RU107305U1

RU107305U1 - DYNAMIC VERTICAL OSCILLATOR

Info

Publication number: RU107305U1
Application number: RU2011111911/11U
Authority: RU
Inventors: Яков Львович Либерман; Константин Юрьевич Летнев
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-08-10

Abstract

Динамический гаситель вертикальных колебаний, 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, отличающийся тем, что он 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. A dynamic damper of vertical vibrations, comprising a rod connected to an oscillating object, an elastic membrane fixed perpendicular to its axis and a mass connected to it, an electromagnet fixedly mounted on the rod above the mass, and a frequency sensor, characterized in that it additionally includes first and second two-input blocks of multiplication of electrical signals and a voltage regulator, the output of the frequency sensor is connected to the first and second inputs of the first block of multiplication, the output of the first block of multiplication is connected to the first input of the second multiplication unit, the master is connected to the second input of the second multiplication unit, and the output of the second multiplication unit is electrically connected to the electromagnet.

Description

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.The proposed utility model relates to vibration damping devices in mechanical engineering and can be used to reduce the level of vibration that occurs when working on metalworking equipment, hoisting-and-transport and other machines.

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.Vibration dampers similar to those proposed are known. These include, in particular, the dynamic vibration dampers described in the book: B.P. Barmin. Vibration and cutting conditions. - M.: Mechanical Engineering, 1972. p. 55. The main elements in them are a rod connected with an oscillating object, an elastic membrane fixed perpendicular to its axis, and a mass connected to it. The vibration energy of the object in such vibration dampers is damped due to the fact that the mass inertia force and the force causing the object’s vibrations are directed in the opposite direction.

Известные виброгасители довольно просты, однако надежно они работают только в узком диапазоне возмущающих частот.Known vibration dampers are quite simple, but they work reliably only in a narrow range of disturbing frequencies.

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.The noted drawback is deprived of the dynamic vibration damper protected by the USSR copyright certificate No. 518589, class. F16F 15/02, adopted by us for the prototype. This vibration damper contains a rod mounted on an oscillating object, an elastic membrane connected to it, a mass connected to the rod through the membrane, an electromagnet mounted motionless on the rod above the mass and an electrically connected frequency sensor.

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.To use a vibration damper, the rod is screwed into an oscillating object. Under the influence of vibrations, the frequency sensor generates a voltage proportional to the frequency of the forced vibrations of the object, and supplies it to the electromagnet. The electromagnet begins to act on the mass and together with it creates some deformation of the membrane.

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.By applying additional voltage to the power terminal of the electromagnet and thereby reducing the deformation of the membrane, the frequency of the natural oscillations of the load is set equal to the frequency of the forced oscillations of the object, and thereby provide resonance and the best absorbing ability of the device.

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.If the frequency of the object’s forced oscillations changes, for example, the signal from the frequency sensor changes, the signal from the frequency sensor also changes (increases), the electromagnet reduces the deformation of the membrane (pulls the mass up) and, accordingly, increases the frequency of the natural oscillations of the mass, while maintaining resonance. With a decrease in the frequency of forced oscillations, the deformation of the membrane will increase (the mass will drop somewhat), and the frequency of natural oscillations of the mass on the membrane will accordingly decrease. This ensures the equality of the forced and natural vibration frequencies and maintaining the best vibration-damping ability of the prototype in a wide range of disturbing frequencies.

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_ст на мембране также пропорционально напряжению на выходе датчика. В результате частота собственных колебаний массы f_c, 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:Despite its advantages, the prototype vibration dampener, however, has a significant drawback. Ensuring the equality of forced and natural frequencies of oscillations during its operation is very inaccurate. Because of this, the best vibration damping ability in a wide range of frequencies is not always supported by him. The reason for this is that the frequency sensor generates a voltage proportional to the forced frequency, and this voltage is directly applied to the electromagnet. The latter changes the deformation of the membrane and the static settlement of mass X _st on the membrane is also proportional to the voltage at the output of the sensor. As a result, the frequency of natural vibrations of the mass f _c fixed on the membrane “adjusts” to the frequency of the forced oscillations only approximately. This approximation is due to the fact that in reality (S.P. Alekseev, AMKazakov, NNKolotilov. The fight against noise and vibration in mechanical engineering. - M .: Mechanical Engineering, 1970, p. 109) the relationship between the static sediment mass on the membrane and the frequency of its own oscillations is as follows:

где k - коэффициент, величина которого определяется условиями применения виброгасителя (он может быть как больше, так и меньше 1).where k is the coefficient, the value of which is determined by the conditions of use of the vibration damper (it can be either more or less than 1).

Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, обеспечивающего равенство вынужденных и собственных частот колебаний и поддерживающего наилучшую виброгасящую способность более точно, чем прототип.The objective of the proposed utility model is to create a device that ensures the equality of forced and natural frequencies of oscillations and supports the best vibration damping ability more accurately than the prototype.

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.A solution is achieved in that the interconnection of the frequency sensor and the electromagnet is carried out taking into account the dependence (A). Structurally, this is realized by the fact that the dynamic damper of vertical vibrations (which, in essence, are both the prototype and the proposed device), comprising a rod connected to an oscillating object, mounted an elastic membrane perpendicular to its axis and a mass connected to it, an electromagnet fixedly mounted on the rod above the ground, and the frequency sensor, additionally includes the first and second two-input blocks of multiplication of electrical signals and voltage regulator, the output of the frequency sensor is connected to the first and second odes first multiplier, the first multiplier output is connected to a first input of the second multiplying unit, the dial is connected to a second input of the second multiplier and the output of the second multiplier unit is electrically connected with the electromagnet.

Схема предлагаемого гасителя колебаний приведена на рисунке.The scheme of the proposed vibration damper is shown in the figure.

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.It contains a rod 1, a membrane 2 fixed perpendicular to its axis, a mass 3 fixedly mounted on the membrane 2, an electromagnet 4, a frequency sensor 5 fixed on the rod 1, the first 6 and second 7 two-input units for multiplying electric signals and voltage regulator 8. Sensor output frequency 5 is connected to the first and second inputs of the multiplication unit 6, the output of unit 6 is connected to the first input of the multiplication unit 7, the setter 8 is connected to the second input of the unit 7, and the output of the unit 7 is electrically connected to the electromagnet 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.Before using the device, the rod 1 is screwed into a vertically oscillating object 9 (the sensor 5 can be connected with this object separately). Under the influence of vibrations, the sensor 5 generates a voltage proportional to the frequency of the forced vibrations of the object. This voltage goes to block 6 and increases by a square time.

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.Then it is fed to the first input of the multiplication unit 7 and fed to the electromagnet 4. The electromagnet begins to act on the mass 3 and together with it creates some deformation of the membrane 2. By applying voltage 8 to the second input of the block 7, the natural oscillation frequency of mass 3 is set to equal frequency of forced vibrations of the object. If the frequency of the forced vibrations of the object changes, for example, increases, the square of the signal from the sensor 5 also changes, the electromagnet 4 reduces the deformation of the membrane and, in accordance with (A), increases the square of the frequency of natural vibrations of mass 3. This will ensure more accurate equality than in the prototype forced and natural vibration frequencies and more accurate maintenance of the best vibration-damping ability of the device in a wide range of frequencies.

Claims

A dynamic damper of vertical vibrations, comprising a rod connected to an oscillating object, an elastic membrane fixed perpendicular to its axis, and a mass connected to it, an electromagnet fixedly mounted on the rod above the mass, and a frequency sensor, characterized in that it further includes a first and a second two-input blocks of multiplication of electrical signals and a voltage regulator, the output of the frequency sensor is connected to the first and second inputs of the first block of multiplication, the output of the first block of multiplication is connected to the first input of the second multiplication unit, the master is connected to the second input of the second multiplication unit, and the output of the second multiplication unit is electrically connected to the electromagnet.