8. ПОГЛОТИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ С СУХИМ ТРЕНИЕМ
Поглотители колебании с сухим трением получили широкое распространение благодаря простоте конструкции и обслуживания, а также относительно малым габаритам. Их применяют для гашения как крутильных, так и продольных колебаний. Рассмотрим принцип действия такого поглотителя на примере гашения крутильных колебаний объекта с одной степенью свободы (рис. 29). В этом случае диск с моментом инерции
присоединяется к объекту с помощью пары сухого трения, создающей при относительных колебаниях момент постоянной величины 0, противодействующий относительному смещению объекта и поглотителя
Рис. 29. Схема динамического гашения крутильных колебаний поглотителем с сухим трением
Рис. 30. Поглотитель колебаний с сухим трением
По аналогии с (2) дифференциальные уравнения системы могут быть записаны в виде
Отыскивая приближенное периодическое решение методом гармонической линеаризации в виде (17), переходим к системе линеаризованных уравнений
где
Подставляя в (38) решения вида (17), с учетом (39) получим
Здесь
Сопасно (40) условие отсутствия запирания поглотителя имеет вид
С увеличением
эффективность поглотителя повышается. Вместе с тем он не устраняет возможности неограниченной раскачки системы при
На рис. 30 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. Регулировка величины сил сухого трения обеспечивается степенью сжатия пружины 5 При колебаниях вала происходит относительное проскальзывание маховика и ступицы, приводящее к рассеянию энергии вследствие трения на фрикционных поверхностях.
Рис. 31. (см. скан) Сравнение различных видов динамических гасителей, использующих эффект диссипации энергии: a - амплитуда колебаний объекта; б - относительная амплитуда колебаний объекта и гасителя; в — показатель затухания; 1 — оптимальная настройка парциальной частоты упругих колебаний гасителя, 2 — настройка парциальной частоты упругих колебаний гасителя на резонансную частоту демпфируемого объекта; 3 — оптимальная настройка поглотителя с вязким трением; 4 — оптимальная настройка поглотителя с сухим трением
Оптимальный момент сил сухого трения, обеспечивающий максимальное рассеяние энергии за цикл,
где
— амплитуда угловых колебаний вала при отсутствии демпфера.
Недостатком поглотителей сухого трения являются непостоянство момента трения вследствие износа и загрязнения трущихся поверхностей, а также возможность перекоса и заедания дисков.
На рис. 31 приведены сравнительные характеристики рассмотренных систем динамического гашения с использованием рассеяния энергии, соответствующие оптимальной настройке парциальной частоты упругих колебаний гасителя с трением, настройке этой частоты на резонансную частоту демпфируемой системы, оптимальной настройке поглотителей колебаний с вязким и сухим трением [76]. Динамические гасители с трением оказываются более эффективными, чем поглотители колебаний, однако простота конструкции и надежность последних делают их часто более предпочтительными.