддержание наилучшей виброгасящей способности прототипа в широком диапазоне возмущающих частот.
ст
c
Несмотря на достоинства, виброгаситель-прототип, однако, имеет и существенный недостаток. Обеспечение равенства вынужденных и собственных частот колебаний при его работе производится весьма неточно. Из-за этого и наилучшая виброгасящая способность в широком диапазоне частот поддерживается им не всегда. Причина этого в том, что датчик частоты генерирует напряжение, пропорциональное вынужденной частоте, и это напряжение непосредственно подается на электромагнит. Последний изменяет деформацию мембраны и статическую осадку массы Х на мембране также пропорционально напряжению на выходе датчика. В результате частота собственных колебаний массы f, закрепленной на мембране, «подстраивается» под частоту вынужденных колебаний лишь приблизительно. Такая приблизительность обусловлена тем, что в действительности (С.П.Алексеев, A.M.Казаков, Н.Н.Колотилов. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1970, стр.109) зависимость между статической осадкой массы на мембране и частотой ее собственных колебаний такова:
где k - коэффициент, величина которого определяется условиями применения виброгасителя (он может быть как больше, так и меньше 1).
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, обеспечивающего равенство вынужденных и собственных частот колебаний и поддерживающего наилучшую виброгасящую способность более точно, чем прототип.
Достигается решение задачи тем, что взаимосвязь датчика частоты и электромагнита осуществляется с учетом зависимости (А). Конструктивно это реализуется тем, что динамический гаситель вертикальных колебаний (каковым, по существу, являются и прототип, и предлагаемое устройство), содержащий связываемый с колеблющимся объектом шток, закрепленную перпендикулярно его оси упругую мембрану и соединенную с ней массу, электромагнит, установленный неподвижно на штоке над массой, и датчик частоты, дополнительно включает в себя первый и второй двухвходовые блоки умножения электрических сигналов и задатчик напряжения, выход датчика частоты соединен с первым и вторым входами первого блока умножения, выход первого блока умножения связан с первым входом второго блока умножения, задатчик соединен со вторым входом второго блока умножения, а выход второго блока умножения электрически связан с электромагнитом.
Схема предлагаемого гасителя колебаний приведена на рисунке.
Он содержит шток 1, закрепленную перпендикулярно его оси мембрану 2, массу 3, неподвижно установленную на мембране 2, электромагнит 4, неподвижно закрепленный на штоке 1 датчик частоты 5, первый 6 и второй 7 двухвходовые блоки умножения электрических сигналов и задатчик напряжения 8. Выход датчика частоты 5 соединен с первым и вторым входами блока умножения 6, выход блока 6 соединен с первым входом блока умножения 7, задатчик 8 соединен со вторым входом блока 7, а выход блока 7 электрически связан с электромагнитом 4.
Перед использованием устройства шток 1 ввертывают в вертикально колеблющийся объект 9 (датчик 5 при этом может быть связан с этим объектом отдельно). Под действием колебаний датчик 5 генерирует напряжение, пропорциональное частоте вынужденных колебаний объекта. Это напряжение поступает на блок 6 и увеличивается им в квадрат раз.
Далее оно подается на первый вход блока умножения 7 и поступает на электромагнит 4. Электромагнит начинает действовать на массу 3 и вместе с ней создает некоторую деформацию мембраны 2. Подавая с помощью задатчика 8 напряжение на второй вход блока 7 устанавливают частоту собственных колебаний массы 3, равную частоте вынужденных колебаний объекта. Если частота вынужденных колебаний объекта изменится, например, увеличится, изменится также и квадрат сигнала от датчика 5, электромагнит 4 уменьшит деформацию мембраны и в соответствии с (А) увеличит квадрат частоты собственных колебаний массы 3. Это обеспечит более точное, чем в прототипе, равенство вынужденных и собственных частот колебаний и более точное поддержание наилучшей виброгасящей способности устройства в широком диапазоне частот.