1466

Коэффициент эквивалентной упругости можно определить по формуле /1/

где I – сила тока в обмотках; k – постоянная, которая зависит от свойств магнитопроводов и обмоток.

Рис. 4.21. Управляемый динамический гаситель крутильных колебаний

Как видно из полученных выражений (4.59) и (4.60), удобно регулировать эквивалентную упругость подвеса электромеханического гасителя путем изменения силы тока в обмотках пропорционально частоте возбуждения.

Другим способом изменения параметров гасителя может быть перемещение массы динамического гасителя 1 вдоль упругой балки с помощью регулируемого электродвигателя (рис. 4.22). Для выполнения режима наилучшего динамического гашения необходимо, чтобы фазы колебаний объекта 2 и гасителя 1 были сдвинуты на угол /2. Фазовый дискриминатор 4 (см. рис. 4.22, б) сравнивает показания датчиков 5 абсолютных перемещений объекта и гасителя и вырабатывает управляющий сигнал, который передается на реле 3 включения электродвигателя в соответствии с необходимым направлением компенсирующей настройки /1/.

случае передают силовое воздействие на какие-либо точки упругого объекта 2 по результатам измерения колебаний других точек (например, 3), вибрацию которых следует погасить /1/.

4.5.6. Гироскопические гасители колебаний

При гашении колебаний движущихся объектов, например транспортных средств, неподвижная система, относительно которой вырабатываются компенсирующие силы, действующие на объект, может быть реализована с помощью гироскопических устройств /1/.

Подобные системы действуют аналогично пружинному гасителю с трением, но устройство и принцип действия отличны. В качестве примера

Ротор приводится во вращение с помощью двигателя с максимально допустимой угловой скоростью max. Система дифференциальных уравнений для малых колебаний имеет вид /1/:

где J, J0, Jг – моменты инерции соответственно судна относительно продольной оси, ротора и гасителя относительно поперечной оси; G – сила тяжести кожуха; г – угол поворота кожуха; bг – коэффициент вязкого трения; с – остойчивость судна; M(t)=M0ei t – момент внешних сил, зависящий от волнения моря.

Для гашения бортовой качки судна применяется также гироскопическая система с обратной связью. Исполнительный гироскоп (рис. 4.25, а) установлен таким образом, чтобы ось 3 кожуха 2 была расположена концентрично оси прецессии /1/.

Серводвигатель 4 через зубчатую передачу 5 осуществляет повороты кожуха с помощью сигналов малого направляющего гироскопа (см. рис. 4.25, б).

Направляющий гироскоп представляет собой сильно уменьшенную копию исполнительного гироскопа и устанавливается аналогично. Во время бортовой качки в результате поворота кожуха направляющего гироскопа замыкаются соответствующие контакты реле, включающего серводвигатель. Кожух исполнительного гироскопа поворачивается таким образом, что возникающий реактивный момент, действующий на опоры кожуха, противодействует качке /1/.

где max – амплитуда угловых колебаний вала при отсутствии демпфера. В качестве примера на рис. 4.27 показана конструкция поглотителя с

сухим трением. Ступица 1 жестко соединена с валом 2 и вовлекает во вращение, через фрикционные диски 3, маховик 4, свободно насаженный на вал. Степенью сжатия пружины 5 обеспечивается необходимая величина силы сухого трения. При колебаниях вала происходит относительное проскальзывание маховика и ступицы, приводящее к рассеиванию энергии вследствие трения на фрикционных поверхностях /1/.

4

5

J Jг

с

3

1

2

Рис. 4.26. Расчетная схема

Рис. 4.27. Конструкция

поглотителя колебаний с сухим

поглотителя колебаний

трением

с сухим трением

К недостаткам поглотителей сухого трения можно отнести непостоянство момента трения, вследствие износа и загрязнения трущихся поверхностей, а также возможность перекоса и заедания дисков /1/.

4.6.2. Поглотители колебаний с вязким трением

Схемы простейших поглотителей колебаний вязкого типа, присоединенные к демпфируемому объекту с одной степенью свободы, показаны на рис. 4.28. Поглотители колебаний используются для подавления как продольных, так и крутильных колебаний вне зависимости от закона изменения колебаний. По сравнению с динамическими гасителями с трением поглотители колебаний менее эффективны при подавлении моногармонических колебаний. Однако в ряде случаев им все равно отдают предпочтение из-за простоты конструкции и отсутствия упругого элемента, склонного к усталостным разрушениям /1/.

На рис. 4.28,а показана простейшая конструкция поглотителя колебаний вязкого типа. Втулка 1 жестко связана с кожухом 2 и насажена на вал 3, крутильные колебания которого необходимо погасить. Расположенный внутри кожуха маховик 4, благодаря вкладышу 5, имеющему малый коэффициент трения, может проскальзывать относительно втулки. Малый зазор между кожухом и маховиком заполнен вязкой жидкостью /1/.

Демпфирующий эффект в поглотителе, показанном на рис. 4.28, б, создается при колебаниях жестко насаженной на вал 3 ступицы 1 с лопатками, прокручивающейся относительно маховика 2. Внтуренние камеры заполнены жидкостью с большой вязкостью /1/.

В поглотителе (рис. 4.28, в) ведущий вал 3 вращает полумуфту 1, имеющую торообразную полость с внутренними перегородками 6 и скрепленный с ней кожух 2, свободно прокручивающийся относительно аналогичной второй полумуфты 4, жестко соединенной с ведомым валом 5. Жидкость небольшой вязкости заполняет пространство между полумуфтами. Вследствие разности скоростей ведомого и ведущего валов под действием разности центробежных сил осуществляется круговая циркуляция жидкости в направлении, показанном на рисунке стрелками. Возникающие при этом кориолисовы силы осуществляют передачу крутящего момента /1/.

Демпфирующая сила в поглотителе (рис. 4.28, г) возникает при перетекании масла через малые отверстия при колебаниях диафрагмы 1 относительно заполненного маслом и свободно насаженного кожуха /1/.

4.7.Ударные гасители колебаний

Впоследние годы начинают получать распространение нелинейные гасители колебаний, и в частности ударные гасители колебаний.

Нелинейный гаситель колебаний не может осуществить полную

Уменьшая колебания на частоте внешнего воздействия, нелинейный гаситель возбуждает вместе с тем высокочастотные колебания системы. Эту особенность нелинейного динамического гашения следует иметь в виду в основном при использовании гасителей существенно нелинейного типа, например ударных /1/.

Для оценки эффективности нелинейных динамических гасителей колебаний помимо информации о динамической податливости или жесткости демпфируемых элементов необходимо знать уровень их колебаний до установки гасителей колебаний. Таким образом, в случае экспериментального определения характеристик демпфируемой системы нужно произвести соответствующие измерения колебаний в условиях нормального функционирования объекта /1/.

Рис. 4.31. Схемы ударных гасителей колебаний

тела о каждый ограничитель за период движения, дающий для таких устройств наибольший эффект. Наряду с этим используют пружинные (см. рис. 4.31, г) и маятниковые (см. рис. 4.31, д) ударные гасители колебаний с соответствующей подвеской гасителя. В таких устройствах реализуют, как

правило, режим односторонних соударений с одним ударом за период. Реже применяют аналогичные устройства двустороннего действия (см.

рис. 4.31, е) /1/.

На рис. 4.32 приведены статические упругие характеристики f(y) перемещения гасителя относительно деформируемой точки А объекта (см. рис. 4.30) для основных вариантов установки гасителей колебаний (а – плавающий гаситель колебаний; б – пружинный односторонний гаситель; в – пружинный двусторонний гаситель колебаний) /1/.

статических характеристик невозможна, поскольку их значения при ударе неоднозначны. Удобным приемом является гармоническая линеаризация обратных функций y=Q(R), характеризующих зависимость относительного смещения от «упругой» реакции

основного тона колебаний в широком

диапазоне частот возмущения /1/: