PL224903B1 - Wzbudnik drgań mechanicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wzbudnik drgań mechanicznych przeznaczony do stosowania przy badaniu cech dynamicznych obiektów inżynieryjnych, zwłaszcza kładek dla pieszych.

W badaniach dynamicznych mostów stosowane są dwie metody wymuszeń: wymuszenia środowiskowe, wywoływane w niekontrolowany sposób siłami natury, na przykład wiatrem i wymuszenia kontrolowane przez człowieka, wywoływane różnymi urządzeniami typu wibratory bezwładnościowe, wibratory elektrohydrauliczne lub urządzenia z opadającą na konstrukcję masą. Do wyznaczania charakterystyk dynamicznych kładek stosuje się również wymuszenia stochastyczne powstałe w wyniku występowania swobodnego ruchu pieszego.

Specyfiką obiektów inżynieryjnych w postaci kładek dla pieszych jest ich stosunkowo duża podatność dynamiczna przejawiająca się między innymi bardzo niskimi częstotliwościami drgań własnych, z których najniższe leżą często w zakresie od około 0,5 Hz do 5 Hz. Do wymuszenia tak niskich częstotliwości drgań rezonansowych kładek zasadniczo nie nadają się wzbudniki bezwładnościowe stosowane w badaniach dynamicznych innych konstrukcji mostowych, gdyż siła wymuszająca jest w ich przypadku zależna od częstotliwości i przy niskich częstotliwościach jest ona zbyt mała.

Znany jest ze stosowania mechaniczno-elektromagnetyczny wzbudnik drgań mechanicznych utworzony z konstrukcji nośnej, w której zamocowany jest bijak oraz poruszający go napęd elektromagnetyczny.

Wzbudnik drgań mechanicznych wyposażony w osadzony w konstrukcji nośnej bijak oraz poruszający go napęd według wynalazku charakteryzuje się tym, iż napęd bijaka stanowi silnik elektryczny połączony z motoreduktorem stożkowym, na którego wale wyjściowym zamocowana jest krzywka unosząca osadzony swobodnie, przesuwny w pionie w zamocowanych do konstrukcji nośnej prowadnicach, bijak. Bijak ma postać zakończonej stopą stalowej płyty mającej w środkowym obs zarze przelotowy otwór, przy którym zamocowana jest ułożyskowana obrotowo rolka współpracująca z umiejscowioną w tym otworze krzywką unoszącą bijak. Stopa bijaka ma postać pojemnika z elastycznego tworzywa wypełnionego sypkim materiałem. Materiał sypki stanowi piasek. Do bijaka zamocowane są obciążniki w postaci stalowych płyt. W spodniej części konstrukcji nośnej umiejscowione są nakrętki, w których osadzone są zakończone stopami śruby regulacyjne wysokości opadania bijaka.

Zaletą rozwiązania według wynalazku, w którym bijak swobodnie, cyklicznie opada na badaną konstrukcję jest możliwość wzbudzania drgań kładek ze stałą, powtarzalną przy każdym impulsie, siłą wymuszającą, nawet przy najniższych częstotliwościach. Siła wymuszająca jest w przypadku tego rozwiązania niezależna od częstotliwości, a jej wartość może być regulowana.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wzbudnik w widoku z przodu, a fig. 2 wzbudnik w widoku z boku bez prowadnicy.

Wzbudnik drgań mechanicznych w przykładzie wykonania według wynalazku zbudowany jest z konstrukcji nośnej 1, do której zamocowany jest stanowiący napęd, silnik elektryczny 2. Silnik ele ktryczny 2 połączony jest z motoreduktorem stożkowym 3, na którego wale wyjściowym zamocowana jest krzywka 4 unosząca swobodnie przesuwny w pionie bijak 5. Do bijaka 5 przy jego górnych i do lnych krawędziach zamocowane są rolki 9 osadzone na zamocowanych do konstrukcji nośnej 1 prowadnicach 7. Bijak 5 ma postać zakończonej stopą 8 stalowej płyty mającej wykonany w środkowym obszarze przelotowy otwór, w którym umiejscowiona jest krzywka 4 współpracująca z zamocowaną do bijaka 5 przy górnej części otworu ułożyskowaną obrotowo rolką 6. Do bijaka 5 po obu jego stronach mogą być zamocowane dodatkowe obciążniki 10 w postaci stalowych płyt. Stopa 8 bijaka 5 ma postać pojemnika z elastycznego tworzywa wypełnionego sypkim materiałem, korzystnie piaskiem. W spodniej części konstrukcji nośnej 1 zamocowane są nakrętki 12, w których umiejscowione są zakończone stopami śruby regulacyjne 11 wysokości opadania bijaka 5 stanowiące jednocześnie nóżki wzbudnika. Podczas badania cech dynamicznych obiektu inżynieryjnego silnik elektryczny 2 wzbudnika zasila się poprzez falownik. Zasilanie silnika elektrycznego 2 poprzez falownik umożliwia zmianę częstotliwości napięcia zasilającego silnik elektryczny 2 w zakresie 0-200 Hz przy rozdzielczości rzędu 0,01 Hz co pozwala na płynną regulację prędkości obrotowej silnika elektrycznego 2 i tym samym umożliwia bezstopniową regulację częstotliwości siły wymuszającej. W przedmiotowym rozwiązaniu silnik elektryc zny 2 za pośrednictwem motoreduktora stożkowego 3 napędza krzywkę 4, która cyklicznie podnosi bijak 5 wykorzystując do tego ułożyskowaną obrotowo rolkę 6 zmniejszającą współczynnik tarcia krzywki 4 o powierzchnię bijaka 5. Po osiągnięciu szczytowego położenia bijak 5 swobodnie opada uderzając stopą 8 o powierzchnię badanego obiektu mostowego. Zastosowanie jako stopy 8 bijaka 5

PL 224 903 B1 pojemnika z materiałem sypkim ma na celu wytłumienie drgań bijaka 5 i zapobiega jego odbijaniu się od podłoża po każdorazowym cyklu wymuszenia udarowego. W przypadku, gdy ciężar bijaka 5 jest niewystarczający do uzyskania wymaganej wartości siły wymuszającej, istnieje możliwość zmiany jego masy przez dodanie z obu jego stron obciążników 10 w postaci stalowych płyt, które zwiększają siłę uderzenia. Siłę uderzenia bijaka 5 można regulować w zakresie skoku krzywki 4, to jest poprzez zmianę wysokości spadku bijaka 5, a także poprzez zmianę wysokości stanowiących nóżki wzbudnika śrub regulacyjnych 11. Wzbudnik według wynalazku ustawia się swobodnie na badanym obiekcie. Wzbudnik nie wymaga specjalnego mocowania do podłoża.

Claims (6)

1. Wzbudnik drgań mechanicznych wyposażony w osadzony w konstrukcji nośnej bijak oraz poruszający bijak napęd, znamienny tym, że napęd stanowi silnik elektryczny (2) połączony z motoreduktorem stożkowym (3), na którego wale wyjściowym zamocowana jest krzywka (4) unosząca osadzony swobodnie, przesuwny w pionie w zamocowanych do konstrukcji nośnej (1) prowadnicach (7), bijak (5).

2. Wzbudnik według zastrz. 1, znamienny tym, że bijak (5) ma postać zakończonej stopą (8) stalowej płyty mającej w środkowym obszarze przelotowy otwór, przy którym zamocowana jest ułożyskowana obrotowo rolka (6) współpracująca z umiejscowioną w tym otworze krzywką (4).

3. Wzbudnik według zastrz. 2, znamienny tym, że stopa (8) bijaka (5) ma postać pojemnika z elastycznego tworzywa wypełnionego sypkim materiałem.

4. Wzbudnik według zastrz. 3, znamienny tym, że materiał sypki stanowi piasek.

5. Wzbudnik według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że do bijaka (5) zamocowane są dodatkowe obciążniki (10) w postaci stalowych płyt.

6. Wzbudnik według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że wyposażony jest w osadzone w spodniej części konstrukcji nośnej (1) nakrętki (12), w których osadzone są wyposażone w stopy