Анализ средств защиты объектов от вибраций

Вдовикина О.А., Вольников М.И., Смогунов В.В. АНАЛИЗ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ ВИБРАЦИЙ

Известные способы уменьшения резонансных колебаний механических систем при помощи различных видов гасителей колебаний базируются на следующих устройствах: динамические гасители колебаний (ДГК) как без демпфирования, так и с применением демпфирующих устройств, маятниковые, ударные гасители, демпферы на основе композиционных материалов и др. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки.

Динамический гаситель колебаний представляет собой дополнительную массу, присоединенную к вибрирующему объекту при помощи упругой или вязкоупругой связи. ДГК хорошо проявляют себя при гашении колебаний систем под действием нагрузки с достаточно стабильной частотой колебаний.

Целью расчета данных гасителей является определение параметров гасителя и его эффективности. В соответствующей литературе [1,2] рассмотрены принципы действия данного типа гасителей как без дополнительного демпфирования, так и с учетом последнего.

ДГК без демпфирования раздваивает резонансные частоты конструкции, выводя их за пределы возможного диапазона изменения частоты возмущающей силы. Такие гасители обычно применяют, если нестабильность частоты возмущения невелика.

Динамический гаситель колебаний с демпфированием ограничивает амплитуды колебаний защищаемого объекта. Усложнение конструкции вместе с тем делает гаситель более универсальным и менее чувствительным к отклонениям параметров гасителя и основной системы от расчетных данных.

Таким образом, гаситель без демпфирования лучше применять при весьма узком диапазоне изменения частоты возмущения, так как в этом случае он оказывается более эффективным. При большей нестабильности частоты необходим гаситель колебаний с демпфированием, допускающий увод частоты возмущающей силы от собственных частот, и тем самым позволяющий избежать возникновения резонанса.

Ударные гасители хорошо проявляют себя при импульсных нагрузках, вызванных, например, ударами, встрясками. Их следует применять при негармонических воздействиях на основную систему. Диссипация энергии происходит за счет передачи ударного импульса от защищаемого объекта к подвижной обойме. Часть энергии при этом переходит в кинетическую энергию движения обоймы, а часть - на совершение упругого удара.

Маятниковые гасители хорошо проявляют себя при устранении колебаний, например, башенных конструкций, когда частота возмущающей силы невелика. При этом энергия колебаний основной конструкции переходит в энергию колебаний маятника. Недостатком маятниковых гасителей является сложность настройки маятника на изменение частоты вынуждающей силы.

Демпфирование композитными материалами [3] позволяет уменьшить амплитуду вынужденных колебаний в широком диапазоне частот за счет внутреннего трения в материале заливки. Заливка располагается на поверхности или внутри защищаемого объекта, что позволяет устранить практически любые виды колебаний: продольные, поперечные, крутильные. Компаунды хорошо проявляют себя в балочных конструкциях, что позволяет увеличить область их применения.

Основным недостатком композиционных материалов является температурная зависимость и изменение их свойств со временем, а также изменение упругих свойств самой защищаемой конструкции.

Таким образом, каждая группа гасителей колебаний имеет свою область применения, что особенно важно при выборе для защиты той или иной конструкции.

Необходимость применения универсального гасителя требует дальнейшего исследования свойств материалов. Это относится к дискретным рабочим средам (ДРС), универсальность свойств которых позволяет устранить недостатки рассмотренных гасителей колебаний.

Высокие диссипативные свойства, большие допуски в разбросе параметров, незначительное влияние внешних факторов на изменение механико-технологических характеристик ДРС позволяет использовать их в качестве основного элемента универсального гасителя колебаний.

ЛИТЕРАТУРА

1. И.В. Ананьев, П.Г. Тимофеев. Колебания упругих систем в авиационных конструкциях и их демпфирование. М., Машиностроение, М.,1965.

2. Б.Г. Коренев, Резников Л.М. Динамические гасители колебаний: Теория и техническое приложе-

ние.- М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1988.

3. Виброзащита радиоэлектронной аппаратуры полимерными компаудами. / Ю.В. Зеленев, А.А. Кирилин, Э.Б. Слободник, Е.Н. Талицкий; Под ред. Ю.В. Зеленева.-М.: Радио и связь, 1984 г.-120 стр.