Ommaviy damperni sozlash - Tuned mass damper

Musiqiy rassom El-P qo'shig'i uchun qarang Fantastik zarar.
Tepada sozlangan ommaviy damper Taypey 101

A sozlangan ommaviy damper (TMD), shuningdek, a garmonik yutuvchi yoki seysmik damper, bu mexanik amplitudani kamaytirish uchun tuzilmalarga o'rnatiladigan moslama tebranishlar, bu bir yoki bir nechtasiga o'rnatilgan massadan iborat namlangan buloqlar. Massaning tebranish chastotasi ga o'xshash bo'lishi uchun sozlangan rezonans chastotasi ular o'rnatilgan ob'ektning. Sozlangan massa amortizatorlari ob'ektning maksimal amplitudasini kamaytirish uchun ishlatiladi, og'irligi esa undan ancha kam.

Ularning qo'llanilishi noqulaylik, shikastlanish yoki to'g'ridan-to'g'ri oldini olish mumkin tizimli nosozlik. Ular tez-tez elektr uzatish, avtomobillar va binolarda ishlatiladi.

Printsip

Sozlangan massa sönümleyicisini namoyish qilish uchun ishlatiladigan oddiy kamon-massa-damper tizimining sxemasi

O'rnatilgan ommaviy amortizatorlar sabab bo'lgan zo'ravonlik harakatlariga qarshi barqarorlashadi harmonik tebranish. O'rnatilgan söndürücü, nisbatan engil komponentli tizimning tebranishini pasaytiradi, shunda eng yomon tebranishlar kamroq bo'ladi. Taxminan aytganda, amaliy tizimlar asosiy rejimni tashvishga soladigan qo'zg'alish chastotasidan uzoqlashtirish yoki to'g'ridan-to'g'ri namlash qiyin yoki qimmat rezonansga amortizatsiya qo'shish uchun sozlangan. Ikkinchisiga krank mili burama damperi misol bo'la oladi. Ommaviy amortizatorlar tez-tez mexanik kinetik energiyani avtomashinaga o'xshab issiqqa aylantiradigan ishqalanuvchi yoki gidravlik komponent bilan amalga oshiriladi amortizator.

Massasi bo'lgan vosita berilgan m1 Dvigatel orqali erga ulangan holda, vosita ishlayotganda tebranadi va yumshoq dvigatel moslamalari parallel buloq va damper vazifasini bajaradi, k1 va v1. Dvigatelga o'rnatiladigan kuch F0. Dvigatelning maksimal tezligini kamaytirish uchun dvigatel bir qator tezlikda ishlaydi, kichikroq massa, m2, ulangan m1 buloq va damper bilan, k2 va v2. F1 uning ishlashi tufayli dvigatelga ta'sir qiluvchi kuch.

Tizimning bir kuch birligi bilan hayajonlangan javobi (bilan)qizil) va holda (ko'k) 10% sozlangan massa. Eng yuqori darajadagi javob 9 birlikdan 5,5 birlikgacha kamayadi. Maksimal javob kuchi kamaytirilganda, ba'zi bir ishlaydigan chastotalar mavjud, ular uchun javob kuchi oshiriladi.

Grafada sozlangan massa amortizatorining asosiy massaga qo'llaniladigan kuch birligi amplitudasi bilan tebranishlar bilan hayajonlangan oddiy buloq-massa-damper tizimiga ta'siri ko'rsatilgan, m1. Ishlashning muhim o'lchovi dvigatelga o'rnatiladigan kuchning dvigatelni tebranish kuchiga nisbati, F0/F1. Bu tizimning chiziqli ekanligini taxmin qiladi, shuning uchun dvigatelga kuch ikki barobar ko'paytirilsa, dvigatelga kuch ham o'rnatiladi. Moviy chiziq bazaviy tizimni ifodalaydi, maksimal 9 ta kuch kuchiga 9 ta chastota birligi ta'sir qiladi. Qizil chiziq asosiy massaning 10% miqdorida sozlangan massani qo'shish ta'sirini ko'rsatadi. Maksimal javob darajasi 5,5, chastotasi 7, yon ta'siri sifatida u ikkinchi normal rejimga ega va taxminan 6 dan past va 10 dan yuqori chastotalarda bazaviy tizimdan biroz ko'proq tebranadi.

Ikkala tepalikning balandliklari sozlangan massa sönümleyicideki kamonning qattiqligini o'zgartirish orqali sozlanishi mumkin. Sönümlemeyi o'zgartirish, shuningdek, murakkab tarzda, cho'qqilarning balandligini o'zgartiradi. Ikkala tepalik orasidagi bo'linishni damperning massasini o'zgartirish orqali o'zgartirish mumkin (m2).

A Bode fitnasi tizimdagi siljishlar (bilanqizil) va holda (ko'k) 10% sozlangan massa.

The Bode fitnasi ga nisbatan ikki holat uchun har bir massa harakatining fazasi va kattaligini ko'rsatadigan murakkabroqdir F1.

O'ngdagi uchastkalarda qora chiziq asosiy javobni ko'rsatadi (m2 = 0). Endi ko'rib chiqamiz m2 = m1/10, ko'k chiziq damping massasining harakatini va qizil chiziq asosiy massaning harakatini ko'rsatadi. Amplitudalar chizmasi shuni ko'rsatadiki, past chastotalarda damping massasi birlamchi massadan ancha ko'proq rezonanslashadi. Faza chizmasi shuni ko'rsatadiki, past chastotalarda ikkita massa fazada bo'ladi. Sifatida chastota ko'payadi m2 bilan fazadan chiqib ketadi m1 taxminan 9,5 Hz gacha bo'lgan faza 180 ° ga teng m1, amplitudasini maksimal darajada oshirish orqali amortizatsiya ta'sirini maksimal darajada oshirish x2 − x1, bu sarflanadigan energiyani maksimal darajada oshiradi v2 va bir vaqtning o'zida dvigatel o'rnatilishi bilan bir xil yo'nalishda asosiy massani tortadi.

Avtoulovlarda ommaviy damperlar

Avtomobil sporti

O'rnatilgan massa damperi Renault tomonidan ishlab chiqarilgan tizimning bir qismi sifatida 2005 yilda ishlab chiqarilgan F1 avtomobilida ( Renault R25 ), da 2005 yil Braziliya Gran-prisi. Tizim doktor Robin Tuluie tomonidan ixtiro qilingan va xabarlarga ko'ra aylanish vaqtini 0,3 sekundga qisqartirgan: nisbatan sodda qurilma uchun ajoyib yutuq.[1] Bu noqonuniy deb topildi, chunki massa shassiga qattiq bog'lanmagan va uning ta'siriga qarab, uning avtoulovning baland ovoziga ta'sir ko'rsatdi, bu esa o'z navbatida mashina ostidagi bo'shliqqa sezilarli darajada ta'sir qildi va shuning uchun erga ta'sir avtomobilning harakatlanuvchi aerodinamik moslamasi bo'lishi va shu sababli uning ishlashiga noqonuniy ta'sir ko'rsatishi aerodinamika.

Uchrashuv styuardlari buni qonuniy deb hisoblashdi, ammo FIA ushbu qaror ustidan shikoyat qildi. Ikki hafta o'tgach, FIA Xalqaro Apellyatsiya sudi ommaviy amortizatorni noqonuniy deb topdi.[2][3]

Ishlab chiqarish avtomobillari

O'rnatilgan ommaviy amortizatorlar ishlab chiqarish avtoulovlarida keng qo'llaniladi, odatda krank mili nazorat kasnagi burama tebranish va kamdan-kam hollarda krank milining egilish rejimlari. Ular, shuningdek, tishli vintlardek harakatlanish chizig'ida va boshqa joylarda egzoz, tanadagi, suspenziyadagi yoki boshqa joylarda boshqa shovqinlar yoki tebranishlar uchun ishlatiladi. Deyarli barcha zamonaviy avtoulovlarda bitta massa damperi bo'ladi, ba'zilari esa o'nta yoki undan ko'p bo'lishi mumkin.

Krank milidagi damperning odatiy dizayni g'altakning markaziy qismi va tashqi jant orasidagi ingichka kauchuk lentadan iborat. Ushbu qurilma, ko'pincha "a" deb nomlanadi harmonik damper, krank milining boshqa uchida, ning teskarisida joylashgan volan va uzatish. Muqobil dizayn bu santrifüj mayatnik changni yutish vositasi kamaytirish uchun ishlatiladi ichki yonish dvigatellari bir nechta zamonaviy avtomobillarda burama tebranishlar.

To'rt g'ildiragi ham Citroën 2CV 1949 yilda ishlab chiqarila boshlangandan boshlab to'rtta g'ildirakda, orqa tomondan olib tashlanmasdan oldin, Renault F1 avtomobilida ishlatilganiga juda o'xshash dizaynga ega bo'lgan sozlangan massa damperi (asl frantsuz tilida "Batteur" deb nomlanadi). oxir-oqibat 1970-yillarning o'rtalarida old g'ildiraklar.

Kosmik kemalardagi ommaviy damperlar

NASA tebranishini kamaytirish bo'yicha bitta taklif Ares qattiq yoqilg'i kuchaytirgichi eng yuqori yuklarni 6 dan kamaytirish uchun dizayn strategiyasining bir qismi sifatida 16 ta sozlangan ommaviy amortizatorlardan foydalanishi kerak edig 0,25 gag, 1dan pasayishiga javobgar bo'lgan TMDlarg 0,25 gag, qolganlari an'anaviy ravishda amalga oshiriladi tebranish izolyatorlari yuqori bosqichlar va kuchaytirgich o'rtasida.[4][5]

Spin stabillashadigan sun'iy yo'ldoshlar mavjud nutatsiya muayyan chastotalarda ishlab chiqish. Eddi oqimi nutatsiyani pasaytirish va barqarorlashtirish uchun spin stabillashtirilgan sun'iy yo'ldoshlarda nutation amortizatorlari uchib ketdi.

Elektr uzatish liniyalaridagi amortizatorlar

Kabellarga biriktirilgan kichik qora narsalar Stockbridge ko'piklari yaqinidagi 400 kV elektr uzatish liniyasida Qal'aning kombinati, Angliya

Yuqori kuchlanishli chiziqlar ko'pincha kichik barbell - shakllangan Stockbridge ko'piklari dan osilgan simlar nomlangan yuqori chastotali, past amplituda tebranishni kamaytirish uchun chayqalish.[6][7]

Shamol turbinalaridagi amortizatorlar

Shamol turbinalari uchun standart sozlangan massa söndürücü yordamchi massadan iborat bo'lib, buloqlar va asboblar elementlari yordamida asosiy tuzilishga biriktirilgan. Sozlangan massa söndürücüsünün tabiiy chastotasi, asosan, uning kamon konstantasi va dashpot tomonidan aniqlangan sönümleme nisbati bilan belgilanadi. Sozlangan massa sönümleyicisinin sozlangan parametri, yordamchi massaning strukturaning harakatiga nisbatan faza siljishi bilan tebranishini ta'minlaydi. Oddiy konfiguratsiyada yordamchi massa shamol turbinasi natselasi ostiga osilgan, damperlar yoki ishqalanish plitalari bilan quvvatlangan.

Binolarda va tegishli inshootlarda damperlar

Taypey 101-ning eng katta sozlangan massa damperining joylashishi

Odatda damperlar o'rnatilgan ulkan beton bloklar yoki temir korpuslardir osmono'par binolar yoki boshqa tuzilmalar bilan qarama-qarshi harakat qilgan rezonans chastotasi yordamida strukturaning tebranishlari buloqlar, suyuqlik yoki mayatnik.

Tebranish va rezonans manbalari

Kiruvchi tebranish shamol yoki zilzila kabi inshootga ta'sir qiluvchi atrof-muhit kuchlari yoki zararli, yoqimsiz yoki shunchaki noqulay bo'lishi mumkin bo'lgan rezonansni keltirib chiqaradigan zararli ko'rinadigan tebranish manbai ta'sirida bo'lishi mumkin.

Zilzilalar

The seysmik to'lqinlar sabab bo'lgan zilzila binolarni chayqaltiradi va tebranish erning harakatlanish chastotasi va yo'nalishiga, binoning balandligi va qurilishiga qarab turli yo'llar bilan. Seysmik faollik binoning haddan tashqari tebranishini keltirib chiqarishi mumkin tizimli nosozlik. Binoni yaxshilash uchun seysmik ko'rsatkichlar, turli xil seysmiklarni jalb qiluvchi tegishli bino dizayni amalga oshiriladi tebranishni boshqarish Yuqorida aytib o'tilganidek, amortizatsiya moslamalari aeronavtika va avtomobilsozlik sanoatida binolarning seysmik zararini yumshatish standartidan ancha oldin ishlatilgan. Darhaqiqat, zilzilalar uchun dastlabki ixtisoslashgan söndürme moslamalari 1950 yil oxiriga qadar ishlab chiqilmagan.[8]

Mexanik inson manbalari

Damperlar Mingyillik ko'prigi Londonda. Oq disk damperning bir qismi emas.

Bir vaqtning o'zida zinapoyadan yuqoriga va pastga tushayotgan odamlar massasi yoki ko'p odamlar bir ovozdan oyoq tirab olishlari stadion kabi katta inshootlarda jiddiy muammolarni keltirib chiqarishi mumkin, agar bu inshootlar amortizatsiya choralarini ko'rmasa.

Shamol

Baland binolarga qarshi shamolning kuchi osmono'par binolarning tepasi bir metrdan ko'proq harakatlanishiga olib kelishi mumkin. Ushbu harakat chayqalish yoki burish shaklida bo'lishi mumkin va bunday binolarning yuqori qavatlarini harakatga keltirishi mumkin. Shamolning ma'lum burchaklari va aerodinamik binoning xususiyatlari harakatni va sababni ta'kidlashi mumkin harakat kasalligi odamlarda. TMD odatda samarali ishlash uchun ma'lum bir bino chastotasiga moslashtiriladi. Biroq, hayot davomida, baland va ingichka binolarda shamol tezligi, atrof-muhit harorati va nisbiy namlik o'zgarishi ostida tabiiy chastotalar o'zgarishi va boshqa omillar qatorida kuchli TMD dizayni talab etiladi.[9]

Sozlangan massa amortizatorlari bo'lgan binolar va inshootlarga misollar

Kanada

Xitoy

Germaniya

Hindiston

Eron

Irlandiya

  • Dublin Spire yilda Dublin, Irlandiya - shamol bo'roni paytida aerodinamik barqarorlikni ta'minlash uchun sozlangan massa damperi bilan yaratilgan.

Yaponiya

Rossiya

Tayvan

  • Taypey 101 osmono'par bino - dunyodagi eng katta va eng og'ir sozlangan ommaviy amortizatorlarni o'z ichiga oladi, 660 tonna (730 qisqa tonna).[13]

Birlashgan Arab Amirliklari

Birlashgan Qirollik

Amerika Qo'shma Shtatlari

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ "Renault sozlangan ommaviy damperni yaratib, qanday qilib jahon chempionatida g'olib bo'ldi". Moregoodink.com. Olingan 2019-02-08.
  2. ^ Bishop, Matt (2006). "Uzoq intervyu: Flavio Briatore". F1 poygasi (Oktyabr): 66-76.
  3. ^ "FIA munozarali damper tizimini taqiqlaydi". Pitpass.com. Olingan 2010-02-07.
  4. ^ "Ares I Thrust Oscillation uchrashuvlari dalda beruvchi ma'lumotlar, o'zgarishlar bilan yakunlanadi". NASASpaceFlight.com. 2008-12-09. Olingan 2010-02-07.
  5. ^ "NASA yangi raketasi uchun amortizatorlar rejasi belgilandi". SPACE.com. 2008-08-19. Olingan 2010-02-07.
  6. ^ "Stokbridjdagi damperlarda sim kabellari histerezi to'g'risida". Cat.inist.fr. Olingan 2010-02-07.
  7. ^ "Kabel yopishtiruvchi vositalar - 2007 yil 27 oktyabr". Yangi olim. Arxivlandi asl nusxasi 2008 yil 5 mayda. Olingan 2010-02-07.
  8. ^ Reiterman, Robert (2012). Zilzilalar va muhandislar: Xalqaro tarix. Reston, VA: ASCE Press. ISBN  9780784410714. Arxivlandi asl nusxasi 2012-07-26.
  9. ^ Aly, Aly Mousaad (2012). "Ko'p yo'nalishli shamol ta'siridagi binolarda ta'sirni yumshatish uchun mustahkam sozlangan massa damperi". Baland va maxsus binolarning konstruktiv dizayni. 23 (9): 664–691. doi:10.1002 / tal.1068.
  10. ^ RIBBON CHAPEL Vimeo-da
  11. ^ Nakamura, Xiroshi (2015 yil 4-fevral). "Ribbon Chapel / Hiroshi Nakamura & NAP Architects". ArchDaily. Olingan 2017-02-15.
  12. ^ Septimu-Jorj Luka; Cristan Pastia; Florentina Chira (2007). "Qurilish inshootlariga ba'zi faol boshqaruv tizimlarining so'nggi qo'llanmalari" (PDF). Jassi politexnika instituti byulleteni: 25. ISSN  2537-2726.
  13. ^ taipei-101.com.tw
  14. ^ Styuart, Aaron. "Batafsil> Park Avenue 432". Me'morning gazetasi. Olingan 31 yanvar 2016.
  15. ^ Petroski, Genri (1996). Dizayn bo'yicha ixtiro: muhandislar fikrdan narsaga qanday erishadilar. Garvard universiteti matbuoti. pp.205–208.
  16. ^ "Comcast Center" (PDF). Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2012 yil 17 fevralda. Olingan 2010-02-07.
  17. ^ Bob Fernandes (2014 yil 10-dekabr). "Muhandislar o'sib bormoqda: to'rtta yosh mutaxassis martaba loyihasini hal qilishda". philly.com. Filadelfiya media tarmog'i (Raqamli), MChJ. Arxivlandi asl nusxasidan 2017 yil 22-noyabrda. Olingan 3 dekabr, 2017.
  18. ^ Xodimlar (2011 yil avgust) "Bitta Madison Park, Nyu-York" Baland binolar va shaharlarning yashash joylari bo'yicha kengash veb-sayt. Arxivlandi 2018 yil 28-yanvar kuni Orqaga qaytish mashinasi.

Tashqi havolalar