Predavanja Prigušenje i njegove karakteristike. Eksperimentalne metode za određivanje karakteristika prigušenja - Dokument

Jaka hidrodinamička preopterećenja, ili jednostavnije, udari valova na dno, postali su jedan od glavnih problema moderne brodogradnje, koji koče rast brzina. Kreatori gliserskih čamaca velike brzine borili su se protiv prekomjernog preopterećenja uglavnom u dva smjera: tražili su konture trupa koje bi ublažile snagu udara smanjujući površinu dna koje dodiruje vodu i dajući mu klinasti poprečni presjek. , ili su nastojali podići trup iznad grebena valova, otkinuti dno s površine vode. Kao rezultat razvoja prvog pravca, pojavile su se konture tipa „duboka V“, katamarani, saonice Fox, „Morski nož“ itd.

Ali oba ova smjera u dizajnu planskih brodova povezana su sa značajnim troškovima energije. Da bi se postigla velika brzina, i duboki V čamac i hidrogliser ili lebdjelica zahtijevaju dodatnu snagu motora u usporedbi s tradicionalnim tipovima čamaca s niskim dnom.

U međuvremenu, još uvijek postoji način da se smanji sila hidrodinamičkih udara u dnu, što ne zahtijeva povećanje snage motora ili jačanje strukture trupa. Njegova suština leži u korištenju amortizacije, prigušivanju udarnih opterećenja uz pomoć elastičnih strukturnih elemenata unesenih u tijelo. Prilikom prigušenja sila udara se smanjuje zbog povećanja vremena djelovanja povećanog hidrodinamičkog pritiska na dno. Veličina preopterećenja, mjerena brojem g – ubrzanjem slobodnog pada tijela – gotovo je direktno proporcionalna vremenu djelovanja pritiska na čamac. Dakle: elastični strukturni elementi omogućuju smanjenje preopterećenja na trupu čamca za rendisanje pri plovidbi u teškoj vodi za gotovo 2 puta u usporedbi s trupom s tradicionalnom "krutom" strukturom.

Autori su izvršili niz projektnih studija prigušnih elemenata koji se mogu uspješno koristiti za trupove rekreacijskih, turističkih i sportskih plovila. U nekim slučajevima omogućavaju izradu lakšeg i jeftinijeg tijela, koje će zahtijevati manji materijalni i radni intenzitet za njegovu proizvodnju od serijskih dizajna.

Jedna od mogućih opcija za tijelo "elastičnog" dizajna, koju su predložili autori, prikazana je na Sl. 1 (vidi sertifikat o autorskim pravima br. 1070048, objavljen u “Biltenu pronalazaka” br. 4 1984). Prigušenje nastaje ugradnjom šupljih kockastih elemenata u spone između dva sloja elastičnih traka. Zahvaljujući elastičnom dizajnu, dno sponsona prati profil valova, što smanjuje prskanje i čini kotrljanje glatkijim.

Pramčani kraj plovila je uski središnji trup 1, koji se pretvara u monoskiju 2 i ima bočne sponsone 3, koji na krmi glatko prelaze u trup oštrih obraza. U srednjem dijelu, sponsoni su ispunjeni kockastim vodonepropusnim elementima 5, koji su u gornjem i donjem dijelu povezani elastičnim trakama 6 (moguća je upotreba gumica ojačanih čeličnom gajtanom). Kockasti elementi se mogu pomicati u bočnim vodilicama 7 sponsona u okomitom smjeru. Na vrhu su kubični elementi opružni amortizerima 8. Krajevi donjih fleksibilnih traka 6 su čvrsto pričvršćeni za sponsonu liniju, dok u gornjim ostaju slobodni.

U slabim talasima udarci će biti mali; valovi, koji djeluju na elastičnu traku 6, će prenijeti energiju udara kroz elemente 5 do opružnih amortizera 8.

U slučaju većeg mora, istovremeno sa elastičnim sponsonima, u rad će stupiti i središnji trup 1, koji ima konture dna sa povećanim nagibom na nosu. Elastični sponsoni apsorbiraju energiju udara u početnom trenutku i sprječavaju da središnji trup značajno uroni u val, smanjujući ukupni otpor plovila. Elastične trake prate profil talasa, opružni amortizeri apsorbuju energiju vibracija elemenata. Ovo, u kombinaciji s uskim središnjim trupom koji se pretvara u monoski, omogućit će rad plovila na otvorenom moru velikom brzinom. Smanjenjem udarnih opterećenja može se smanjiti veličina jakih spojeva trupa. Čak i ako to ne dovodi do uštede na težini, kompenzira težinu fleksibilnih konstrukcija.

Ovo tehničko rješenje je posebno pogodno za rendisanje trimarana i katamarana. Istina, dobro poznati nedostatak je teškoća korištenja volumena šupljih prigušnih elemenata, koji zauzimaju dio ukupne korisne zapremine tijela.

U drugoj izvedbi, elastični element je izrađen u obliku uzdužnih nabora u bočnom metalnom kućištu (V.S. br. 1088982, objavljeno u Biltenu br. 16, 1984.). Valoviti umetak se proteže po cijeloj dužini bočne strane, počevši od pramčane četvrtine, nabori su ispunjeni elastičnim materijalom (sl. 2).

Donja obloga je ojačana uzdužnim ukrućenjima, za koje su oslonci flore 3, koje su pričvršćene za donju ploču bočne oplate 4 ispod valovitog umetka 5. Iznad umetka, bočna obloga je ojačana uzdužnicom 7 i pop podignuti okviri 8.

Hidrodinamički udari, koje opažaju donje ploče, prenose se na podove i, prema tome, na bočne obloge. Većina energije udarca se apsorbuje tokom deformacije bočnih umetaka 5 i elastičnog punila 6. Zahvaljujući „usklađenosti” donje kože, opterećenja koje ona doživljava su manja nego kod krute konstrukcije, a čamac može razviti veća brzina na uzburkanom moru bez opasnosti od oštećenja trupa.

Ova opcija je najperspektivnija za male motorne čamce i glisere. Njegovu implementaciju ne ometaju nikakve tehničke poteškoće - dovoljno je utisnuti uzdužne nabore s određenom krutošću u bočnu kožu. Opisani izum korišten je, na primjer, u razvoju modernizirane verzije motornog čamca Neman-Sport (), čija su preliminarna ispitivanja prototipa pokazala primjetno poboljšanje performansi (prvenstveno udobnosti pri plovidbi po nemirnom moru) u odnosu na osnovni model.

Za motorne čamce i čamce može se preporučiti i ugradnja fleksibilnih uzdužnih ukrućenja (V.S. br. 1100000, „Bilten“ br. 19.) Kako su eksperimentalne studije pokazale, smanjenjem krutosti uzdužnih rebara, hidrodinamički pritisak na dno pri ravnom udaru se smanjuje za 50-60 % u odnosu na tradicionalni uzdužni dizajn. To vam omogućava da smanjite veličinu jakih spojeva donjeg poda i, iskreno, debljinu vanjske kože za 30%.

Savitljiva uzdužna rebra izrađena su u obliku štancanja od tankog aluminijskog lima profila u obliku slova C koji su međusobno povezani elementima za amortizaciju (Sl. 3, a). Razvoj takvog dizajna je upotreba elemenata u obliku slova C koji apsorbiraju udarce u kombinaciji s valovitom donjom oblogom (V.S. br. 1106724, "Bilten" br. 29, 1984.). Ovdje se hidrodinamička opterećenja, koja percipira valovita donja obloga, prenose na amortizere u obliku slova C, koji su oslonci za nabore na poprečnim podovima 6 (sl. 3, b). Zauzvrat, flore imaju oslonce na tetivama 6 i kobilici 7.

Zbog elastičnosti ploča u obliku slova C 4 i elastičnih brtvi 5 postavljenih između njih, u trenutku hidrodinamičkog udara na val dolazi do elastične deformacije donje obloge. Brtve 4 mogu biti izrađene od sintetičke gume i ojačane čeličnom gajtanom. Zbog elastične deformacije donje oplate, veličina napona koji djeluju u oplati i skup naprezanja se smanjuju za polovicu.

Iznad su predstavljena samo opća tehnička rješenja problema povećanja pouzdanosti i smanjenja težine trupa motornih i gliserskih čamaca. Još uvijek je pred nama mukotrpan eksperimentalni rad, čiji će rezultati omogućiti stvaranje pouzdane metode za odabir veličine veza tijela, uzimajući u obzir usklađenost elastičnih elemenata.

4. Zaštita konstrukcija pomoću amortizera i amortizera

Ako blok smatramo krutim tijelom koje se ne može deformirati, tada se prilikom ugradnje na amortizere dobiva oscilatorni sistem, koji obično ima šest stupnjeva slobode. Obično se razmatra samo jedan stepen slobode - u pravcu koji je najopasniji sa stanovišta spoljašnjih uticaja. Tada je rezonantna frekvencija u 0 određena formulom (1). Ova frekvencija je obično prilično niska i ne prelazi 100 Hz. U ovom slučaju se ispostavlja da je cijeli frekvencijski raspon vanjskih smetnji iznad u 0. I to samo pod uslovom

utiče na zaštitni efekat amortizera. Amplituda vibracija bloka smanjuje se za faktor k u poređenju sa amplitudom vibracije tačaka pričvršćivanja amortizera na izvor vibracija

Činjenica da hardverski blok nije apsolutno krut i da se sam deformira kada dođe do vibracija na amortizerima, praktički malo utječe na zaštitna svojstva amortizera, a osim toga, ovaj učinak je pozitivan, budući da se ugradnjom mekšeg bloka na amortizer apsorberi smanjuju rezonantnu frekvenciju f 0 . S druge strane, postavljanje konstrukcije na amortizere mijenja rezonantne frekvencije same konstrukcije. Sve rezonantne frekvencije postaju nešto niže. Želja za poboljšanjem efikasnosti amortizera dovela je do izuma mnogih različitih dizajna amortizera:

1. Amortizeri sa dodatnim oprugama (sl. 4). Dodatne opruge imaju kraću dužinu od glavne opruge i stupaju u akciju kada se amplituda vibracije poveća. Rezultat je nelinearna stepenasta karakteristika krutosti. Dodatne opruge se mogu ugraditi ili pored glavne ili unutar nje.

2. Amortizeri sa konusnim oprugama, koji vam omogućavaju glatku promjenu krutosti sa povećanjem napetosti i kompresije (slika 5). U takvim oprugama, vanjski zavojnici, koji imaju veći promjer, imaju manju krutost. Stoga, uz malu kompresiju, rade samo ovi veliki zavoji. Kako se kompresija povećava, veći zavojnici dodiruju donju krutu površinu, a gornji zavojnici manjeg promjera i veće krutosti počinju se sabijati. Budući da amortizer ima početnu kompresiju pod djelovanjem mase bloka, sličan proces se događa kada se amortizer rastegne, kada se prvo počnu rastezati zavoji manjeg promjera, a zatim većeg. Kao rezultat toga, kada se rastegne, krutost se postupno smanjuje.

3. Amortizeri sa žičanom oprugom (mrežastim) (slika 6), dobijeni presovanjem elastičnog elementa iz tanke spirale. Materijal spirale je tanka žica od legiranog čelika ili berilijum bronze. Trenje žice tokom deformacije elastičnog elementa stvara velike gubitke energije u elastičnom elementu. Pri velikim deformacijama, kao što je napetost, pojedinačne spirale se povlače u jednom smjeru. U ovom slučaju, dobijena slika je ista kao kod deformisanja materijala sa dugim vlaknima, kao što je guma. Stoga se materijal elastičnog elementa mrežastog amortizera počeo zvati metalna guma.

Glavni nedostatak metalne gume je nestabilnost njenih elastičnih svojstava tokom vremena. Stoga industrija proizvodi opružno-mrežaste amortizere (slika 7), u kojima ulogu elastičnog elementa ima opruga 1, a ulogu amortizera metalna guma 2.

4. Kabelski amortizeri. Metalni kabel ili konopac, upleten od mnogo tankih niti, kada je rastegnut, a posebno kada je savijen, ima svojstva elastičnog tijela s velikim gubicima energije zbog trenja između pojedinačnih niti. Ova svojstva uvelike variraju ovisno o materijalu jezgri, njihovom promjeru, načinu proizvodnje kabela i načinu korištenja kao amortizera. Zbog toga je moguć veliki izbor dizajna i karakteristika kablovskih amortizera (slika 8).

Imajte na umu da svi amortizeri koji koriste trenje između metalnih dijelova imaju nedostatak što se metali troše, stvarajući metalnu prašinu. Stoga se moraju poduzeti mjere opreza kako bi se spriječilo da ova prašina dospije u električne krugove.

5. Kada je masa blokova bila mala, počeli su se koristiti amortizeri sa raspoređenim parametrima. Takvi amortizeri i amortizeri mogu se smatrati jastučićima za apsorpciju udaraca, kao i punjenjem i punjenjem opreme raznim sintetičkim materijalima. Zaptivke koje apsorbuju udarce se koriste za zaštitu kako celih blokova (slika 9) tako i pojedinačnih delova unutar bloka (slika 10) od udara i vibracija.

Visoki zahtjevi se postavljaju na materijal jastučića koji apsorbiraju udarce. Prvo, materijal mora imati dobra elastična svojstva, tj. treba u potpunosti vratiti svoj oblik nakon uklanjanja tereta i treba biti dovoljno mekan i elastičan. Drugo, mora imati velike gubitke energije zbog unutrašnjeg trenja. Ovi gubici zavise od unutrašnje strukture supstance što je složenija makroskopska struktura, gubici su veći. Treće, materijal mora imati visoku otpornost na habanje. Posebno treba dobro odolijevati habanju.

Postoje stotine različitih materijala koji se koriste u različitim dizajnima, ali čini se da su pjena, pjena i guma najpouzdaniji materijali.

Prilikom stvaranja različitih amortizera, dizajneri su nastojali osigurati, prvo, nelinearnu karakteristiku elastičnosti i, drugo, velike gubitke energije zbog trenja.

Nelinearnost karakteristike sila-deformacija amortizera je korisna iz tri razloga.

Prvo, omogućava vam da smanjite dimenzije amortizera. Činjenica je da "meki" amortizeri imaju odličan učinak na zaštitu konstrukcije. Ali što je manja krutost, to je veće kretanje amortizera pod djelovanjem istih sila. U projektu je potrebno izdvojiti značajan prostor za zaštitne uređaje. Da biste izbjegli udare, potrebno je povećati dimenzije amortizera. Ugradnja dodatnih kratkih opruga (vidi sliku 4) ili konusne opruge (vidi sliku 5) omogućava, kako se amplituda vibracije povećava, da se uključe dodatne krutosti i na taj način ograniče amplitude vibracija, sprječavajući udare na limitatore kretanja.

Drugo, kretanje bloka na nelinearnim amortizerima je složenije - nesinusoidno u vremenu. Takvo periodično složeno kretanje može se predstaviti kao superpozicija nekoliko harmonijskih komponenti. Dakle, pri zamjeni linearnog amortizera nelinearnim, pored glavne niže harmonijske komponente vibracija, čija je frekvencija jednaka frekvenciji vanjskih utjecaja, pojavljuju se viši harmonici. Pobuđivanje ovih harmonika troši dio energije koja se prenosi kroz amortizere iz izvora vibracije. To znači da manji dio energije ostaje za pobuđivanje oscilacija nižeg harmonika. Rezonantni fenomeni se ne razvijaju tako intenzivno kao kod linearnih amortizera. Visokofrekventni harmonici koji nastaju brzo slabe zbog gubitaka energije zbog trenja u amortizerima. Ovaj gubitak energije je veći što je frekvencija veća.

Treće, ako postoje rezonantne frekvencije strukture u ovom rasponu, tada počinju da se razvijaju rezonantne oscilacije. U ovom slučaju ponekad govore o tranziciji kroz rezonanciju. U stvarnosti, rezonancija jednostavno nema vremena da se u potpunosti razvije, jer je za to teoretski potrebno beskonačno vrijeme. Ali čak i takva razvojna rezonanca može dovesti do kvarova opreme i kvarova.

Automatska komunikacijska upravljačka jedinica

Sekundarni izvor napajanja VIP–24V–3.5A

Radio elektronika i kompjuterska tehnologija koriste se u gotovo svim sektorima nacionalne privrede za obavljanje sličnih poslova – prikupljanja, obrade i izdavanja informacija...

Metode i sredstva zaštite elektronskih uređaja od udarnih uticaja

Svrha proračuna je odrediti statička opterećenja na amortizerima i odabrati njihove veličine. 1. Proračun počinje pronalaženjem položaja centra mase bloka. Za svaku funkcionalnu jedinicu i velike dijelove uključene u blok...

Projekat kablovske linije za automatizaciju, telemehaniku i komunikacije na deonici Istočnosibirske železnice "Irkutsk - Čeremhovo"

Kablovi su zaštićeni od udara groma bakrenim, bimetalnim ili čeličnim kablovima. Kablovi se polažu iznad kabla na dubini koja je jednaka polovini dubine njegovog položaja, ali ne manje od 0,4 m. Razmak između kablova je 0,4...1,2 m.

Drenažni zavojnici (DC) su dizajnirani da obezbede istovremeni rad odvodnika uključenih u žice telefonskog kola...

Projekat kablovske linije za automatizaciju, telemehaniku i komunikaciju na deonici pruge Bogotol – Ačinsk – Krasnojarsk

Drenažni zavojnici (DC) su dizajnirani da obezbede istovremeni rad odvodnika uključenih u žice telefonskog kola...

Projekat kablovske linije za automatizaciju, telemehaniku i komunikaciju na pruzi Habarovsk – Rozengartovka

Kablovi su zaštićeni od udara groma bakrenim, bimetalnim ili čeličnim kablovima. Kablovi se polažu iznad kabla na dubini koja je jednaka polovini dubine njegove lokacije, ali ne manje od 0,4 m (album crteža, list 6)...

Drenažni zavojnici (DC) su dizajnirani da obezbede istovremeni rad odvodnika uključenih u žice telefonskog kola...

Projekat kablovske linije AT i C na deonici pruge Filonovo–Ilovlja

Kablovi su zaštićeni od udara groma bakrenim, bimetalnim ili čeličnim kablovima. Kablovi se polažu iznad kabla na dubini koja je jednaka polovini dubine njegove lokacije, ali ne manje od 0,4 m (album crteža, list 6)...

Drenažni zavojnici (DC) su dizajnirani da obezbede istovremeni rad odvodnika uključenih u žice telefonskog kola...

Projekt kablovske linije AT i C na željezničkoj dionici Khabarovsk-Rozengartovka

Kablovi su zaštićeni od udara groma bakrenim, bimetalnim ili čeličnim kablovima. Kablovi se polažu iznad kabla na dubini koja je jednaka polovini dubine njegove lokacije, ali ne manje od 0,4 m (album crteža, list 6)...

Dizajniranje digitalnog filtera baziranog na signalnom procesoru 1813BE1

Prilikom izračunavanja y(nT) pomoću OBFT algoritma, početna sekvenca je Y(jk) - uzorci izlaznog signala u domenu frekvencije Y(jk) se nalaze iz relacije: Uzorci X(jk) i H(jk ) definisani su gore. Nakon proračuna imamo: Y(jk) = (4,3124; 2,5222-j3,4214; -0,9033-j0...

Predavanje 1. Dinamičke karakteristike konstruktivnih elemenata,

svesti na sisteme sa jednim stepenom slobode

Pregled predavanja

Prigušenje i njegove karakteristike.

Eksperimentalne metode za određivanje karakteristika prigušenja.

Faktori koji utječu na svojstva prigušenja materijala.

Prisilne oscilacije jednomasnog sistema.

Ponašanje sistema u privatnom regionu, frekvencijski odziv i fazni odziv.

1. Prigušenje i njegove karakteristike

Proučavanje strukturne dinamike je od velike važnosti za razumijevanje i procjenu karakteristika performansi bilo kojeg proizvoda. Dobre dinamičke karakteristike su osnova za kontinuiran i zadovoljavajući rad. Analiza dinamičkih svojstava konstrukcije neophodna je za procjenu njenih karakteristika i zamora materijala. Najvažnija karakteristika sistema je prigušivanje. U uslovima rezonancije, ponašanje sistema i faktor kvaliteta određuju samo njegova svojstva prigušenja. U rezonanciji, sistem se ponaša kao "čisti" prigušivač. Prigušivanje je svaki efekat koji rasipa energiju sistema.

Oscilacije realnog sistema uzrokovane jednim poremećajem postepeno nestaju. Razlog slabljenja, pored gasnodinamičkog otpora, su i sile neelastičnog otpora uzrokovane unutrašnjim trenjem u materijalu oscilirajuće konstrukcije, trenjem u kinematičkim parovima i osloncima, te trenjem sa vanjskom okolinom. Ove sile uzrokuju disipaciju (disipaciju) mehaničke energije. Sposobnost sistema da apsorbuje energiju ciklične deformacije naziva se kapacitet prigušenja.

Kapacitet prigušenja određuje prigušenje slobodnih vibracija i ograničenje amplitude rezonantnih vibracija sistema i njegovih elemenata, što je jedan od glavnih faktora dinamičke čvrstoće vibrirajućih elemenata i stabilnog rada mikrosistemskih uređaja i mikrouređaja.

Sile neelastičnog otpora povezane su sa brzinama v tačke sistema, a da bi ih opisali koriste zakon stepena

Gdje k 1 ,n- iskusni redovni.

At n= 1 izraz (1) opisuje linearni otpor.

Zbog unutrašnjeg trenja prilikom cikličke deformacije materijala, uočava se odstupanje od Hookeovog zakona, tj. odnos između naprezanja i deformacije nije opisan linearnim odnosom, već dvije krivulje koje formiraju histereznu petlju. To vrijedi i za vezu između opterećenja P na sistem i odgovarajuće kretanje x (Sl. 1).

Fig.1 . Histerezna petlja

Mjera disipacije energije tokom oscilacija po ciklusu je površina petlje histereze  W, koji je određen samo amplitudom pomaka i opisan je zavisnošću

Gdje - amplituda pokreta; k 2 ,n- konstantan, ovisno o materijalu i vrsti konstrukcije.

Za vrijeme uzdužnih i savijajućih vibracija, normalna naprezanja  u viskoelastičnim materijalima povezana su s relativnom deformacijom  jednakošću

pri torzionim vibracijama tangencijalni naponi  su predstavljeni u obliku

Gdje , G - moduli elastičnosti i smicanja; ,  - linearne i ugaone deformacije; b- koeficijent prigušenja.

Razmotrimo slobodne vibracije jednomasnog sistema sa linearnim otporom na primjeru viskoelastičnog modela prikazanog na slici 2. Uzimajući u obzir elastične sile kx i linearnog viskoznog otpora, diferencijalna jednadžba kretanja mase ima oblik

Gdje m- težina; b- koeficijent prigušenja u sistemu; k - krutost ovjesa elastične mase; x- kretanje.

Fig.2. Model viskoelastičnog tijela

Označimo i b/ 2m = n. Evo koeficijenta n karakteriše smanjeno prigušenje u sistemu, ne treba ga mešati sa eksponentom u jednadžbi (1) i (2).

Zapišimo diferencijalnu jednačinu (4) u obliku

gdje je prirodna kružna frekvencija sistema ( ) ;  - relativni koeficijent prigušenja ().

Opšte rješenje jednadžbe (5), uz primjenu nejednakosti, može se predstaviti u obliku

Gdje X  - početna amplituda i fazni ugao, respektivno; - kružna frekvencija prigušenih oscilacija; n- smanjeno prigušivanje; t- vrijeme.

Kriva oscilovanja je prikazana na slici 3, gde je vidljiva prigušena priroda procesa sa kružnom frekvencijom.

Fig.3 . Kriva prigušenih oscilacija

Razmotrimo uzastopna odstupanja koja odgovaraju onim vremenskim trenucima kada:

Gdje t 1 - vrijeme koje odgovara prvom najvećem odstupanju; T- trajanje jednog oscilatornog ciklusa,

Odnos dvije uzastopne vrijednosti amplitude vrha ostaje konstantan u svakom trenutku:

Dakle, za bilo koju vrijednost i jednakost je istinita

Magnituda nT = naziva se dekrement prigušenja logaritamskih oscilacija i koristi se kao karakteristika svojstava prigušenja oscilatornog sistema.

Bez obzira na prirodu gubitaka energije za glavnu karakteristiku svojstava prigušenja mehaničkih sistema pri datoj amplitudi a stabilne oscilacije se smatraju relativnom disipacijom energije

gdje je ireverzibilno disipirana energija po ciklusu oscilovanja; - amplitudna energija elastične deformacije.

Iz (6) je jasno da je relativna disipacija energije dvostruko veća od logaritamskog dekrementa.

Faktor kvaliteta sistema Q izražava se kao omjer maksimalne rezonantne amplitude oscilacija sistema i njegove deformacije od djelovanja statičke pokretačke sile. Magnituda Q–1, njegovo inverzno, naziva se unutrašnje trenje.

Tokom vibracija u viskoelastičnim materijalima, uočava se fazni pomak između naprezanja i deformacije pod određenim uglom  . Napon se može predstaviti kao zbir dvije komponente (slika 4), gdje je j- imaginarna jedinica. Komponenta se poklapa u smjeru s deformacijom i povezana je s elastičnom energijom tijela. Komponenta vodi deformaciju za 90 i povezana je sa gubitkom energije. Stoga se tangenta faznog pomaka tg, koja se naziva i tangenta gubitka, često koristi za karakterizaciju svojstava prigušenja materijala.

Fig.4. Vektorski dijagram napona

Navedene karakteristike prigušenja povezane su jedna s drugom sljedećim odnosima:

Primjer. Odrediti logaritamski dekrement i promjenu prirodne kružne frekvencije zbog prigušenja, ako se tokom jednog oscilatornog ciklusa amplituda oscilacija elastičnog sistema prepolovi.

Koristeći formulu (6) nalazimo logaritamski dekrement oscilacija

odakle određujemo smanjeno prigušenje

Iz ove jednačine nalazimo da je smanjeno prigušenje vrlo malo u poređenju sa prirodnom kružnom frekvencijom sistema: .

Odredimo prirodnu kružnu frekvenciju prigušenih oscilacija

što se razlikuje za 0,6% od frekvencije neprigušenih oscilacija.

2. Eksperimentalne metode za određivanje karakteristika prigušenja

Rješavanje praktičnih problema o vibracijama zahtijeva pouzdane informacije o karakteristikama strukturnog prigušenja, koje se mogu precizno dobiti samo eksperimentalnim putem.

Metoda slobodnih prigušenih oscilacija najčešće korišteni zbog jednostavnosti eksperimenta. Metoda uključuje dobijanje oscilograma slobodnih prigušenih oscilacija mehaničkog sistema. Prema stopi smanjenja amplitude A vibracije određuju relativnu disipaciju energije

Gdje X i i - dvije sljedeće amplitude na početku i na kraju, respektivno i- th period oscilovanja.

Pri konstruisanju omotača prigušenih oscilacija X(N) (Sl.5) vrijednost logaritamskog dekrementa striktno odgovara 0,5 X. Za bilo koji nivo slabljenja i bilo koju zavisnost od amplitude, logaritamski dekrement je određen formulom

gdje je broj ciklusa u području ispod tangente povučene na omotač u tački sa razmatranom amplitudom.

Sl.5. Određivanje dekrementa iz omotača prigušenih oscilacija

Metoda rezonantne krive zasniva se na dobijanju eksperimentalne amplitudno-frekventne karakteristike - amplitudske zavisnosti A pomicanje (deformacija) stacionarnih oscilacija od frekvencije  harmonijske pobude (slika 6). Osobine prigušenja sistema ocjenjuju se širinom vrha ili doline.

Fig.6. Amplitudno-frekvencijska karakteristika oscilatornog sistema

Za linearne sisteme i nivoi rezonantnog vrha  koji se koriste u praksi = 0,5 i  = 0,707 (vidi sliku 6), sljedeći izrazi se koriste za logaritamski dekrement oscilacije koji odgovara frekvenciji rezonantne oscilacije sistema:

gdje je rezonantna frekvencija;   je širina rezonantnog vrha na nivou  njegove visine.

3. Faktori koji utječu na svojstva prigušenja materijala

Tehnički materijali, u većoj ili manjoj mjeri, apsorbiraju energiju cikličke deformacije, pretvarajući je u toplinu, koja se zatim raspršuje. Kapacitet prigušenja konstruktivnih materijala razmatra se kao nezavisna karakteristika, određena eksperimentalno uzimajući u obzir stvarne tehnološke i operativne faktore. Poznati konstrukcijski materijali se prilično značajno razlikuju u kapacitetu prigušenja (za tri reda veličine). Slijede približne maksimalne vrijednosti smanjenja logaritamskih vibracija za različite materijale pri amplitudi naprezanja jednakoj jednoj desetini granice popuštanja datog materijala, na sobnoj temperaturi:

Metalni materijali

Legure magnezija 0,13…0,3

Legure mangan-bakar 0,10…0,25

Legure nikl-titanijuma 0,10…0,15

Legure kobalt-nikl 0,06…0,12

Legure bakra i aluminijuma 0,04…0,1

Kromirani čelik 0,01…0,04

Ugljični čelik 0,002…0,01

Legure aluminijuma 0,001…0,01

Mesing i bronza 0,001…0,003

Legure titanijuma 0,005…0,0015

Nemetalni materijali

Punjena guma 0,1…0,5

Najlon 0,25…0,45

Fluoroplast 0,17…0,45

Polipropilen 0,36…0,40

Polietilen 0,26…0,39

Pleksiglas 0,14…0,28

Pjenasta plastika 0,06…0,24

Epoksidne smole 0,06…0,18

Tekstolit 0,04…0,12

Fiberglas 0,02…0,10

Rezultati istraživanja pokazuju da svojstva prigušenja materijala zavise od mnogih faktora: hemijskog sastava i strukture materijala; amplitude cikličke deformacije (naprezanja) i nehomogenost naponskog stanja; temperatura i toplinska obrada; statička napetost i vanjsko magnetsko polje; preliminarna plastična deformacija itd.

Opći obrazac za većinu materijala je povećanje svojstava prigušenja s povećanjem temperature, amplitude cikličkih naprezanja i veličine zone visokog naprezanja.

4. Prinudne oscilacije jednomasnog sistema

Konstruisaćemo matematički model sistema sa jednom masom pod kinematičkom pobudom koristeći drugi Newtonov zakon. Prisilne oscilacije mase opisane su jednadžbom kretanja koja se dobije zbrajanjem sila inercije, prigušenja, elastičnosti i pobude (slika 2):

Gdje x- kretanje mase u odnosu na bazu; - kretanje baze.

Nakon transformacije, jednadžba kretanja ima oblik

gdje je smanjeno prigušenje, ; - prirodna kružna frekvencija SE, - krutost elastičnog elementa.

Prilikom rješavanja jednačine (7) ona ima oblik

,

gdje je amplituda prigušenih i prisilnih oscilacija; - početna faza prirodnih prigušenih oscilacija i fazni ugao; - kružna frekvencija prisilnih oscilacija.

Pomaci nakon prigušenja prirodnih oscilacija inercijalne mase opisani su jednadžbom

gdje je  1 koeficijent neusklađenosti frekvencija, ; - koeficijent relativnog prigušenja, ; K d - dinamički koeficijent; - statičko pomeranje inercijalne mase pod uticajem inercijalne sile.

Fazni ugao  je određen formulom

Posljednje dvije jednačine su amplitudno-frekvencijska (AFC) i fazno-frekvencijska (PFC) karakteristike sistema.

5. Ponašanje sistema u privatnom regionu, frekvencijski odziv i fazni odziv

Slučaj kada se frekvencija vanjskih utjecaja poklapa sa frekvencijom slobodnih oscilacija (prirodna frekvencija) naziva se rezonancija. Najnepovoljnije za rad proizvoda su rezonantne mehaničke vibracije. U rezonantnim modovima, amplituda vibracija elemenata sistema i njihova preopterećenja naglo se povećavaju i nastaju opasna naizmjenična naprezanja u dijelovima konstrukcije. U nedostatku viskoznih sila otpora u slučaju rezonancije, amplituda prisilnih oscilacija, koja se vremenom povećava, teži ka beskonačnosti. Ovo se objašnjava činjenicom da ako se vibracije javljaju sa svojom frekvencijom, tada su inercijalne sile uravnotežene kvazielastičnim silama pri bilo kojoj amplitudama vibracija. Uznemirujući faktori postaju neuravnoteženi i povećavaju amplitudu oscilacija.

Grafičko rješenje jednačine (7) prikazano je na slici 7 u obliku frekvencijskih karakteristika. Statički pomak sistema (at ) određen je samo krutošću elastičnog elementa k.

Na niskim frekvencijama odgovor, određen prvenstveno krutošću, je u fazi sa vanjskom pobudom.

Fig.7. Amplitudno-frekventne (a) i fazno-frekventne (b) karakteristike

Pronalazak se može koristiti u oblasti mašinstva za apsorpciju i smanjenje udarnih opterećenja. Prigušivač sadrži šipku 2 na kojoj je montiran rezni uređaj, koji se sastoji od potporne čahure 5, glave reza 7 i čahure 10 od plastičnog materijala postavljene između njih. Na kraju 8 glave rezača 7, u kontaktu sa čahurom 10, nalaze se klinasti zupci 9, a čaura 10 je opremljena prstenastom obujmom 11. Kada radi amortizer, zupci 9 glave rezača 7 odrezati rame 11 čahure 10, smanjujući udarna opterećenja koja djeluju na prigušeni predmet. Tehnički rezultat sastoji se u povećanju energetskog intenziteta amortizera, eliminaciji njegovog zaglavljivanja kada je prigušeni objekt podložan opterećenjima usmjerenim pod kutom i održavanju kapaciteta prigušivanja uređaja pod opetovanim udarnim opterećenjima. 2 plate f-ly, 3 ill.

Pronalazak se odnosi na oblast mašinstva i može se koristiti u projektovanju uređaja za apsorpciju i smanjenje udarnih opterećenja Poznat je prigušivač koji sadrži cilindrično telo i šipku smeštenu u njemu sa tarnim jastučićima, koji su povezani sa šipkom. i u interakciji sa unutrašnjom površinom karoserije (vidi ac. br. 297518, klasa F 16 F 11/00, 1969. Nedostatak ovog uređaja je nestabilnost karakteristika prigušenja zbog velikih fluktuacija koeficijenta trenja u zavisnosti od). stanje površina koje se trljaju (temperatura okoline, prisustvo kontaminacije na površinama, premazi, maziva, itd.) Kao rezultat analize naučne, tehničke i patentne literature, poznat je uređaj za apsorpciju energije udara automobil je usvojen kao prototip uređaja za koji se tvrdi da sadrži cilindrično tijelo i šipku i uređaj za rezanje koji se nalazi u njemu, a koji se sastoji od glave za sečenje fiksno pričvršćene na šipku i skupa reznih elemenata koji su u interakciji s unutrašnjom površinom šipke. tijelo (vidi. Francuski patent br. 2137258, kl. F 16 F 7/00, 1972 - prototip). Nedostaci ovog uređaja su i nestabilnost svojstava prigušenja, moguće zaglavljivanje reznih elemenata u tijelu cilindričnog tijela zbog neravnomjernosti i nesigurnosti dubine urezivanja reznih elemenata u bočnu površinu tijela, posebno pod udarnim opterećenjima koja djeluju pod uglom na prigušenu konstrukciju, jer glava noža uređaja za rezanje je čvrsto postavljena na šipku. Zaglavljivanje može dovesti do gubitka prigušnih svojstava uređaja, pa čak i do loma reznih elemenata kada se urežu u tijelo. Ovaj prigušivač ima relativno nizak energetski intenzitet zbog ograničenog hoda reznih elemenata duž ose karoserije i značajnog otpora metala tijela (iako plastičnog) na prodiranje reznih elemenata u njega smanjuje opterećenja samo pri jednom udaru i ne može smanjiti ponovljena opterećenja oscilatorne prirode, koja se obično javljaju nakon prvog udara, maksimalne vrijednosti amplitude Svrha predloženog uređaja je postizanje stabilnijih svojstava prigušenja u odnosu na prototip, povećanje energije intenziteta prigušivača i proširiti obim njegove primjene (sposobnost smanjenja oscilatornih opterećenja i opterećenja koja djeluju pod uglom u odnosu na os prigušivača). materijal se zamjenjuje rezanjem obruča tankih stijenki čahure napravljene od plastičnog materijala, na primjer, legure aluminija poput AMts ili AD. Da bi se to postiglo, uređaj za rezanje koji se sastoji od glave rezača, potporne čahure i čahure izrađene od plastičnog materijala ugrađenog između njih postavlja se na šipku postavljenu na tijelo prigušene konstrukcije. Na kraju glave rezača, u kontaktu sa čahurom od plastičnog materijala, nalaze se klinasti zupci, a na čahuri od plastičnog materijala prstenasti remen ili obruč. Štaviše, glava rezača je ugrađena na šipku koaksijalno sa čahurom od plastičnog materijala, pokrivajući ga zbog većeg prečnika, tj. je centriran duž svog vanjskog prečnika, i, osim toga, ima mogućnost da se kreće u odnosu na njega u aksijalnom smjeru. U početnom položaju klinasti zupci glave rezača se svojim vrhovima (kontaktom) naslanjaju na prstenasti prsten čahure i kada radi amortizer, tj. pod djelovanjem udarnih opterećenja, stupaju u interakciju s njim, naime, izrezuju žljebove u ovratniku čahure i odsjeku ga svojim bočnim površinama, zamjenjujući neizvjesni proces uvođenja reznih elemenata glave rezača u tijelo (prototip) sečenjem obruča čaure sa zupcima glave rezača (predloženi uređaj) omogućava dobijanje stabilnijih i definisanih svojstava prigušenja uređaja. Predloženi uređaj nema mogućnost ometanja, jer čak i pod djelovanjem opterećenja usmjerenih pod kutom prema osi amortizera, cilindrično tijelo glave rezača će se pomicati duž bočne površine čahure pod djelovanjem aksijalne komponente opterećenja. Odabir materijala za čahuru s određenim mehaničkim (plastičnim) svojstvima i debljina njegovog ruba (a samim tim i površina reza zrna) omogućavaju nedvosmisleno određivanje udarne sile koja dovodi do potpunog ili djelomičnog rezanja prstenastog prstena. perla, a promjenom visine i ugla na vrhu klinastih zubaca koji sijeku perlu, moguće je osigurati potreban hod prigušnice za apsorpciju energije udara, čime se osigurava njen neophodan energetski intenzitet praveći žljebove u ovratniku čahure i predugradnjom vrhova klinastih zubaca u ove žljebove poboljšavaju karakteristike amortizera, jer u ovom slučaju, vrhovi zubaca ne prorezuju originalne žljebove (u tom slučaju može doći do neželjenog savijanja i gužvanja kragne), već odmah počinju odsijecati kragnu čahure svojim bočnim površinama („čisti“ Prisustvo tlačne opruge u predloženom uređaju, ugrađene na šipku između prigušene konstrukcije tijela i podloške za maticu za pričvršćivanje šipke, osigurava ugradnju (povratak) šipke sa osloncem u prvobitni položaj nakon toga). prvi uticaj na podršku. Ovo omogućava smanjenje ne samo pojedinačnih udarnih opterećenja, već i mogućih ponovljenih opterećenja. Prikazana je varijanta uređaja sa već napravljenim žljebovima u ramenu čahure i sa ugrađenim vrhovima zubaca glodala. Rezanje ramena je moguće nakon prvog udara. Slika 3 prikazuje opšti izgled prigušivača nakon aktiviranja kada je rame čahure potpuno odsječeno (nakon naknadnih ponovljenih udara). i pričvršćen na njega kroz šipku 2 pomoću matice 3 i podloške 4. Jedan kraj šipke 2 je pričvršćen za tijelo 1, a na drugom kraju šipke 6 je postavljen oslonac koji apsorbira udarna opterećenja koja djeluju na konstrukciju Rezni uređaj prigušivača sastoji se od potporne čahure 5, glave rezača 7, na čijem su kraju 8 klinasti zupci 9, i čahure 10 od plastičnog materijala, opremljene prstenastom obujmom 11. čaura 5, glava rezača 7 i čaura 10 su postavljeni na šipku 2, a čahura 10 je postavljena između glave rezača 7 i potporne čahure 5. U ovom slučaju, unutrašnji prečnik glave rezača 7 je veći od vanjskog prečnika čahure 10, tijelo glave rezača 7 pokriva tijelo čahure 10, pri čemu je centrirano duž vanjskog prečnika čahure 10 kako bi se osiguralo ravnomjerno sečenje ruba 11 i osiguralo slobodno kretanje glodala glava 7 u odnosu na (duž) rukavca 10 kada je prigušivač aktiviran. Kontakt glave rezača 7 i čahure 10 vrši se na način da se klinasti zupci 9, izvedeni na kraju 8 glave rezača 7, svojim vrhovima 12 ugrađuju na rame 11 i ulaze u kontakt sa njim. Potporna čaura 5 služi kao oslonac čahure 10, prečnik čahure 5 ne mora biti veći od prečnika čahure 10 kako bi se osiguralo da njena prirubnica 11 bude isečena zubima 9 glave rezača 7 i slobodno kretanje zubaca 9 rezne glave 7 duž čahure 10 pri aktiviranju amortizera Na ramenu 11 čahure 10 su prethodno napravljeni žljebovi 13 u koje se nalaze vrhovi 12. ugrađuju se zupci 9 glave rezača 7. U ovom slučaju, broj zubaca na kraju 8 glave rezača 7 je jednak broju žljebova 13 ramena 11 čaure 10. U ovom slučaju, kada je u pitanju broj žljebova 13. prigušivač se aktivira, rez ramena 11 čahure 10 nastaje direktno na bočnim površinama 14 zubaca 9. Pritisna opruga 15, koja pokriva potpornu čahuru 5, glavu rezača 7 i čauru 10 od plastičnog materijala ( uređaj za rezanje) i postavljen na šipku 2 između tijela 1 konstrukcije za amortizaciju i podloške 4 matice 5, osigurava ugradnju šipke 2 , podloške 4, matice 3 i oslonca 6 u prvobitni položaj nakon početni udar za naknadno prigušivanje mogućih ponovljenih udara. Amortizer radi na sljedeći način. Kada oslonac 6 udari u prepreku, udarna opterećenja na tijelo 1 amortizirajuće konstrukcije se prenose kroz prigušivač, odnosno kroz oslonac 6, maticu 3, podlošku 4, šipku 2. Ispod amortizera. djelovanjem aksijalne komponente udarnog opterećenja, glava rezača 7 sa šipkom 2 kreće se duž čahure 10. Istovremeno, njeni zupci 9 svojim vrhovima 12 urezuju žljebove u ramenu 11 čahure 10 i svojim bočnim površinama 14, prilikom naknadnog kretanja duž rukava 10, odsjeći mu rame 11 (vidi slike 2 i 3) zbog njihovog klinastog oblika (širina zubaca se povećava sa promjenom visine zubaca od vrha do baze ). Rezanje presjeka ramena između zubaca može biti djelimično ili potpuno, u zavisnosti od udarne sile i geometrijskih parametara ramena 11 i mehaničkih svojstava materijala čahure 10. U slučaju prethodne izrade žljebova 13 u ramenu 11 čahure 10 i ugradnja vrhova 12 zubaca 9 glave rezača 7 u njih (vidi sliku 1), kada se aktivira amortizer, rez kragne 11 će se desiti direktno sa strane površine 14 zubaca 9. Presijecanje prstena čahure zubima glave rezača će se dogoditi ne samo nakon prvog udara maksimalne vrijednosti, već i kod naknadnih udara manje vrijednosti zbog ugradne (povratne) šipke 2 , podlošku 4, maticu 3 i oslonac 6 u početni položaj oprugom 15, koja se stisne pod dejstvom udarnih opterećenja (pomeranje glave rezača 7 u odnosu na čahuru 10 nakon završetka udarnog opterećenja, opruga 15); je dekomprimiran. U ovom slučaju, glava rezača 7 nakon prvog udara djelimično odsiječe obruč 11 čahure 10 (vidi sliku 2) i uz naknadne udare nastavlja dalje odsijecati kragnu (vidi sliku 3). na tijelu 1 konstrukcije je smanjena zbog sile plastičnog rezanja dijelova prirubnice čahure zubima glave rezača. Navedeni uređaj, u poređenju sa tehničkim rješenjem usvojenim kao prototip, omogućava učinkovito smanjenje i aksijalna opterećenja i opterećenja usmjerena pod kutom prema osi amortizera, kao i udarna opterećenja ponavljane prirode, eliminišući mogućnost zaglavljivanja reznih elemenata (nema urezivanja zubaca u materijal tijela čahure, postoji samo rez na ramenu). Istovremeno se povećava energetski intenzitet prigušivača i poboljšava stabilnost njegovih prigušnih svojstava. Proračuni koje su izvršili autori, kao i kompletna ispitivanja uređaja kao dio standardnih proizvoda i testovi na klupi kao dio razvoja. proizvodi su pokazali značajnu efikasnost predloženog tehničkog rješenja za prigušivanje udarnih opterećenja.

Formula pronalaska

1. Prigušivač koji sadrži kućište, šipku i napravu za sečenje postavljene na njoj, koja je u interakciji sa unutrašnjom površinom kućišta, naznačena time što je rezna naprava izrađena u obliku glave noža sa klinastim zupcima, oslonca rukav i rukav od plastičnog materijala koji je ugrađen između njih, opremljen prstenastim okovratnikom, pri čemu je glava reza centrirana duž vanjskog prečnika čahure sa kragnom s mogućnošću pomicanja u odnosu na nju, a klinasti zupci glava sečiva svojim vrhovima u interakciji sa kragnom rukava.2. 2. Prigušivač prema patentnom zahtjevu 1, naznačen time što prstenasti prsten čaure ima žljebove u koje su ugrađeni vrhovi klinastih zubaca glave rezača, dok zupci svojim bočnim površinama međusobno djeluju s prstenom čahure. 3. 3. Prigušivač prema zahtjevima 1 i 2, naznačen time, da je opruga ugrađena na šipku koja pokriva uređaj za rezanje.