Виброгасящее устройство

 

ВИБГОГАСЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее вибровозбудитель, виброизолятор, устанавливаемый между защищаемым и колеблющимся объектами, два вибродатчика, блок формирования компенсирующего сигнала, выход которого через усилитель мощности связан с обмоткой возбуждения вибровозбудителя, и блок управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбудителя, включающий два усилителя сигналов вибродатчиков, фазовый детектор, интегратор и усилитель тока, нагрузкой которого является обмотка подмагничивания вибровозбудителя, выход усилителя сигнатю первого вибродатчика связан с первым входом фазоэого детектора, выход усилителя сигнала второго вибродатчика - с. входом блока формирования компенсирующего сигнала, а выход фазового детектора через интегратор соединен с усилителем тока, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности гашения полигармоническрй вибрации, вибродатчики вьшолнены в виде злектромеханических динамометров, один из которых устанавливается между вибровозбудателем и защищаемым объектом, а другой -последовательно с внброизолятором, а блок формирования компенсирующего сигнала представляет собой три сумматора, амплитудно-фазовый корректор, полосовые следящие фильтры и инвертируюиош усилитель, входы полосовых следящих фильтров S соединены с выходом усилителя сигнала вто (Л рого вибродатчика и первым входом первого сумматора, а выходы подключены к входам второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора; вход инвертирующего усилителя соединен с выходом первого сумматора, а выход - с вторым входом первого сумматора, вход аи«шитудно-фазового корректора соединен с выходом первоел го сумматора и вторым входом фазового десо тектора, а выход - с вторым входом третьесо го сумматора, выход которого подключен ко входу усилителя мощности.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(511 (16 Г 15 03

ЕНИЯ ;:,.; (.ь -!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3437650/25 — 28 (22) 07.05.82 (46) 07.12.83. Бюл. 1(е 45 (72) В.В. Андреев, М. Д. Генкин, А. П. Гуров, В. Г. Елезов А. В. 111ербинин и В.В.Яблонский (71) Институт машиноведения им, А. А. Благонравова и Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С. О. Макарова (53) 621.567.7 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 652392, кл. F 16 F ISI03, 1977.

2, Елисеев С. В. и Нерубенко Г. П. Динамические гасители колебаний. Новосибирск.

"Наука", 1982, с. 74-77, 85 — 87 и 98 †1 (прототип) . (54) (57) ВИБРО ГАСЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее .вибровоэбудитель, виброизолятор, устанавливаемый между защищаемым и колеблющимся объектами, два вибродатчика, блок формирования компенсирующего сигнала, выход которого через усилитель мощности связан с обмоткой возбуждения вибровоэбудителя, и блок управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбудителя, включающий два усилителя сигналов вибродатчиков, фазовый детектор, интегратор и усилитель тока, нагрузкой которого является обмотка подмагничнвания вибровозбудителя, выход усилителя сигна ла первого вибродатчика связан с первым входом фаэо,вого детектора, выход усилителя сигнала второго вибродатчика — с входом блока формирования компенсирующего сигнала, а выход фазового детектора через интегратор соединен с усилителем тока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения эффективности гашения полигармонической вибрации, вибродатчики выполнены в виде злектромеханических динамометров, один из которых устанавливается между вибровозбуднтелем и защищаемым объектом, а другой -последовательно с внбронэолятором, а блок формирования компенсирующего сигнала представляет собой три сумматора, амплитудно-фазовый корректор, по.лосовые следящие фильтры и инвертируюший усилитель, входы полосовых следящих фильтров соединены с выходом усилителя сигнала вто. рого внбродатчика и первым входом первого сумматора, а выходы подключены к входам второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора; вход инвертирующего усилителя соединен с выходом первого сумматора, а выход — с вторым входом первого сумматора, вход аьтлитудно-фазового корректора соединен с выходом первого сумматора и вторым входом фазового детектора, а выход — с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен ко входу усилителя мощности.

Изобретение относится к технике виброзащиты и предназначено преимущественно для сниженил вибрации опорных конструкций машин и механизмов, вибрационные составляющие которых меняются. по частоте и амплитуде.: 5

Известно виброгасящее устройство, содержащее электромеханический динамометр с соглас.юшим усилителем на выходе, виброизолятор, взаимодействующий непосредственно с колеблющимся объектом и через электромехакичес- IO кий динамометр — с защищаемым объектом, блок управления, вход которого связан с выходом согласующего усилителя, а выход через усилитель мощности подключен к вибровозбудителю, установленному на защищаемом объек- 15 те (1) .

Недостатками этого устройства являются. его малая надежность при работе на основании, подверженном наклонам (поворотным движениям), а также значительные вес, габариты 20 и затраты электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению является внброгасящее устройство, содержащее вибровозбудитель, виброизолятор, устанавливаемый между защищаемым и колеблющимся объектами, 25 два вибродатчика, блок формирования компенсирующего сигнала, связывающий через корректирующие звенья второго порядка вибродатчики с выходом усилителя мощности, выходной сигнал которого поступает на обмотку возбуждения вибровозбудителя, и блокауправления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбудителя, включающий два усилителя сигналов вибродатчиков, фазовый детектор, интегратор и усилитель тока, нагрузкой которого является обмотка подмагничивания вибровозбудителя, выход усилителя сигнала первого вибродатчика связан с первым входом фазового детектора, выход усилителя сигнала второго вибродатчика — с входом блока фор40 мирования компенсирующего сигнала, а выход фазового детектора через интегратор соединен с усилителем тока f2).

Недостатком этого виброгасящего устройст-.

45 ва, представляющего собой перестраиваемый по частоте активный динамический гаситель, является его узкополосность и малая надежность работы s условиях помех.

Целью изобретения является увеличение эффективности гашения полигармонической вибрации.

Поставленная цель достигается тем, что в виб рогасящем устройстве, содержащем виброгаситель, виброизолятор, устанавливаемый между защищаемым и колеблющимся объектами, два вибродатчика, блок формирования компенси- 55 рующего сигнала, выход которого через усилитель мощности связан с обмоткой возбуждения вибровозбудителя, и блок управления жест1059322 3 костью подвески реактивной массы вибровоз ,рудителя, включающий два усилителя сигналов вибродатчиков, фазовый детектор, интегратор и усилитель тока, нагрузкой которого является обмотка йодмагиичивания вибровозбудителя, выход усилителя сигнала второго вибродатчика

-с входом блока формирования компенсирующего сигнала. а выход фазового детектора через интегратор соединен с усилителем тока,вибродатчики выполнены в виде электромеханических динамометров, один из которых устанавливается между вибровозбудителем и зап ищаемым объектом, а другой — последовательно с виброизолятором, а блок формирования компенсирующего сигнала содержит три сумматора, амплитудно-фазовый корректор, полосовые следящие фильтры и инвертирующий усилитель, входы полосовых следящих фильтров сое динены с выходом усилителя сигнала второго вибродатчика и первым входом первого сумма. тора, а выходы подключены к входам второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, вход инвертирующего усилителя соединен с выходом первого сумматора, а выход — с вторым входом первого сумматора, вход амплитудно-фазового корректора соединен с выходом первого сумматора и вторым входом фазового детектора, а выход — с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен ко входу усилителя мощности.

На чертеже изображена функциональная схема виброгасяшего устройства. ,Виброгасящее устройство содержит вибровоэбудитель 1, виброизолятор 2, устанавливаемый между защищаемым 3 и колеблющимся 4 объектами соответственно, два вибродатчика 5 и 6, блок 7 формирования компенсирующего сигнала, выход которого через усилитель 8 мощности связан с обмоткой 9 возбуждения вибровозбудителй 1, и блок 10 управления жесткостью подвески реактивной массы 11 (якоря) вибровозбудителя 1, включающий два усилителя 12 и 13 сигналов вибродатчиков

5 и 6, фазовый детектор 14, интегратор 15 и усилитель 16 тока, нагрузкой. которого является обмотка 17 подмагничивания вибровозбудителя 1,, причем выход усилителя 12 сигнала вибродатчика 5 связан с первым входом фазового детектора 14, выход усилителя 13 сигнала вибродатчика б — с входом блока 7 фор

ыирования компенсирующего сигнала, а выход фазового детектора 14 через интегратор

15 соединен с входом усилителя 16 тока, при этом вибродатчики 5 и 6 выполнены в виде электромеханических динамометров, вибродатчик 5 установлен между вибровозбудителем 1

is защищаемым объектом 3, а вибродатчик.б устанавливается последовательно с виброизоля2 4

17 подмагничивания, работает следующим образом.

При совпадении резонансной частоты вибровозбудителя 1 с низкочастотной составляющей вибрации в устройстве обеспечивается режим полной компенсации, нри котором выходные напряжения вибродатчиков 5 и 6 антифазны и равны по величине, Выходное напряжение фазового детектора 14 при этом равны нулю, управление током подмагничивания вибровозбудителя 1 отсутствует, а жесткость подвески якоря

11, включающей жесткость упругих элементов

24 и жесткость электромагнитного взаимодействия между якорем И и магнитопроводом 25, остается неизменной. Резонансный режим при. этом сохраняется.

При изменении частоты низкочастотной составляющей вибрации происходит растройка вибровозбудителя относительно резонансного режима, в результате чего изменяются амплитуда и фаза развиваемой им на этой частоте силы. Изменение величины выходного сигнала внбродатчика 5 устраняется усилителем 12, а изменение. фазы этого сигнала приводит к обра зованию на выходе фазового детектора 14 постоянного напряжения, величина которого пропорциональна изменению фазы, а знак определяется знаком частотной расстройки. Это напряжение через интегратор 15 подается на .усилитель 16 тока, который изменяет ток s обмотке 17 подмагничивания до тех тор, пока

; резонансный режим вибровозбудителя восстановится. Аналогично система фазовой настройки; возбудителя на резонансный режим работает при расстройках, вызванных нестабильностью параметров подвески реактивной массы 11 вибровозбудителя 1.

Применение в системе автоматической настройки вибровозбудителя 1 вибрадатчика 6 позволяет существенно увеличить точность настройки вибровозбудителя на резонансный режым и, тем самым, обеспечить высокую надежность виброзащиты при изменении частот вибрационных составляющих. Точность работы системы фазовой настройки вибровозбудителя увеличивается благодаря тому, что выходной сигнал вибродатчика 6 в отличие от известных з 105932 тором 2; блок 7 формирования комненснрующего сигнала содержит три сумматора 18 — 20, амплитудно-фазовый корректор 21, следящие полосовые филвтры 22> — 22п.„инвертирую щий усилитель 23, причем входы следящих полосовых фильтров 22> — 22и соединены с выходом усилителя 13 сигнала вибродатчика

6 и первым входом сумматора 18, а выходы подключены к входам сумматора 19, выход которого соединен с первым входом сумма- 10 ° тора 20, вход инвертирующего усилителя 23 соединен с выходом сумматора 19, а выход— с вторым входом сумматора 18, вход амплитудно-фазового корректора 21 соединен с выходом сумматора 18 и вторым входом фазово- 15 го детектора 14, а выход — с вторым входом сумматора 20, выход которого связан с усилителем мощности.

Виброгасящее устройство работает следующим образом. 20

Колеблющийся объект 4 (например роторный. механизм), деформируя виброизолятор 2, создает полигармоническое силовое возбуждение защищаемого объекта (напрнмер опорных конструкций). Амплитуды и фазы составляющих силового возбуждения измеряются вибродатчиком 6, выходной сигнал которого через усилитель 13 подается на полосовые следящие фильтры 221 —, 22и, а через сумматор 18 — на амплитудно-фазовый корректор 21 и фазовый детектор 14. . Выходные сигналы полосовых следящих фильтров 221 — 22х ) после их сложения в сумматоре 19 подаются на сумматор 20, в котором происходит их объединение с выходным

35 сигналом амплитудно-фазового, корректора 21.

Выходной сигнал блока 7 формирования компенсирующего сигнала в усилителе 8 мощности преобразуется в управляющий ток, который подается в обмотку 9 возбуждения вибровозбудителя 1. Жесткость упругих элементов 24 и величина реактивной массы 11 (якоря) вибровозбудителя 1 выбрана так, что первая частота подвески якоря 11 при номинальном токе в обмотке 17 подмагничивания совпадает с низ45 кочастотной (как правило, наиболее интенсивной) составляющей вибрации.

Формирователь компенсирующего сигнала на этой частоте происходит следующим образом.

Параметры амплитудно-фазового корректора

21 выбираются так, что при совпадении частоты подвески реактивной массы 1 вибровозбудителя 1 с частотой наиболее низкочастотной составляющей вибрации вибровозбудитель

1, работая в резбнансном режиме, развивает 55 силу, близкую по вел@чине и противоположную по направлению силе, действующей на защищаемый объект 3 со стороны виброизолятора 2.

Благодаря компенсации низкочастотной составляющей вибрационной силы колебания защищаемого объекта 3 уменьшаются. Дпя сохранения эффективного и экономичного (резонансного) режима.вибровозбудителя 1 при меняющейся частоте этой составляющей виброгасящее устройство снабжено системой автоматической настройки вибровозбудителя 1 на резонансный режим.

Эта система, содержащая вибродатчикн 5 и

6, блок 10 управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбудителя и обмотку

1059322

17

2О

/1

Г

I

I

l

1

L

ВНИИПИ Заказ 9800/40 Тираж 925 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4. схем в процессе гашения вибрации не уменьшается.

Для гашения других, более высокочастотных составляющих вибраций, используется зарезонансный, равномерный участок амплитуд юлотной характеристики вибровозбудителя 1, С целью обеспечения необходимых амплитудных и фазовых соотношений в канале управления на этих частотах блок 7 формирования компенсирующего сигнала снабжен несколькими полосовымн следящими фильтрами 221 — 22я q.

Усиление и сдвиг фазы, обеспечиваемые этими фильтрами на частотах вибрации таковы, что вибровозбудитель 1 воздействует на защищаемый объект 3 силами, близкими по величине и противоположными по направлению тем составляющим вибрационных сил, которые передаются на защшцаемый объект 3 через виброизолятор 2. В результате компенсации этих составляющих силового возбуждения вибрация защищаемого объекта снижается. Благодаря тому, что полосовые фильтры 221 — 2211 выполнены следящими, эффективный режим виброкомпенсацни в устройстве сохраняется и при меняющихся частотах вибрационных составляющих.

Для увеличения точности компенсации низкочастотной составляющей вибрации сигнал,подаваемый на входы фазового детектора 14, и амплитудно-фазового корректора 21, очищается от других составляющих вибрационного ситнала. Это достигается тем, что выходные сигналы полЬсовых фильтров 221 — 22,» через инвертирующий.усилитель с коэффициентом усиления, равным обратной величине от коэффициента усиления полосовых следящих фильтров на частотах вибрации, подаются на сумматор 18, в котором происходит вычитание этих сигналов.

Таким образом, благодаря тому, что вибродатчики устройства выполнены в виде электромеханических динамометров, а блок формирования компенсирующего сигнала содержит несколько полосовых следящих фильтров и схему вычитания гармоник в виброгасящем устройстве обеспечивается возможность гашения полигармоннческой вибрации, а эффективность устройства увеличивается.