39. Динамическое гашение колебаний

Рисунок 5 - Динамическая модель машины с динамическим гасителем колебаний

Виброгашение по указанному принципу эффективно только для одной фиксированной частоты колебаний. Уже небольшое отступление от частоты, определяемой отношением (8) может привести не к уменьшению, а к увеличению амплитуды колебаний. Кроме того, без виброгасителя была одна резонансная частота, равная , а с виброгасителем будет две резонансные частоты, получаемые из решения частотного уравнения (7). Т. е. увеличивается вероятность возникновения резонансного режима.

Чтобы расширить диапазон частот, в котором происходит гашение колебаний, вводится дополнительное сопротивление. С этой же целью применяются виброударные гасители колебаний, в которых дополнительная масса устанавливается с зазором, и эффект виброгашения достигается как за счет динамического взаимодействия основной системы и виброгасящего элемента в результате их соударения, так и за счет диссипации энергии вследствие того, что эти соударения не совершенно упруги. Наиболее совершенными являются регулируемые виброгасители. в которых при изменениях частоты вынуждающей силы автоматически изменяется собственная частота гасителя.

Катковые инерционные динамические гасители обеспечивают компенсирующую реакцию гасителя, противодействующую вибрационнои нагрузке.

^. Рисунок 6 - Катковый инерционный динамический гаситель

Гаситель, показанный на рисунке 6 совершает равномерное вращение. Центробежная реакция, передаваемая равномерно вращающимся телом демпфируемому объекту, полностью уравновешивает возбуждение и обеспечивает стабилизацию объекта. Осуществляя слежение за частотой возбуждения, катковые гасители рассматриваемого типа чувствительны к изменению амплитуды возбуждения на частоте настройки.

Диапазон эффективности таких гасителей — область зарезонансных частот.

Маятниковые инерционные динамические гасители. Поддержание равенства парциальной частоты динамического гасителя с частотой возбуждения в широком диапазоне может быть обеспечено при использовании гасителей колебаний маятникового типа, расположенных в поле центробежных сил, образованном вращением, являющимся причиной колебаний. На рисунке 7 показаны схемы подобных гасителей, предназначенных для подавления крутильных (рис. 7, а) и продольных (рис. 7, б) колебаний.

При изменении частоты колебаний автоматически подстраивается частота гасителя. «Маятниковые» элементы зачастую конструктивно реализуются в виде шаровых или цилиндрических тел, свободно расположенных в полостях объекта. Такие конструкции находят, например, применение при гашении изгибных колебаний коленчатых валов.

При этом одно или два тела 1 (рис. 8) устанавливают в пазах противовеса кривошипа 2, они способны совершать качательные движения в плоскости изгиба, обкатываясь по ограниченной цилиндрической или тороидальной поверхности. Рисунок 7 - Маятниковые инерционные динамические гасители: а) для подавления крутильных колебаний; б) для подавления продольных колебаний

Рисунок 8 - Маятниковый инерционный динамический гаситель для гашения изгибных колебаний коленчатых валов

Инерционные динамические гасители с активными элементами.

Использование в системах динамического гашения колебаний элементов с собственными источниками энергии расширяет их функциональные свойства. Появляется возможность достаточно просто и в широком диапазоне осуществлять подстройку параметров гасителя в связи с изменением действующих возмущений, производить непрерывную настройку в режиме слежения, отыскивать и реализовывать наилучшие законы для компенсирующих реакций. На рисунке 9 приведены схемы использования электромагнита в качестве регулятора эквивалентной жесткости динамического гасителя продольных колебаний. Схемы различаются прикреплением сердечника 1 и корпуса с катушкой 2 к демпфируемому объекту или неподвижному основанию.

Рисунок 9 - Инерционный динамический гаситель с активными элементами

^{Пружинный одномассный динамический гаситель с трением.}

Расширение частотного диапазона, в котором осуществляется динамическое гашение колебаний, может быть достигнуто также при рациональном использовании диссипативных свойств пружинного одномассного гасителя. Конструкции динамического гасителя с трением можно создавать как с параллельным соединением упругого и демпфирующего элементов (рис. 10, а), так и последовательным (рис. 10, б).

Рисунок 10 - Конструкция динамического гасителя с трением: а) с параллельным соединением упругого и демпфирующего элементов; б) с последовательным соединением упругого и демпфирующего элементов

Гироскопические гасители колебаний.

Для гашения колебаний транспортных объектов и в некоторых других специальных случаях находят применение динамические гасители, основанные на использовании гироскопов (рис. 11).

Эквивалентное действие подобных систем аналогично работе пружинного гасителя с трением, хотя устройство и принцип функционирования различен.

Рисунок 11 - Схема успокоителя бортовой качки судов: 1 - ротор гироскопа (масса ротора составляет обычно ~1% массы судна); 2 – кожух; 3- ось кожуха;

4 – тормозной барабан (демпфер)