Коэффициент демпфирования (Damping Factor). Коэффициент демпфирования (Damping Factor) Определение коэффициента передачи кп с учетом демпфирования

Демпинг-фактор (в отечественной литературе — коэффициент демпфирования) — характеристика усилителя, определяющая его взаимодействие с нагрузкой (акустической системой). В описании многих усилителей этот параметр приобретает почти мистический смысл. Какой же коэффициент демпфирования необходим и стоит ли гнаться за рекордными цифрами?

Усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ) по отношению к нагрузке делятся на два класса — источники напряжения и источники тока. Последние находят очень ограниченное применение, а практически все серийные модели являются усилителями — источниками напряжения.

Идеальный усилитель при любом сопротивлении нагрузки создает на выходе одинаковое напряжение. Другими словами, выходное сопротивление идеального источника напряжения равно нулю. Однако идеальных вещей в природе не существует, поэтому реальный усилитель обладает определенным внутренним сопротивлением. Это означает, что напряжение на нагрузке будет зависеть от ее сопротивления (рис.1).

Однако потеря выходного напряжения — не самое главное следствие того, что усилитель обладает выходным сопротивлением. При любом перемещении звуковой катушки в зазоре магнитной системы в ней наводится электродвижущая сила (ЭДС). Эта ЭДС, замыкаясь через выходное сопротивленние усилителя, создает ток, противодействующий перемещению катушки. Величина этого тока и сила торможения обратно пропорциональны выходному сопротивлению усилителя. Это явление называется электрическим демпфированием громкоговорителя и в значительной степени определяет характер воспроизведения импульсных сигналов.

Динамическая головка — сложная колебательная система, имеющая несколько частот резонанса (механический резонанс подвижной системы, внутренние резонансы подвеса и диффузора и т.д.). При воспроизведении импульсного сигнала возникают колебания на резонансных частотах системы. Неприятность заключается в том, что при слабом демпфировании эти затухающие колебания могут продолжаться и после того, как закончился вызвавший их импульс (рис.2). В результате воспроизведение будет сопровождаться призвуками, окрашивающими звучание.

рис.2.

Задача конструктора аудиосистемы — задемпфировать громкоговоритель так, чтобы собственные колебания затухали как можно быстрее. Однако средств для этого не так уж много. Возможны три способа демпфирования головки:

  • механическое демпфирование, определяемое потерями на внутреннее трение в подвесе
  • акустическое демпфирование, определяемое особенностями акустического оформления
  • электрическое демпфирование, определяемое выходным сопротивлением усилителя

Механическое демпфирование определяется конструктивными особенностями динамической головки и закладывается на этапе ее проектирования. Изменить его величину в готовом динамике редко представляется возможным. Как самостоятельное решение акустическое демпфирование применяется в виде заполнения корпуса акустической системы звукопоглощающим материалом. Кроме того, акустическое демпфирование входит в конструктивное оформление закрытых СЧ и ВЧ головок. Некоторое влияние на акустическое демпфирование оказывает и сопротивление излучения динамической головки. Однако, вклад всех этих составляющих в общую степень демпфирования головки невелик. Таким образом, электрическое демпфирование становится основным инструментом воздействия на переходные характеристики системы усилитель-динамическая головка.

Взаимосвязь характера звучания с выходным сопротивлением усилителя заметили еще в пору ламповых усилителей, в 50-е годы. Особенно заметна была разница в звучании усилителей с выходным каскадом на триодах и пентодах. Пентодные усилители обладали значительным выходным сопротивлением, вследствие чего динамические головки были недодемпфированы и звучание приобретало гулкий призвук. Введение отрицательной обратной связи позволило снизить выходное сопротивление усилителя, но полностью проблему не решало. Удивительно, что спор о том — какой усилитель лучше, продолжаются и полвека спустя. А ведь дело не только в усилителе, но и в акустической системе.

Для оценки демпфирующих свойств усилителя был предложен новый параметр — коэффициент демпфирования (damping factor), представляющий собой отношение сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению усилителя.

Проведенные тогда же эксперименты позволили установить минимальную величину этого параметра — 5…8. Дальнейшее снижение выходного сопротивления усилителя практически не влияло на импульсные характеристики системы. Кстати, идеология Hi-Fi (сокращение от High Fidelity — высокая верность) и сам термин оформились к концу 50-х годов. К этому моменту были определены минимальные требования к аудиосистеме — полоса воспроизводимых частот, коэффициент гармоник (тогда его называли clear factor — степень чистоты) и выходная мощность. Впоследствии, после появления транзисторных усилителей и специализированных низкочастотных динамических головок с легким подвесом, нижний предел демпинг-фактора был повышен. Это позволило однозначно определить степень демпфирования головки параметрами усилителя вне зависимости от особенностей акустического оформления. При этом в некоторых пределах обеспечивалась одинаковость звучания конкретной АС с различными усилитлеями.

Знаменитый стандарт DIN45500 определял коэффициент демпфирования для Hi-Fi усилителей однозначно — не менее 20. Это означает, что выходное сопротивление усилителя при работе на нагрузку 4 Ом должно быть не более 0,2 Ом. Однако выходное сопротивление современных усилителей намного меньше — сотые и тысячные доли ома, а демпинг-фактор, соответственно, — сотни и тысячи.

Каков смысл столь значительного улучшения этого показателя? Коэффициент демпфирования в данном случае, как ни странно, ни при чем. Важна только одна его составляющая — выходное сопротивление усилителя. В данном случае имеет место магия цифр, поскольку к сотням ватт выходной мощности современных усилителей все привыкли и нужно привлечь покупателя чем-то новым. Согласитесь, что демпинг-фактор 4000 выглядит намного симпатичнее, чем выходное сопротивление 0,001 Ом. А означает это в любом варианте только одно — усилитель имеет очень низкое выходное сопротивление и способен отдавать в нагрузку значительный ток (пусть даже и кратковременно). А связь между выходной мощностью и демпинг-фактором хоть и прямая, но не однозначная. Так что термину, интересовавшему раньше только специалистов, нашлось новое применение.

Однако в повести о демпинг-факторе есть еще одно действующее лицо — акустический кабель. А он в состоянии сильно испортить не только цифры, но и качество звучания. Ведь сопротивление кабеля суммируется с выходным сопротивлением усилителя и становится составляющей демпинг-фактора. Для кабеля длиной 2 м сопротивление 0,05 Ом — вполне пристойный показатель. Но для усилителя с выходным сопротивлением 0,01 Ом демпинг-фактор на нагрузке 4 Ом с таким кабелем снизится с 400 до 66. Поводов для беспокойства пока нет. Но если использовать тоненький шнурок из комплекта динамиков и сомнительные скрутки общим сопротивлением 0,3…0,4 Ом (ситуация, к сожалению, еще нередкая), то демпинг-фактор упадет до 10, независимо от показателей усилителя. Поэтому на проводах экономить не стоит.

Пассивный кроссовер создает аналогичные проблемы. Поэтому катушки с ферромагнитным сердечником в кроссоверах применяются чаще, чем воздушные — это позволяет не только сэкономить дорогой (у них) медный провод, но и значительно снизить сопротивление катушки. Конечно, при перемагничивании сердечника возникают дополнительные нелинейные искажения сигнала, но в большинстве случаев это меньшее зло, чем недодемпфированные динамики. Кстати, разница в звучании систем с кроссоверами разной конструкции зачастую определяется не столько характером вносимых искажений, сколько различным демпфированием динамика. В тех случаях, когда совесть не позволяет ставить катушки с сердечником, недостаток демпфирования можно восполнить акустическими методами. Но акустическое демпфирование не обладает всеми возможностями электрического и может в конечном счете обойтись дороже.

Вычислить выходное сопротивление усилителя в любительских условиях можно, если при одинаковом входном сигнале измерить его выходное напряжение на холостом ходу (Eo) и на нагрузке (U) определенного сопротивления (R). Однако точность этого простого метода снижается при выходном сопротивлении усилителя меньше 0,05 Ом.

  • высокий демпинг-фактор (более 50) требуется для динамических головок с легким подвесом и большой массой подвижной системы, работающих с заходом в область основного механического резонанса (сабвуфер или мидбас с активным кроссовером, широкополосные головки без кроссовера);
  • для динамических головок, резонансная частота которых находится за пределами рабочей полосы частот (СЧ, ВЧ) демпинг-фактор при многополосном усилении значения не имеет, поскольку электрическое демпфирование наиболее эффективно для подавления основного механического резонанса подвижной системы;
  • при работе с пассивным кроссовером демпинг-фактор системы определяется главным образом выходным сопротивлением кроссовера в полосе его пропускания, поэтому требования к демпинг-фактору усилителя можно снизить (20…30). Дальнейшее увеличение выходного сопротивления усилителя может вызвать изменение частот среза кроссовера;
  • демпфирование структурных резонансов в материале диффузора и подвеса не входит в функцию усилителя и может осуществляться только механически. Это проблема динамической головки;
  • для усилителей с высоким выходным сопротивлением (источников тока) понятие демпинг-фактора лишено смысла. В этом случае для подавления основного механического резонанса подвижной системы можно использовать только акустическое демпфирование.

Основным параметром, характеризующим упругие свойства оснований фундаментов, является коэффициент упругого равномерного сжатия С z

. Его следует определять экспериментально. При отсутствии экспериментальных данных величину
С z
, кН/м 3 , допускается определять для фундаментов с площадью подошвы
А
не более 200 м 2 по формуле

где b

0 — коэффициент, м -1 , принимаемый равным: для песков 1, для супесей и суглинков 1,2, для глин и крупноблочных грунтов 1,5;
E
— модуль деформации грунта, кПа, определяемый в соответствии с требованиями главы СНиП «Основания здании и сооружений. Нормы проектирования»;
A
— площадь подошвы фундамента, м 2 ;
А
0 = 10 м 2 .

Модуль деформации грунта, как правило, должен определяться по результатам полевых штамповых испытаний. При отсутствии таких испытаний допускается пользоваться табличными данными.

Для фундаментов с площадью подошвы А

, превышающей 200 м 2 , значение коэффициента
C z
принимается как для фундаментов с площадью подошвы
A
= 200 м 2 .

Коэффициент С z

характеризует жесткость основания при поступательном вертикальном перемещении фундамента.

Помимо С z

в расчетах используются коэффициент упругого неравномерного сжатия
С φ
, кН/м 3 (при повороте фундамента относительно горизонтальной оси, проходящей через его подошву), упругого равномерного сдвига
С x
, кН/м 3 (при горизонтальном поступательном перемещении фундамента), и упругого неравномерного сдвига
С ψ
, кН/м 3 (при вращении относительно вертикальной оси). Их значения принимаются :

Коэффициенты жесткости для естественных оснований фундаментов определяются по формулам:

При вертикальных поступательных колебаниях фундамента,

k z = C z A

;

При горизонтальных поступательных колебаниях фундамента

k x = C x A

;

При вращательных колебаниях относительно горизонтальной оси, проходящей через подошву фундамента,

k φ = C φ I φ

;

При вращательных колебаниях относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента,

k ψ = C ψ I ψ

,

где I φ

и
I ψ
— моменты инерции подошвы фундамента относительно горизонтальной и вертикальной осей.

Основной причиной, определяющей затухания колебаний фундаментов, является потеря энергии на возбуждение упругих волн в грунте, которые переносят энергию от фундамента в отдаленные от него части грунтового массива, где эта энергия постепенно поглощается за счет неупругого сопротивления грунта. Однако при описании колебаний самого фундамента учет потерь энергии за счет излучения упругих волн удобнее вести в рамках теории вязкого сопротивления, которое зависит от тех же параметров, что и жесткость естественного основания, т.е. от вида грунта, его упругих свойств и площади подошвы. Следовательно, коэффициенты демпфирования и коэффициенты жесткости для естественных оснований связаны между собой . Демпфирующие свойства определяются коэффициентами относительного демпфирования ξ

(доля критического затухания колебаний), определяемыми, как правило, по результатам испытаний.
ξ z
связан с коэффициентом демпфирования упруго-вязкого основания
B z
в уравнении (9.4) следующим образом:

,

где λ z

— угловая частота свободных вертикальных колебаний установки.

При отсутствии экспериментальных данных коэффициент относительного демпфирования при вертикальных колебаниях фундамента допускается определять по формулам:

Для установившихся (гармонических) колебаний

Для неустановившихся (импульсных) колебаний

,

где р

— среднее статическое давление, кПа, на основание под подошвой фундамента от расчетных статических нагрузок при коэффициенте перегрузки, равном 1.

Значения ξ z

, рассчитанные по формуле (9.13), примерно в 1,5 раза меньше, чем полученные по формуле (9.14). Значения
ξ z
вычисляются по формуле (9.13) при определении амплитуд вынужденных установившихся колебаний и при определении темпа уменьшения амплитуд свободных колебаний фундамента в конце процесса колебаний (ориентировочно после двух-трех циклов свободных колебаний, возбужденных некоторой причиной — ударом, импульсом, начальным отклонением и т.п.). Формула (9.14) применима для оценки наибольших перемещений фундамента при свободных колебаниях под действием импульса. Меньшие значения
ξ z
, вычисляемые по формуле (9.13), учитывают частичный возврат энергии колеблющемуся фундаменту упругими волнами, отразившимися от более плотных глубоких слоев грунта.

Значения коэффициентов относительного демпфирования для горизонтальных колебаний ξ x

и вращательных колебаний относительно горизонтальной
ξ φ
и вертикальной
ξ ψ
осей принимаются:

ξ x

= 0,6
ξ z ; ξ φ
= 0,5
ξ z ; ξ ψ
= 0,3
ξ z
.

Если из опытов известны модули затухания Ф

, с, колебаний фундаментов , то коэффициенты относительного демпфирования можно вычислить по формуле

ξ z,x,φ,ψ = Ф z,x,φ,ψ λ z,x,φ,ψ

/2,

где λ z , λ x , λ φ , λ ψ

— соответственно угловые чистоты свободных колебаний фундамента — вертикальных, горизонтальных и вращательных относительно горизонтальной и вертикальной осей.

9.2.2. Коэффициенты жесткости и демпфирования для свайных фундаментов. Определение приведенной массы

При определении податливости свай в вертикальном направлении принята расчетная схема в виде сжимаемого стержня в упругой винклеровой среде, препятствующей вертикальным перемещениям каждого сечения стержня (вдоль его оси); торец стержня опирается на пружину.

Ниже даны формулы для определения приведенной массы m red

свайного фундамента и приведенных коэффициентов жесткости
k φ,red , k x,red , k ψ,red
, которые используются в расчетах вертикальных, горизонтально-вращательных и крутильных колебаний фундаментов во всех формулах вместо массы
m
(фундамента и машины) и коэффициентов жесткости
k z , k φ , k x , k ψ
.

Для вертикальных колебаний фундаментов:

;

;

; α = C * z /E bt

,

где m r

— общая масса ростверка с установленной на нем машиной, т;
m pi
— масса
i
-й сваи, т;
N
— число свай;
β *
=
k
2 ; th — тангенс гиперболический;
С * z
— коэффициент упругого равномерного сжатия грунта на уровне нижних концов свай, кН/м 3 , определяемый по формуле (9.6), в которой
А
принимается равной площади поперечного сечения сваи, а значение
b
0 для забивных свай удваивается;
E bt
— начальный модуль упругости бетона, кПа, принимаемый в соответствии с главой СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования»;
l
— длина свай, м;
d
— длина стороны поперечного сечения сваи, м;
k
1 коэффициент, учитывающий упругое сопротивление грунта по боковой поверхности сваи; принимается равным 3 · 10 2 кПа 1/2 · м -1/2 ;
k
2 — коэффициент, учитывающий влияние свойств прорезаемого сваей грунта на приведенную массу свайного фундамента, принимается равным 2.

Для горизонтально-вращательных колебаний фундаментов:

m red = m r

;

;

θ

0,
red
=
θ red + h
2 0
m r
;

.

где θ r

— момент инерции массы ростверка и машины относительно горизонтальной оси, проходящей через их общий центр перпендикулярно плоскости колебаний, т·м 2 ;
h
0 — расстояние от центра массы
m r
до подошвы ростверка, м;
r i
— расстояние от оси
i
-й сваи до оси поворота подошвы фундамента, м;
k z,red
— приведенный коэффициент жесткости свайного фундамента, кН/м, определяемый по формуле (9.18).

Для горизонтальных колебаний фундаментов приведенная масса фундамента m red

определяется по формуле (9.17), как и для вертикальных колебаний, при
k
2 = 2/3. Коэффициент жесткости при упругом равномерном сдвиге, кН/м, определяется по формуле

k x,red = N

α´ 3
E bt I/q
,

где E bt I

— жесткость поперечного сечения сваи на изгиб, кПа·м 4 ; α´ — коэффициент упругой деформации системы «свая-грунт»: α´ = 1,6 α
d
(здесь α
d
— коэффициент деформации сваи, определяемый как и при расчете свай на статические горизонтальные нагрузки).

Коэффициент демпфирования (Damping Factor)

— это отношение номинального сопротивления громкоговорителя к выходному сопротивлению усилителя мощности. Считается, что минимальный коэффициент демпфирования должен быть не менее 20. С практической точки зрения коэффициент демпфирования больше 50 не имеет смысла.

В реальных транзисторных усилителях мощности его величина достигает 1000, естественно проблем нет, если нет общей обратной связи (ООС), которая способна как увеличить, так и уменьшить коэффициент дремпфирования усилителя. К тому же, без ООС (Damping Factor) стабилен и не зависит от характера комплексной нагрузки — ёмкостная, индуктивная, резисторная.

Выходной трансформатор в ламповых усилителях мощности выдаёт выходное сопротивление (на разных частотах) десятки ом, поэтому коэффициент демпфирования может быть менее 20. Это основной недостаток усилителя на лампах. Не надо забывать, что вторичная обмотка выходного трансформатора имеет практически нулевое сопротивление на постоянном токе и инфранизких частотах, что частично сводит на нет, такую характеристику как коэффициент демпфирования.

Более того, для выравнивания чувствительности динамических головок во многих АС (в фильтрах) стоят резисторы , что как-бы снижает критичность такой АС к выходному сопротивлению усилителя мощности.

Из курса элементарной физики известно — все проводники (аудио кабели) имеют электрическое сопротивление, что естественным образом влияет на проходной сигнал, а значит и на демпфирование аудио усилителя в целом.

Так как (Damping Factor) обозначается голыми цифрами (по нашему мнению, вместо него) необходимо указывать только выходное сопротивление усилителя мощности в классических единицах «Ом», а не результат малопонятных (для потребителя) математических вычислений.

Немного теории

Демпинг-фактор (ДФ) это один из способов (и не очень хороший) выражения выходного импеданса усилителя. Идеальный усилитель должен был бы иметь нулевое выходное сопротивление — вне зависимости от отдаваемого им тока выходное напряжение не менялось бы и не подсаживалось.

В реальности, усилители обладают некоторым выходным импедансом. В хорошей конструкции он очень мал, порядка сотых долей ома. ДФ выражает его в виде отношения с импедансом нагрузки, так что усилитель с выходным импедансом 80 миллиом, нагруженный на 8-омный динамик, будет иметь ДФ 8/0.08=100. Усилитель с выходным импедансом 8 миллиом будет иметь ДФ 8/0.008=1000. Коэффициенты демпфирования отличаются сильно, но разница в работе усилителя составляет лишь малую часть ома.

Не всегда понимают, что ДФ меняется в зависимости от частоты, оставаясь постоянным на низких частотах (скажем до 1 кГц) и падая в высокочастотной части диапазона. В паспортных данных всегда приводится значение на низких частотах.

Проблема с термином «Коэффициент демпфирования» в том, что название подразумевает, будто он сильно влияет на демпфирование громкоговорителя, но это не так. Конечно, на резонанс НЧ головки громкоговорителя влияет последовательное сопротивление ее электрической цепи, но почти все оно состоит из сопротивления катушки динамика, которое обычно находится в пределах 5-7 ом. Кроссовер (фильтр) добавляет еще порядка 1 ома, да еще соединительный кабель вносит порядка 1/4 ома. Ясно, что выходное сопротивление хорошего усилителя составляет совсем незначительную долю в этом сопротивлении, и таким образом, разница между ДФ 100 и 1000 с точки зрения демпфирования громкоговорителя пренебрежимо мала. (К тому же низкочастотный резонанс громкоговорителя тщательно выбирается его разработчиком и его произвольное изменение вряд ли улучшит звучание.)

Это не значит, что выходной импеданс усилителя не имеет значения. Нагрузка, которую громкоговоритель представляет для усилителя, сильно зависит от частоты, так что если выходной импеданс велик, уровень выходного сигнала будет изменяться с изменением частоты, внося нежелательные изменения в частотную характеристику системы. Чем ниже выходной импеданс, тем лучше.

средство демпфирования

Средства демпфирования это

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор Автор24 — это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ. Еще в Древней Греции, к примеру, действовал свод правил, которые накладывали запрет на ночные громкие звуки, а кузнецы, жестянщики и другие работники шумных профессий выселялись за городские пределы. Сегодня речь идет о диагностируемой медиками шумовой болезни, поражающей слух и нервную систему человека. Все большее применение находят в практике постулаты акустической экологии.

Всё об авиации мира. Общественная гражданская авиация, коммерческая, военная, транспортная, экспериментальная, спецавиация.

А что на практике?

Сабвуферные динамики имеют большую площадь, соответственно они имеют большую массу диффузора, поскольку им во время работы приходится толкать большую массу воздуха. Этот факт приводит к тому, что в тот момент когда нет сигнала (переход синусоиды через «0») динамик совершает не контролируемые усилителем колебания, которые на слух воспринимаются как подгуживание, размазывание, отставание звука. Для того чтобы этого эффекта не было необходимо либо сделать невесомым диффузор, либо сделать так, чтобы все колебания которых нет в исходном звуковом сигнале — компенсировались. Такое компенсирование (удержание диффузора динамика) есть ни что иное как демпинг фактор. У хороших усилителей класса АВ демпинг фактор составляет порядка 200-300. При мостовом включении усилителя класса АВ демпинг фактор у него падает почти в 2 раза. Иная картина наблюдается у усилителей класса D. Несмотря на то, что нагрузка включается в мост, из-за особенностей работы усилителя происходит эффект двойного демпфирования (DDX). Демпинг фактор в этом случае наоборот вырастает. Правда при этом падает коэффициент использования питающего напряжения и на несколько процентов падает КПД.

Термин демпфирование происходит от немецкого слова Dämpfer – глушитель и в современном понимании означает принудительное гашение колебаний либо уменьшение их амплитуды до допустимых пределов [8]. Принудительное гашение колебаний (демпфирование) входит в комплекс действий, направленных на уменьшение интенсивности колебательного процесса объекта виброзащиты. Демпфирование, обычно применяется в тех случаях, когда уравновешивание механизмов и роторов не приносит желаемых результатов или когда колебания возникают вследствие других причин [3]. Для принудительного гашения колебаний в современных машинах используются следующие технические средства: гасители колебаний (демпферы) и виброизоляторы. Остановимся на каждом из них в отдельности.

Демпфер (гаситель колебаний) – устройство для успокоения или предотвращения вредных механических колебаний звеньев машин и механизмов путем поглощения энергии [8].

Демпфер, обеспечивающий затухание колебаний, которые возникают при переходе подвижной части механизма из одного положения в другое, называется успокоителем.

В качестве средств поглощения энергии колебаний используют удары тел (рис.9.22.а, б), сухое трение (рис.9.22.в), трение жидкости или газа при истечении их через специальные каналы (рис.9.22.г, д), электромагнитную индукцию (рис.9.22.е).

В представленных схемах механическая энергия в основном преобразуется в тепловую.

На рис.9.22.а шарик 1 помещен в закрытом гнезде звена 2. При колебаниях звена 2 шарик ударяется о стенки гнезда.

На рис.9.22.б кольцо 1 установлено с зазором на звене 2. При колебаниях звена 2 кольцо 1 ударяется по поверхности звена 2.

На рис.9.22.в звено 2 в виде вала имеет диск 4, прижимаемый к неподвижному звену. При вращательных (крутильных) колебаниях звена 2 диск 4 трется по поверхности неподвижного звена.

На рис.9.22.г при колебаниях штока 2 с поршнем, помещенным в неподвижный цилиндр 6, жидкость перетекает через канал 5 поочередно из одной полости в другую.

На рис.9.22.д при колебаниях массы 2, установленной на упругом сильфоне 9, воздух перетекает из внутреннего пространства сильфона в свободное пространство и наоборот. Сечение канала 8 для перетекания воздуха может регулироваться с помощью винта 7.

На рис.9.22.е диск 11 при вращательных колебаниях вала 2 пересекает магнитные силовые линии поля, созданного магнитом 10. При этом образуются вихревые токи, поглощающие энергию колебаний.

Рис.9.22.

На рис.9.22.ж и з представлены исполнения инерционно-ударного демпферов в клапанном механизме двигателя внутреннего сгорания. Движение клапану 16 передается от распределительного механизма посредством коромысла 12. При движении клапана 16 вниз сжимаются пружины 15, а звено 14 опускается вниз. При движении коромысла, освобождающем пружины, клапан с ускорением движется вверх. Масса звена 14 вследствие инерции приводит к более медленному нарастанию ускорения и смягчению удара клапана по поверхности седла. Энергия, переданная звену14, обусловливает его дальнейшее движение (после закрытия клапана) и удар о корпус 13. Звено 14 на рис.9.22.ж подвешено к корпусу 13 посредством параллелограмма 17, на рис.9.22.з звено 14 установлено так, что может поступательно перемещаться на втулке 18.

Гасители колебаний применяются в случаях, когда необходимо быстро уменьшить амплитуду колебаний в механической системе.

Выбор типа гасителя определяется характеристиками колебательной системы и ее конструкцией. Наибольшее смягчение ударов и гашение колебаний обеспечивают гидравлические и фрикционные гасители колебаний. Этим объясняется их широкое применение в железнодорожном и автомобильном подвижном составе.

Рассмотрим принцип образования сил сопротивления во фрикционных и гидравлических гасителях колебаний [9].

Во фрикционных гасителях колебаний сила сопротивления создается за счет трения каких-либо элементов гасителя. Такого типа гасители могут создавать или постоянную, или переменную величину сил трения, зависящую от величины и направления перемещения. У фрикционных гасителей сила трения всегда направлена в сторону, обратную скорости перемещения. Таким образом, если сила трения равна Fтр, то сопротивление гасителя , где – величина скорости перемещения, а sign – обозначение знака . Если скорость положительна, то , и наоборот, если скорость отрицательна, то . Таким образом, при положительном направлении скорости перемещения Fгас = – Fтр, а при отрицательном Fгас = + Fтр

.

Фрикционные гасители могут создавать силу сопротивления колебаниям постоянной величины вне зависимости от того, в каком направлении происходят перемещения (например, вверх или вниз).

В этом случае, как и было написано выше,

. (9.57)

Примером такого типа гасителей являются дисковые фрикционные гасители, применяемые в моторвагонном подвижном составе.

Имеются гасители, которые создают некоторую постоянную величину сопротивления при движении в одном направлении и также постоянную, но другую величину при движении в другом направлении.

Наиболее распространены гасители с переменными силами сопротивления, у которых сила трения пропорциональна перемещениям, т.е.

, (9.58)

где z– величина перемещения от положения равновесия колебательной системы;

k1 – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции гасителя.

Обычно:

, (9.59)

где j– коэффициент относительного трения фрикционных гасителей колебания;

с – жесткость упругого элемента, параллельно которому присоединен гаситель;

k – коэффициент пропорциональности, показывающий, какую долю усилия при сжатии рессоры на единицу перемещения гаситель преобразует в нормальные давления между трущимися элементами.

К таким гасителям относятся клиновая система в рессорном подвешивании двухосных тележек ЦНИИ-ХЗ грузовых вагонов и листовая рессора в локомотивах. В листовой рессоре трение возникает между листами и тем больше, чем больше сжата рессора.

Особую группу конструкций гасителей составляют гидравлические

гасители. У них сопротивление пропорционально скорости перемещения элементов гасителя, т. е.

, (9.60)

где b– коэффициент сопротивления вязкого трения гидравлических гасителей.

Могут быть гидравлические гасители, у которых сопротивление пропорционально квадрату скорости перемещения, т.е.

. (9.61)

Виброизоляция основана на разделении исходной системы на две части и в соединении этих частей посредством виброизоляторов. Одна из частей является защищаемым объектом

, а другая –
источником возбуждения
. Во многих случаях масса одной части существенно превышает массу другой части. Тогда движение тела «большой» массы может считаться независящим от движения тела «малой» массы. Тело «большой» массы называют
основанием
независимо от того, является ли оно защищаемым объектом или источником возбуждения.

В простейшем случае источник возбуждения и защищаемый объект считаются твердыми телами, движущимися вдоль одной и той же оси. На рис.9.23.а показана динамическая модель машины, установленной на фундаменте. Машина с общей массой m

является источником возбуждения, а фундамент – защищаемым объектом. Масса фундамента существенно больше массы машины, и потому он считается основанием. Виброизолятор, помещенный между машиной и фундаментом (основанием), имеет приведенный коэффициент жесткости
с и приведенный коэффициент сопротивления b.
Приведенный коэффициент жесткости с определяется из условия равенства потенциальной энергии виброизолятора и эквивалентной пружины и, в общем случае, может быть нелинейной функцией перемещения y, отсчитываемого от положения равновесия, определяемого постоянной составляющей внешней силы F(t)

.
Приведенный коэффициент сопротивления b определяется из условия равенства работ, затрачиваемых на трение в виброизоляторе и в эквивалентном демпфере, и в общем случае также может быть нелинейной функцией перемещения y
и скорости .

а б

Рис.9.23.

Обобщенная (приведенная) реакция виброизолятора Q и внешняя сила F(t) направлена вдоль одной и той же оси, совпадающей с направлением перемещения y

, и потому виброизолятор называется
одноосным
.

Уравнение движения источника возбуждения, рассматриваемого как твердое тело, при указанных предположениях имеет вид:

. (9.62)

Назначение виброизолятора в этом случае состоит в уменьшении динамической (переменной) составляющей реакции Q, передаваемой на основание (фундамент) при заданном воздействии переменной силы F(t)

.

На рис.9.23.б показан другой случай, при котором защищаемый объект представлен как твердое тело с массой m, а источником возбуждения является основание, совершающее колебания по закону s(t)

. Задача виброизоляции здесь состоит в уменьшении динамической составляющей
Q, передаваемой на защищаемый объект.
Уравнение движения защищаемого объекта (механизма или машины) как твердого тела при колебаниях основания имеет вид:

, или . (9.63)

Виброзащитные системы, показанные на рис.9.23, различают по виду возбуждения колебаний. В первом случае (рис.9.23.а) колебания вызываются переменной силой F(t)

, и возбуждение колебаний называется
силовым
. Во втором случае (рис.9.23.б) колебания вызываются перемещением основания по заданному закону движения, и возбуждение колебаний называется
кинематическим
. Уравнение движения (9.63) при кинематическом возбуждении совпадает с уравнением (9.62) при силовом возбуждении, если принять .

Вопросы для самоконтроля:

1. Что означает термин «демпфирование»?

2 .Какие технические средства используются для принудительного гашения колебаний?

3. Каково назначение и принцип работы основных типов гасителей колебаний?

4. Что такое виброизоляция? Основные задачи виброизоляции?

Там, где живут басы

Пока же продолжим перечисление достоинств. Дополнительное демпфирование

головки на частоте резонанса позволяет обойтись меньшей массой и меньшим допустимым ходом подвижной системы. Это дает возможность повысить как чувствительность головки, так и ее верхнюю граничную частоту: системы с фазоинвертором сделать двух-, а не трехполосными легче, чем акустическую систему с закрытым корпусом. yandex_partner_id = 40650;yandex_site_bg_color = ‘FFFFFF’;yandex_site_charset = ‘windows-1251’;yan…

Всего вхождений: 1 https://musicangel.ru/mess045.htm

Бытовые акустические системы

Размещать звукопоглощающий материал в корпусе фазоинвертора, вблизи внутреннего отверстия фазоинвертора, нужно с осторожностью, так как чрезмерно сильное демпфирование

может привести к прекращению действия фазоинвертора. Размещение же этих материалов в отверстии или трубе фазоинвертора недопустимо. Вообще же количество звукопоглощающего материала должно быть таким, чтобы не превышался критерий допустимости активных акустических потерь в оформлении и заполнении. Что касается значений общих активных потерь в акустической системе, включающих в себя ак…

Всего вхождений: 1 https://musicangel.ru/mess203.htm

Hi-End: Мифы и реальность

Преимущества, связанные с применением ООС: — менее жесткие требования к топологии монтажа и источнику питания, а также стабильности параметров активных и пассивных элементов; — меньшее выходное сопротивление усилителя и, как следствие, лучшее демпфирование

громкоговорителей. Использование в выходном каскаде триода или тетрода (пентода) в значительной степени определяет потенциальные возможности усилителя: — применение триода ведет за собой потенциально большую линейность, меньшее внутреннее сопротивление, меньшее усиление, меньшую выходную мощность из-за худшего использова…

Всего вхождений: 1 https://musicangel.ru/mess043.htm

Страница с описанием

Если же частота раздела резонансов ниже, то гармонические резонансы перекрывают друг друга. Демпфирование

отраженных волн – их подавление. Подавленные отраженные волны способствуют уменьшению уровню резонансных всплесков. Следовательно, для получения чистого звука помещение должно обладать демпфирующими свойствами. Демпфирующим эффектом обладают некоторые материалы. Они имеют мягкую поверхность, пористую структуру. Ими часто проклеивают внутреннюю поверхность колонок. Материалами с демпфирующим эффектом обшивают студии аудиозаписей. Т…

Всего вхождений: 3 https://musicangel.ru/news013.htm

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: