SU1164483A1

SU1164483A1 - Амортизатор

Info

Publication number: SU1164483A1
Application number: SU843692473A
Authority: SU
Inventors: Valerij I Gromov; Elena M Galla; Yurij Ya Denin; Ruslan V Sobolev
Original assignee: Gromov Valerij; Elena M Galla; Yurij Ya Denin; Ruslan V Sobolev
Priority date: 1984-01-10
Filing date: 1984-01-10
Publication date: 1985-06-30

Description

Изобретение относится к устройствам для гашения вибрации, а имен- \ но к конструкции амортизаторов с автоматическим управлением.

Цель изобретения - повышение эф- 5 фективности при гашении меняющихся по частоте вибрационных составляющих, расширение области применения и упрощение амортизатора.

На фиг. 1 изображена функциональ- ’θ ная схема амортизатора; на фиг. 2 функциональная схема гребенчатого фильтра; на фиг. 3 - графики, поясняющие принципы действия гребенчатого фильтра; на фиг. 4 и 5 - ампли- 15 тудно-фазочастотная характеристика амортизатора, замкнутого обратной связью.

Изобретение осуществляется следующим образом. 20

Амортизатор (.фиг. 1) содержит первый электромеханический динамометр 1 с предварительным усилителем 2; упругий элемент 3, один конец которого связан с колеблющимся объектом 25 4, а другой - взаимодействует через первый электромеханический динамометр с изолируемым объектом 5; вибратор 6, связанный через второй электромеханический динамометр 7' с изо- 30 лируемым объектом; последовательно соединенные сумматор 8, усилитель

9 мощности, вход которого подключен к выходу аналогового сумматора, а выход - к вибратору 6, гребенчатый ₃₅фильтр 10 с датчиком 11 частоты колеблющегося объекта, выполненного например, в виде индукционной катушки с постоянным магнитом; выход датчика 11 подключен к первому входу 40 гребенчатого фильтра, выход фильтра

10 подключен к входу сумматора 8; корректирующий усилитель 12, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя 2, выход - к 45 второму входу гребенчатого фильтра

10, предварительный усилитель 13, вход которого подключен к выходу второго электромеханического динамометра 7; усилитель 14 обратной связи, 50 вход которого подключен к выходу предварительного усилителя 13, а выход - к второму входу аналогового сумматора 8. Гребенчатый фильтр 10 содержит (Лиг.2) сумматор 15, ана- . 55 лого-цифровой преобраэователь(АЦП)16_;блок 17 задержки, цифроаналоговый преобразователь 18 (ЦАП), состоящий

из одной микросхемы серии 572 ПА1А, вход ЦАП 18 соединен с выходом блока 17 задержки, а выход - с вторым входом сумматора 15; блок 19 управления, вход которого соединен с датчиком 11 частоты колеблющегося объекта, а выходы - с входами АЦП 16 и блока 17 задержки, состоящего из ϋтриггеров и логических элементов типа И-НЕ, причем ϋ-триггеры соединены между собой последовательно, дополнительно выход каждого соединен с входом соответствующего логического элемента.

АЦП 16 состоит из последовательно связанных масштабирующего усилителя 20, компаратора 21, регистра 22 последовательно приближения и преобразователя 23 декодирующего, вход АЦП 16 соединен с выходом сумматора 15.

Блок 17 задержки состоит из последовательно соединенных адресного счетчика 24, оперативного запоминающего устройства 25, буферного регистра 26, причем вход блока 17 задержки соединен с выходом АЦП 16.

Амортизатор работает следующим образом.

Колеблющийся объект 4, например роторный вращающийся механизм, деформируя упругий элемент 3, создает силовое вибрационное возбуждение изолируемого объекта 5, например опорного фундамента, амплитуды и фазы составляющих которого измеряются первым электромеханическим динамометром 1. Сигнал с динамометра 1 через предварительный усилитель 2 подается на корректирующий усилитель 12 *и гребенчатый фильтр 10-.

Параметры корректирующего усилителя 12 и гребенчатого фильтра 10 подбираются так, что при некоторых (обычно средних)значениях вибрационных частот составляющие усилия, развиваемого вибратором 6, равны по величине и противоположны по направлению соответствующим составляющим вибрационного усилия, которое действует на изолируемый объект 5 со стороны упругого элемента 3.

Амортизатор должен работать в широком диапазоне частот.

Для этой цели в предлагаемом амортизаторе применен один гребенчатый

фильтр, который пропускает только

вибрационные составляющие, переда3

1164483 4

ваемые на изолируемый объект, кратные по частоте числу оборотов колеблющегося объекта.

Гребенчатый фильтр реализует передаточную функцию И (фиг.За), опи- 5 сываемую формулой

Ν_Γφ (3ω) ι-κΟω). β(ίω ) ⁷¹где Κ(ΐω) и Д()со) - передаточные

функции цепей 'θ прямой и обратной связи (фиг. 36).

Если обеспечить передаточную функцию цепи обратной связи в виде задержки по величине, равной периоду 15 дискретизации 1 /ω₀, где (ΰ₀ ~ частота вращения колеблющегося объекта, то данная гребенчатая структура может быть реализована одной схемой.

Принцип работы такой схемы 20

(фиг.ЗЬ -*)заключается в следующем.

Пусть входной сигнал и_ьх имеет вид периодической последовательности с периодом повторения Т, равным периоду дискретизации, т.е. Т = 25

(фиг.Зв).

Полагая Κ(]ω)=Κ сопзС<1, приходим к следующему: каждый входной импульс порождает на выходе серию импульсов, отстающих один от другого 30 на время Т и имеющих амплитуды, убывающие по закону К, К¹, К^г,.,,

(фиг.3 ¢,е). Суммируя последовательности,получаем характеристику (фиг.ЗЖ). 35

Таким образом, имеет место накопление сигнала с частотами Κω_β , где К = 0,1,2,3,...

Задержка в фильтре осуществляется в оперативном запоминающем устройст- ₄₀ве (ОЗУ) 25 (фиг.2^-), выполненном на современных цифровых интегральных схемах.

Задержанный цифровой сигнал из ОЗУ 25 поступает в буферный регистр 45 26 и далее в ЦАП 18, где он преобразуется в аналоговый.

Преобразование входного аналогового сигнала для блока 17 задержки в цифровую форму осуществляется уст— $д ройством АЦП 16 в следующей последовательности.

Выходной сигнал сумматора 15 поступает на вход масштабирующего уси-. лителя 20, далее на компаратор 21, вырабатывающий сигнал логического уровня.>Сигнал с компаратора поступает в регистр 22 последовательного

приближения, цифровой выход которого соответствует аналоговому сигналу. Сравнивающий сигнал для компаратора вырабатывает преобразователь 23 декодирующий .

АЦП 16 работает по принципу пораз рядного взвешивания, выходной сигнал которого подается и записывается в 03925. Через время 1/ω₀ сигнал считывается с ОЗУ буферным регистром 26 и подается на устройство ЦАП 18.

Блок 19 управления предназначен для синхронизации работы всех устройств фильтра. Блок представляет собой распределитель импульсов, поступающих от датчика 1I частоты. СчетI

чик по τηοά 8, собранный на Э-триггерах, последовательно делит входной тактовый сигнал на 2, 4, 8. Вход ной сигнал, а также результаты от его деления поступают на дешифратор, собранный на элементах типа И-НЕ. Ин тервал между сигналами, их очередность и длительность обеспечивают совместную работу всех устройств фильтра.

Два выхода блока 19 управления поступают на регистр 22 последовательного приближения устройства АЦП 16, два других выхода - на адресный счетчик 24 и буферный регистр 26 блока 17 задержки.

В сумматоре 15 происходит суммирование заданного сигнала с текущим входным и если период следования входного сигнала кратен времени 1 /ц>₀то на выходе суммирующей схемы имеет место накопление данного сигнала, т.ё. фильтрация.

Выход фильтра 10 соединен через сумматор 8 с входом усилителя 9 мощности, управляющим вибратором 6. Из-за большой индуктивности вибратора и резонанса подвижной его части амплитудно-фазочастотная характеристика контура усилитель - вибратор в рабочей частоте амортизатора далека от идеальной, что ограничивает рабочий диапазон частот.

Указанная амплитудно-фазочастотная характеристика представлена на фиг,4 (кривая А1) , а с учетом корректирующего усилителя 12 - кривая АЗ, при этом характеристика корректирующего усилителя должна выглядеть, как показано на кривой А2. Управляющий контур амортизатора имеет

1164483

резонанс в области частот 20-30 Гц ^фиг.4], что уменьшает область использования известных амортизаторов с автоматическим управлением.

В предлагаемом амортизаторе для расширения области применения в сторону низких частот выходной сигнал предварительного усилителя 13 второго электромеханического динамометра проходит усилитель 14 обратной связи имеющий специально рассчитанную характеристику с учетом передаточных характеристик вибратора, например, передаточную характеристику вида

<М5р

«- 0,05р+1

Выходной сигнал усилителя 14 обратной связи подается на второй вход сумматора 8, т.е. осуществляется замыкание обратной связью контура усилитель мощности - вибратор, при этом его амплитудно-фазочастотная характе5 ристика принимает вид (фиг.5, кривая Б1). Резонанс подвижной части вибратора смещается влево в область част· тот 6 Гц. Если при этом амплитуда-фазочастотная характеристика корректи1° рующего усилителя 12 имеет вид, как показано на кривой БЗ, то характеристика системы управления вибратора принимает вид, показанный на кривой Б4. Кривая Б2 ("фиг.5)- разомк15 нутая характеристика системы управления вибратором, по которой судят об устойчивости. Схема усилителя 14 обратной связи выполнена на стандартных операционных усилителях с

20 применением интегральных схем.

фиг.1

1164483

фиг. 2

1164483

ί

φαί. ♦

1164483

Claims

1. АМОРТИЗАТОР, содержащий упругий элемент, один конец которого связан с колеблющимся объектом, а другой через первый электромеханический динамометр - с изолируемым объектом, вибратор, связанный с изолируемым объектом через второй электромеханический динамометр, установленный соосно с вибратором, последовательно соединенные сумматор и усилитель мощности, выход которого связан с входом вибратора, а также предварительные усилители, входы которых подключены к выходам соответствующих электромеханических динамометров, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности при гашении меняющихся по частоте вибрационных составляющих, расширения области применения и упрощения амортизатора, он содержит последовательно соединенные корректирующий усилитель и гребенчатый

фильтр, а также датчик частоты колеблющегося объекта и усилитель обратной связи, вход которого подключен к выходу первого предварительного усилителя, а выход - к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом гребенчатого фильтра, второй вход которого подключен к выходу датчика частоты колеблющегося объекта, причем вход корректирующего усилителя соединен с выходом второго предварительного усилителя.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что гребенчатый фильтр содержит последовательно соединенные сумматор, аналого-цифровой преобразователь, блок задержки и цифроаналоговый преобразователь а также блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму й третьему входам аналого-цифрового преобразователя, третий выход - к второму и третьему входам блока задержки, четвертый' выход - к четвертому входу блока задержки, а вход - к второму входу гребенчатого фильтра, выход 'цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключён к первому входу гребенчатого фильтра, а второй выход - к выходу гребенчатого фильтра.

1

1164483

2