7. ПОГЛОТИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ С ВЯЗКИМ ТРЕНИЕМ
На рис. 26 показана схема простейшего поглотителя колебаний вязкого типа, присоединенного к демпфируемому объекту с одной степенью свободы. Поглотители широко используют для гашения как продольных, так и крутильных колебаний; при этом они пригодны для демпфирования колебаний, изменяющихся по любым законам. При подавлении моногармонических колебаний поглотители колебаний менее эффективны, чем динамические гасители с трением, однако даже в этом случае зачастую им отдают предпочтение из-за конструктивнойпростоты и отсутствия упругого элемента, склонного к усталостным поломкам.
Рис. 26. Схема динамического гашения продольных колебаний поглотителем с вязким треиием I — демпфируемый объект; 2 — поглотитель
Рис. 27. Амплитудно-частотная характеристика системы с одной степенью свободы, снабженной оптимально настроенным поглотителем с вязким трением
Рассматриваемая система также может быть описана уравнениями (1) в случае продольных колебаний либо (2) в случае крутильных при условии, что
Отыскивая для данного случая решение системы уравнений (1) в виде (3), получаем для демпфируемого объекта
где
Уравнение для определения абсцисс неподвижных точек
амплитудно-частотных характеристик (см. параграф 5) получим из (25) при
Отсюда следует
При и
мы имеем системы с одной степенью свободы, амплитудно-частотные характеристики которых показаны штриховой линией на рис. 27. Наилучшая настройка поглотителя дает максимум амплитуды в точке В, Подставляя второе значение из (37) в (36), найдем этот максимум:
Величина (30, обеспечивающая экстремум характеристики в точке В (сплошная линия), определяется соотношением
Амплитуда относительных колебаний демпфируемой системы и поглотителя находится по (33) с учетом того, что
Рис. 28. Поглотители колебаний с вязким треиием
Простейшая конструкция поглотителя колебаний вязкого типа приведена на рис. 28, а. Втулка 1, жестко связанная с кожухом 2, насажена на вал 3, крутильные колебания которого требуется погасить. Внутри кожуха находится маховик 4 способный проскальзывать относительно втулки благодаря вкладышу 5 с малым коэффициентом трения. Малый зазор между кожухом и маховиком заполнен жидкостью с большой вязкостью.
В схеме, изображенной на рис. 28, б, демпфирующий эффект создается при колебаниях жестко насаженной на вал 3 ступицы 1 с лопатками, прокручивающейся относительно маховика 2 с внутренними камерами, охватывающими лопатки с малым зазором и заполненными вязкой жидкостью,
На рис. 28, в ведущий вал 3 вращает полумуфту 1, имеющую горообразную полость с внутренними перегородками 6, и скрепленный с ней кожух 2, свободно прокручивающийся относительно аналогичной второй полумуфты 4, жестко соединенной с ведомым валом 5 Полость между полумуфтами заполнена жидкостью небольшой вязкости. Вследствие разности скоростей ведомого и ведущего вала под дейст вием разности центробежных сил осуществляется круговая циркуляция жидкости в направлении, показанном стрелками. Возникающие при этом кориолисовы силы осуществляют передачу крутящего момента. При крутильных колебаниях ведущего вала на него действует тормозящий момент, подавляющий колебания [76].
В поглотителе на рис. 28, г демпфирующая сила возникает при перетекании масла через малые отверстия при колебаниях диафрагмы 1 относительно заполненного маслом и свободно насаженного кожуха 2.