ДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОГАСИТЕЛЬ
DYNAMIC VIBRATION DAMPER

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для гашения вибраций элементов различных машин и оборудования, в частности для гашения вибрации трубопроводов химических аппаратов, глушителей шума автомобильных двигателей и для других изделий.
Известен аналог гидравлический виброгаситель по патенту на полезную модель РФ №77372, 2008 г. (авторы: Глейзер А.И., Емельянов С.Р.), в котором необходимое демпфирование создается за счет продавливание рабочей жидкости через малые калиброванные отверстия. Однако такое устройство рассчитано на гашение линейной вибрации и не может применяться при гашении разнонаправленной пространственной вибрации, как это имеет место в случае трубопроводов. Кроме того, наличие рабочих жидкостей не позволяет использовать подобные устройства при высоких или очень низких температурах окружающей среды.
За прототип выбрана конструкция динамического гасителя колебаний трубопровода №1758312 A1 (автор Ковинская С.И., Стекольщикова Т.Б., 1989 г.), содержащая груз и упругий элемент, выполненный в виде плоского кольца, жестко закрепленного на трубопроводе. Груз состоит из четырех или боле частей, симметрично установленных на пружинной цилиндрической поверхности кольца. Масса каждого груза определяется настройкой динамического гасителя на характерные частоты колебаний трубопровода.
Недостатком устройства является отсутствие в нем демпфирования. Известно, что динамический гаситель без трения или с малым трением приводит к появлению в колебательной системе дополнительных резонансных, так называемых «боковых частот», что крайне нежелательно для изделий, имеющих широкий диапазон частот возбуждающих нагрузок. В подобных условиях применение динамических гасителей с малым сопротивлением оказывается нежелательным и даже вредным (см., например, справочник «Прочность, устойчивость, колебания», изд. «Машиностроение», М., 1986, т.з., с.331…332).
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства весьма, неприхотливого в эксплуатации и достаточно простого в изготовлении. Технический результат предлагаемого изобретения - это устройство для гашения широкополосной пространственной вибрации, пригодное для работы в широком диапазоне температур окружающей среды (t=-50…900°C), простое и технологичное в изготовлении.
Указанный технический результат достигается самой конструкцией предлагаемого устройства, которая содержит внутреннюю обойму, предназначенную для его закрепления на защищаемом объекте, например трубопроводе, наружную обойму, выполняющую также роль инертной массы, и связывающий эти обоймы упругодемпфирующий элемент. Упругодемпфирующий элемент выполнен здесь в виде пакета гофрированных пластин, собранных в положении «гофр в гофр», согнутых в кольцо и размещенных с некоторым радиальным натягом в кольцевом зазоре между обоймами. Необходимый натяг обеспечивается при сборке за счет соответствующего подбора наружного диаметра внутренней обоймы, внутреннего диаметра наружной обоймы, высоты гофров в свободном состоянии, а также числа и толщины каждой пластины. Предполагается, что гофры равномерно располагаются по всей окружности.
Жесткость данного упругодемпфирующего элемента определяется по формуле:
0
3
где Z - число гофров, N - число пластин, C=12EJ/L,
где EJ - изгибная жесткость одной пластины, L - половина окружного шага гофров.
Необходимая жесткость упругодемпфирующего элемента и масса наружной обоймы (m) связаны соотношением:
H
где ω - круговая частота настройки динамического гасителя.
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности дает возможность получить новый технический эффект, а именно динамический гаситель колебаний, работающий в широком диапазоне частот возбуждающих нагрузок и температур окружающей среды и при этом абсолютно неприхотливый в эксплуатации и достаточно простой в изготовлении.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображается конструкция динамического виброгасителя, состоящего из внутренней обоймы 1, наружной обоймы 3, играющей роль инертной массы гасителя, связывающего эти обоймы упругодемпфирующего элемента 2, выполненного согласно приведенному выше описанию.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Динамический виброгаситель крепится в точке системы, испытывающей наиболее ощутимую вибрацию, и неподвижно закрепляется в этой точке своей внутренней обоймой. Крепление может достигаться одним из известных методов: за счет прессовой посадки, приклеивания, сварки и т.д. При воздействии на систему внешней возбуждающей силы инертная масса 3, выполняющая также роль наружной обоймы, подвергается вынужденным колебаниям, генерируя тем самым динамическую реакцию упругодемпфирующего элемента. Если выполняется условие настройки (2), то, как следует из теории колебаний, действие указанной реакции будет происходить в противофазе с внешней возбуждающей силой. Тем самым достигается необходимый эффект динамического виброгашения.
Предлагаемое изобретение позволяет снизить уровень вибраций элементов различных машин и оборудования, в частности вибрацию трубопроводов химических аппаратов, глушителей шума автомобильных двигателей и других изделий.