Механизмы демпфирования

В связи с увеличением быстроходности и мощности повышается динамическая нагруженность машин и деталей и возрастает влияние колебательных явлений на их работу. В современном машиностроении круг вопросов, связанных с колебаниями, непрерывно расширяется. В настоящее время едва ли возможно и целесообразно полностью охватить эти вопросы в одной книге. Поэтому авторы ограничились элементарным изложением теории и описанием наиболее широко распространенных явлений в области колебаний и попытались дать способы расчета, связанного с их количественной оценкой. К этим явлениям относятся вынужденные колебания многомассовых систем применительно к валам двигателей и различных механизмов, демпфирование колебаний, критические скорости, стационарные и нестационарные колебания гибких валов турбомашин, уравновешивание гибких валов и автоматическое уравновешивание, а также колебания фундаментов машин. [c.3]

Другое направление учитывает роль пластических деформаций в механизме демпфирования энергии при колебаниях. Отметим здесь две гипотезы. Это прежде всего гипотеза упругого гистерезиса, предложенная Н. Н. Давиденковым зависимость напряжения от деформации при повторном нагружении является степенной функцией, определяемой амплитудой деформации, а не скоростью. Гипотеза Н, Н. Давиденкова нашла многих сторонников, она получила подтверждение опытными данными для многих конструкционных материалов. Упомянем также комплексное представление Е. С. Сорокина для связи между напряжением и деформацией при циклическом нагружении, когда неупругая циклическая деформация отстает по фазе от упругой на 90°. Для петли гистерезиса гипотеза Е. С. Сорокина дает эллиптическую зависимость, что удобно при расчетах. [c.6]

Среда, в которую погружена конструкция, может порождать и другие механизмы демпфирования, не связанные с переносом энергии звуковыми волнами. Два примера представлены на [c.71]

Таблица 2.1. Механизмы демпфирования [2.14]

На рис. 4.20 показана зависимость y.d от со (в соответствии с выражением (4.65)), k от со (по выражению (4.67) и xq от для гистерезисного (пунктирная кривая) и вязкого (штриховая кривая) механизмов демпфирования. Как уже отмечалось, большинство вязкоупругих материалов располагаются где-то между двумя этими крайними случаями. [c.161]

В связи с этим следует с осторожностью подходить к оценке опубликованных данных, учитывая, что относительная роль каждого из возможных механизмов демпфирования колебаний материалом (проскальзывание границ зерен, магнитоупругий гистерезис, пластиче- [c.28]

Следовательно, в зависимости от уровня напряжений могут меняться и закономерности демпфирования, поскольку они в каждом случае должны определяться особенностями доминирующего механизма демпфирования. [c.29]

Для того чтобы обеспечить асимптотическую устойчивость стационарных вращений, необходим механизм демпфирования, который работал бы лишь при отклонении от стационарного вращения. Такое активное демпфирующее устройство предложено В. А. Сарычевым (1965). Пм же получены условия асимптотической устойчивости стационарных вращений. Механизм демпфирования может быть реализован и чисто пассивными средствами с использованием идей, предложенных в системах гравитационной стабилизации (В. А. Сарычев, 1964). [c.302]

Соотношение (д) выражает энергию, рассеиваемую за счет вязкого демпфирования за один цикл при вынужденных колебаниях. Это выражение для энергии можно приравнять тому выражению, которое соответствует некоторому иному типу демпфирования, и в результате определить эквивалентный коэффициент вязкого демпфирования Са . Рассмотрим, например, конструкционное демпфирование, которое происходит за счет внутреннего трения в конструкционных материалах (например, сталь или алюминиевые сплавы), которые не являются идеально упругими. Энергия, рассеиваемая в единице объема материала, на рис. 1.37 представлена заштрихованной областью внутри петли гистерезиса. Петля образована кривыми зависимостей напряжения от деформации при увеличении (или при нагружении ) и уменьшении (или при разгрузке ) величин напряжения и деформации. На рис. 1.37 показано, как происходит полное изменение направления на обратное для напряжения и деформации при одном цикле колебания. При таком механизме демпфирования энергия рассеивается почти пропорционально квадрату амплитуды деформации , а форма петли гистерезиса практически не зависит от амплитуды и скорости деформации. [c.81]

Сила трения Р (см. рис. 1.38) всегда действует в направлении, противоположном направлению скорости движения тела, что имеет место и в гидравлическом амортизаторе. Однако сопротивление, обусловленное трением, будем считать постоянным, независящим от скорости. Подобный механизм демпфирования носит название кулоновского трения, причем в этом случае получение строгого решения , описывающего поведение системы при действии возмущающей силы в виде гармонической функции, является более сложным делом, чем в случае вязкого демпфирования. Для определения эквивалентного значения постоянной вязкого демпфирования, которое требуется подставить вместо сопротивления, обусловленного трением, подсчитаем работу Утр силы трения Р, рассеиваемую за один цикл [c.83]

Подводя итог сказанному, отметим, что эквивалентное значение постоянной вязкого демпфирования можно всегда определить для произвольного вида механизма демпфирования, приравняв работы гипотетического вязкого демпфера и реальной конструкции. В выражении для работы используем выражение (б) для скорости системы при установившемся движении и гармонической функции возбуждающей силы, при этом эквивалентное значение постоянной вязкого демпфирования определяем соотношением [c.85]

В реальных механизмах относительное движение звеньев всегда сопровождается действием сил сопротивления движению сил трения в кинематических парах, электромагнитного сопротивления в электромашинах, гидродинамического сопротивления в гидро-машинах и т. п. Поэтому колебательные движения звеньев сопровождаются действием сил неупругого сопротивления. Эти силы демпфируют колебания, т. е. способствуют гашению вибраций механизмов. Обычно силы демпфирования (гашения) в первом приближении принимают пропорциональными скорости движения. Тогда для схемы на рис. 24.3 вместо уравнения (24.2) будем иметь [c.310]

Характеристики колебательных систем (амплитуды, частоты, силы) можно уменьшить до допускаемых пределов выбором параметров соответствующей динамической модели. Например, динамические нагрузки в кулачковых механизмах могут быть уменьшены за счет выбора профиля кулачка. Снизить уровень колебаний иногда удается применением демпферов — устройств для увеличения сил сопротивления, зависящих от скорости. Удачно применяются демпферы в системах, подверженных ударным воздействиям. Но нельзя утверждать, что во всех случаях демпфирование приводит к уменьшению колебаний. В тех случаях, когда выбором параметров системы или демпфированием не удается снизить уровень колебаний, применяют дополнительные устройства для защиты от вибраций — виброзащитные системы. [c.135]

Особенно опасными являются автоколебания, вызывающее неограниченный рост амплитуды, так как обычно они приводят к быстрому разрушению механизмов, машин и сооружений (аварии мостов, самолетов). Ограничение амплитуды автоколебаний может быть достигнуто за счет обеспечения равенства подводимой и рассеиваемой энергии (например, за счет демпфирования). В этом случае автоколебания являются устойчивыми незатухающими колебаниями и при слабом демпфировании их можно рассматривать как свободные. [c.97]

В механизмах с уравнением колебательного типа (9.7) выходная. величина у после скачкообразного изменения входной величины J совершает колебания около того значения, кото )ое должно установиться. Затухание колебаний зависит от коэффициента I, называемого иногда коэффициентом демпфирования. Чем больше быстрее заканчивается переходный процесс. [c.164]

Демпфирование вибраций осуществлено путем помещения испытательной камеры и всех находящихся в лаборатории источников колебаний на виброгасящие опоры типа ОВ-31, выпускаемые станкоинструментальной промышленностью. Для устранения вибрации от действия электромагнитного поля на механизм подвески индентора его детали выполнены из немагнитных материалов и защищены экранами. [c.108]

Идеальные пружина и демпфер удовлетворительно описывают поведение некоторых механических структур. В динамических моделях машинных конструкций пружинами заменяются элементы конструкций, массой и демпфированием которых можно пренебречь. В частности, соединительные валы и стержни на частотах ниже их первых собственных частот удовлетворительно описываются соотношением (7.1) для идеальной пружины. Демпфер моделирует широко распространенный реальный физический механизм вязкого трения в средах, особенно в жидкостях (поэтому его часто называют жидкостным трением). В чистом виде его можно реализовать с помощью поршня с узкими отверстиями (капиллярами) в сосуде с жидкостью, как это изображено на схеме рис. 7.1, б. Если поперечные размеры капилляров меньше толщины поверхностного слоя жидкости у стенок, то сопротивление поршня на невысоких частотах, при которых можно пренебречь массой протекающей жидкости, будет определяться главным образом вязкостью жидкости и соотношение между силой и смещением (7.2) будет выполняться с большой точностью. [c.209]

Предложена методика оценки уровня потока колебательной энергии в конструкции ткацкого станка, вызванного работой кулачковых механизмов. Моделирование вибрационного поля в конструкции выполнено с помощью обобщенного статического метода. Приведены результаты исследования влияния демпфирования удара на величину потока колебательной энергии. [c.117]

При составлении системы дифференциальных уравнений движения механизма с упругими звеньями и самотормозящейся передачей в форме (43.20) не учитывалось влияние рассеяния энергии при колебаниях, обусловленное упругим несовершенством соединений или конструкционным демпфированием. Это позволило получить условия, характеризующие движение механизма, в наиболее простом виде. Поскольку в реальных механизмах рассеяние энергии при колебаниях оказывает существенное влияние лишь [c.270]

Предположим, что упругие элементы передаточного механизма обладают также диссипативными свойствами (связанными с внутренним трением 11 деформируемом материале и с конструкционным демпфированием [79]), которые характеризуются коэффициентами сопротивления ftt,. .., Иными словами, предполагается, что при изменении деформации г-го элемента по закону Or(t) возникает момент [c.42]

В механизмах силы сопротивления чаще всего представляют собой силы трения, возникающие в кинематических парах и неподвижных соединениях деталей. В последнем случае речь идет о так называемом конструкционном демпфировании, возникающем на площадках контакта деталей при колебаниях, например в стыках, в резьбе и т, п. [20, 47, 52, 63]. Иногда природа сил сопротивления связана с видом демпфирующего устройства, специально предназначенного для увеличения диссипативных свойств системы. Такие устройства могут быть фрикционными, гидравлическими, пневматическими. [c.39]

Принимая во внимание демпфирование упругого звена, имеем следующее дифференциальное уравнение движения ведомой части механизма [c.186]

Демпфирование. Учет явления рассеяния (диссипации) энергии в процессе движения механизма играет существенную роль. Причинами, вызывающими рассеяние энергии, переходящей в конечном счете в тепло, являются [c.97]

В начале этого параграфа в качестве одного из факторов, определяющих рассеивание энергии, мы указывали на конструкционное демпфирование. Удельный вес этого фактора применительно к механизмам машин и приборов, как правило, сравнительно невелик. Поэтому здесь мы не будем останавливаться на рассмотрении механизма конструкционного демпфирования и определении его основных характеристик, отсылая читателей, интересующихся этими вопросами, к книге [49]. [c.100]

Потери в конструкциях. Выше говорилось о потерях в материалах и в отдельных однородных упругих элементах. Рассмотрим теперь потери в конструкциях, которые составлены из многих элементов, изготовленных из различных материалов. Очевидно, что общие потери в конструкции складываются из потерь в ее составных элементах. Однако вклад этих элементарных потерь в общие потери различен и существенным образом зависит от формы колебаний конструкции в целол1. Так, потери машины, установленной на амортизаторы, зависят от того, насколько близко к пучностям или узлам собственной формы колебаний машины расположены амортизаторы. Потери в простейшей конструкции — однородном стержне — зависят от того, совершает он из-гибные, продольные или крутильные колебания. На одной и той же частоте потери этих трех форм движения различны, так как обусловлены разными физическими механизмами демпфирования. Для расчета общих потерь в конструкции, таким образом, требуется знать не только потери в отдельных ее элементах, но и форму колебаний всей конструкции. Ниже приводятся примеры расчета потерь в двух типичных составных машинных конструкциях и обсуждаются полученные результаты. Такие расчеты необходимы при проектировании машинных конструкций с оптимальными демпфирующими свойствами. [c.218]

Отметим, что в этом случае получается комплексная и недиагональная матрица, хотя часто оказывается, что влияние недиагональных членов мало по сравнению с диагональными. Дальнейшая процедура также требует укорочения рядов, но теперь наиболее эффективным методом решения будет использование вычислительных машин для решения системы комплексных матричных уравнений. Здесь это не будет делаться, поскольку наша цель — лишь проиллюстрировать, что можно и чего нельзя сделать прежде, чем приступать к подробному решению этой конкретной задачи. Следует отметить важное обстоятельство несмотря на появление указанного сингулярного выражения в точке х = 1, порядок уравнений задачи не увеличился, в то время как в прямом методе это было не так. Легкость, с которой это решение было получено, указывает на тот факт, что не математический подход создает трудности при учете недиагональных членов в разрешающей матрице (хотя иногда это, конечно, может случиться), а, скорее, отсутствие достаточно полных сведений о механизме демпфирования и о точках его приложения. Что же касается обратного перехода от замера форм колебаний к оценке физической модели механизма демпфирования (что полностью противоположно процессу, описанному ранее), то он исключительно труден в лучшем случае и невозможен — в худшем. Однако для многих эластомеров, полимеров и стекловидных материалов, рассматриваемых в данной книге, разумное количественное математическое описание не только возможно, но и стало весьма совершенным, так что его можно использовать для оценки влияния технологических обработок (для демпфирования) или демпфирующих механизмов (при использовании указанных материалов) на поведение конструкции, шумоизоляцию или акустическое излучение. То же самое можно сказать и о некоторых нелинейных демпфирующих системах типа металлов с высокими демпфирующими свойствами или типа демпферов с сухим трением, хотя при этом существенно возрастают математические трудности, обусловленные учетом нелинейности. [c.29]

В связи с этим следует с осторожностью иодходпть к оценке опубликованных данных, учитывая, что относительная роль каждого из возможных механизмов демпфирования колебании (скольжение на границах зерен, магинтоупругнй гистерезис, пластические де1 )ор-мации и др.) может изменяться в зависимости от материала образцов, вида и уровня напряжений. [c.122]

Кимбал пользовался этим методом для измерения логарифмического декремента нескольких металлов, стекла, древесины, целлулоида и резины. Он нашел, что для этих материалов в использованной им области частот логарифмический декремент не зависит от частоты или, иначе говоря, энергия, потерянная за один цикл напряжения, не зависит от скорости нагружения. Как упоминалось ранее, Джемант и Джексон [40] получили аналогичные результаты методом свободных колебаний и высказали мысль, что механизм демпфирования скорее фрикционной, чем вязкой природы. Как показано в предыдущей главе, другое объяснение этого явления состоит в том, что в области частот, в которой велись исследования, распределение времен релаксации полого. [c.132]

Основные результаты по анализу систем стабилизации спутника по магнитному полю без механизма демпфирования собственных колебаний получены В. В. Белецким (1963, 1965) и А. А. Хентовым (1967). В этих работах исследованы вынужденные периодические колебания магнита в магнитном поле Земли, оценено возмущающее влияние гравитационного поля Земли и сопротивления атмосферы, выяснены условия возникновения резонанса. [c.302]

Свирежев Ю.М., Сидорин А.П. Об устойчивости биологических сообществ под действием случайных факторов//Био-физика. - 1979. - Т. 24, N 4. - С. 741-746 для анализа проблемы устойчивости вольтерровских сообществ. Было показано, что, как правило, сообщество в случайной среде сохраняет устойчивость в том или ином смысле, если соответствующая детерминистская система асимптотически устойчива другими словами, сообщество должно обладать достаточно быстро и эффективно реагируюцщми механизмами демпфирования внешних воздействий, чтобы при случайных возмущениях сохранить устойчивость. [c.358]

Приведенные выше результаты дают, конечно, только первое приближение для параметров неустойчивых возмущений при малых значениях ка и соответственно при малых б. Однако их теоретическое значение заключается в точном представлении этих параметров в предельном случае ка- 0. Например, соотаошение (42) представляет собой точное условие неустойчивости стоксовых волн ограниченно малой амплитуды на поверхности идеальной жидкости, если допускается, что время намного больше (со а )" (или расстояние намного больше с 1(йк а = %1к а ), чтобы неустойчивость успела развиться. На практике, однако, если величина а достаточно мала, то неустойчивость будет подавлена действием вязкости, поскольку уровень вязкого демпфирования можно считать приближенно независящим от амплитуды. Если механизмы демпфирования и передачи энергии боковым полосам достаточно слабы, то их можно считать, по существу, независимыми. Следовательно, практическое условие неустойчивости имеет, вероятно, вид [c.99]

Аналогичные рассуждения проводят относительно коэффициентов жесткости с,, Сг, Сз, в трехмассной модели, Сд и с — в одномассной модели и соответствующих коэффициентов демпфирования fei, 2 3 и 0- Коэффициенты жесткости с, и с соответствуют коэффициенту жесткости клапанной пружины j — коэффициенту жесткости коромысла Сз — приведенному коэффициенту жесткости штанги 2 С4 — приведенному коэффициенту жесткости участка распределительного вала q — приведенной жесткости механизма. Для упрощения расчетной схемы коэффициенты демпфирования k при-нимакзт в первом приближении равными нулю. [c.473]

В необходи.мых случаях стойку механизма устанавливают на специальные устройства с повышенной податливостью — амортизаторы, которые позволяют уменьшить усилия, передаваемые на фундамент за счет демпфирования их упругих элементов. В их конструкциях применены разные принципы демпфирования (рис. 29.13). К паспортным данным аморти агора относится его деформация /д, мкм, под действием номинальной статической нагрузки. Частота собственных колебаний оЗц определяется по зави-с и.мост и [c.362]

Установление геометрокинематических параметров механизма дает возможность перейти к следующей стадии решения задачи синтеза механизмов — динамическому синтезу, при котором движение механизма рассматривается под действием сил, заданных и возникающих в процессе движения механизмов и машин. В этой стадии завершается определение размеров звеньев, их масс и моментов инерции, решаются задачи уравновешивания сил инерции, регулирования плавности хода, уровней колебаний, демпфирования колебаний и снижения уровней шумов, обеспечения устойчивости движения и др. [c.75]

Экспериментальное исследование ударных импульсов для серийного и вибродемпфированного ролика подтвердило, что величина ударного импульса для демпфированного ролика уменьшилась в два раза по амплитуде при смещении спектра в низкочастотную область. При этом виброактивность зевообразовательного механизма с вибродемпфированным роликом уменьшилась в высокочастотной области на 25—50%, а звукоизлучение ремизных рамок — на 4 дб. [c.75]

Потенциальная энергия упругой деформации звеньев передаточных механизмов и диссипативная функция, связанная с демпфированием в упругих звеньях, заншпутся следующим образом [c.64]

I) силы трения в кинематических парах и внешнее трение между звеньями механизма и средой, относительно которой они движутся 2) силы внутреннего трения в материале упругих связей, а также силы трения, возникающие в местах контакта элементов неподвижных сочленений (эффгкт воздействия этих сил иногда называют конструкционным демпфированием). [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...