Ферромагниттті материалдардан жасалған конструкциялардың тербелістерін сөндіру әдісі

Қолданылуы: машина жасау, механизмдердегі шуды басу. Құрылғның мағынасы: ферромагнитті (Кюри нүктесінен болған кезде сырттай магнит өрісі әсер етпеген кезде магнит емес қасиет көрсететін зат) төмен матерриалдардан жасалған конструкциялардың тербелістерін сөндіру әдісі конструкция бөлшектерін кернеулігі материалдың (сол материалдан жасалған бөлшектер 2 және 3-кестеде берілген) коэрцитивті күшінің мәнінен асатын ауыспалы магнит өрісіне орнатудан тұрады.

Құрылғы демпфирлеу мен механикалық тербелістерді сөндірумен байланысты және механизмдерде, түйіндерде және конструкцияның басқа да бөлшектеріндегі зянды тербелістерді сөндіру, шуды төмендету мақсатында қолданылады.

Магнит өрісін ұдайы қолдану ферромагнетиктердің демпфирлеуші қасиетін төмендетіні мәлім. Ол тұрақты магнит өрісінің материалдарда дірілдер, механикалық тербелістер әсерінен пайда болатын кернеулердің ауыспалы өрісі салдарынан домендердің (магнит кристаллындағы макроскопиялық аймақ) қозғалуын төмендетуі немесе жоюымен байланысты.

Ферромагнетиктердегі домендердің айтарлықтай қозғалысы кезінде механикалық тербелістердің серпімді энергиясы домен шекараларын жылжытуға жұмсалады (магниттік тұтқырлық).

Ферромагнитті материалдардың демпфирлеуші қасиетін жоғары магниттік тұтқырлыққа, яғни механикалық кернеулердің ауыспалы өрісіндегі домен шекараларының қозғалуының жоғары энергия сыйымдылығына ие арнайы болаттар мен қорытпалармен жоғарлатуға болады. Бірақ ол өте күрделі процесс, себебі ол қиын металлургиялық операцияларды, сирек кездесетін легірлеуші элементтерді, арнайы технологияны дамыту мен нормативті құжаттамаларды қажет етеді.

Демпфирлеуші магнит сұйықтығының тұтқырлығын ондағы магнит өрісінің импульстерін қоздыру есесінен қолдану арқылы, жүйеге қосымша кедергінің диссипативті күшін (механикалық жүйеге әсер ету кезінде балық механикалық энергияны басқа механикалық емес энергия түріне таратып жіберетін күш) таралып кететін қолдану арқылы қозғалмалы жүйенің тербелістерін демпфирлеу әдісі анықталған.

Бұл әдістің кемшіліктері: ол өте күрделі, себебі қозғалмалы жүйенің тербелістерін демпфирлеу қайтармалы электронды байланысы бар қосымша электромеханикалық құрылғыны орнатуды талап етеді; жеткіліксіз техникалық өнімділігі, себебі тек ерекше жағдайларда ғана қолданылуы мүмкін магнит сұйықтығы бар ыдыстың қозғалмалы жүйенің барлық элементтерімен байланысы қажет болады.

Техникалық шешімнің басым қозғалмалы жүйелер үшін тиімсіздігі тербелістердің шығу көзі емес, пайда болған тербелістердің өзінің сөнуімен байланысты.

Құрылғының мақсаты: металл кескіш білдек, қозғалтқыштар, пневмоқұрал жяне т.б. сияқты бұйымдардың механикалық тербелістерін арнайы материалдарды қолданусыз, құрамдық бөлшектерін дайындау конструкциясы немесе технологиясын түбегейлі өзгертусіз төмендету.

Құрылғыны қолдану кезінде мүмкін техникалық нәтижесі - машиналардың, механизмдердің сенімділігінің машиналар мен механизмдермен бөлінетін діріл мен шудың деңгейін төмендету арқылы жоғарлауы; өңдеу сапасының, мысалы кесу кезінде, жоғарлауы.

Әдіс келесі жолмен орындалады.

Механикалық тербелістерге шалдыққан немесе жұмыс кезінде қатты шу шығаратын ферромагнитті материалдың конструкциясының бөлшегін белгілі әдіспен алынатын, шамасы бойынша бөлшектің коэрцитивті күшінің мәнінен артық болатын ауыспалы магнит өрісіне орнатады.

Әдісті 1 және 2 суреттерінде бақылауға болады.

Ұзындығы 150 мм және диаметрі 10 мм металл өзекше 1 цангалық патрон арқылы құрылғы негізіне 2 бекітілген және ауыспалы ток желісіне қосылған электромагнитті катушканың 3 ішіне ортақ білікті орнатылған. Өзекшенің екінші соңына маятник 4 қатты қондырылған (металл диск).

Маятникті 4 өзекше өсіне қатысты берілген бұрышқа бұрады да, босатып айналдырушы бос тербелістердің сөну қарқындылығын белгілейді.

Н ауыспалы магнит өрісінің әр түрлі мәндеріндегі және Y деформацияның әр түрлі амплитудасындағы айналдырушы тербелістердің сөну қарқындылығын δ сөнудің логарифмдік декрементімен формуласы бойынша анықтауға болады.

мұндағы δ - сөнудің логарифмдік декременті, %; А_о – айналдырушы деформацияның бастапқы амплитудасы; А_n - n тербелістен кейінгі деформацияның амплитудасы.

Сынаулар нәтижелері 1 және 2 кестелерінде берілген.

Нәтижелерді талдаудан ауыспалы магнит өрісін айналдырушы тербелістердің еркін сөну кезінде қондырғы сөнуді кенет жылдамдататыны, яғни демпирлеу пайда болатыны белгілі болды.

Мысалы, армко-темір супердемпфирлеуші материалға айналады, себебі 2А/см өрісі және Y=1,1 10^-4 кезінде сөнудің логарифмдік көрсеткіші δ= 34,6% ауыспалы өрісті қондырусыз 5,6%-мен салыстырғанда. Өріс өлшемі коэрцитивті күштің мәнінен асатын болса, 20 болаты үшін де демпфирлеуші қасиет едәуір мәнге кенет артады.

Арнайы болаттар үшін (2-кесте) осы көрсеткіштің 5 рет өсуі байқалады, мысалы, О1Х6Ю1Ф1 болаты үшін ол 69,3%.

Ауыспалы магнитті өрісті қондыру ферромагниттік материалдардың діріл белсенділігін төмендетеді. Оны машиналарда діріл деңгейін және миханизмдердің шу шығаруын төмендету үшін қолдануға болады.

Ауыспалы магнит өрісінің шу шығаруға әсерін бағалау үшін 2-суретте көрсетілген құрылғы қолданған болатын.

Оқшаулаушы тұрқыдан 5 және орамадан 6 тұратын электрмагнитті катушка феромагнитті жасытылған 10 болатынан жасалған қоңыраушаның 7 ішіне салынған, коэрцитивті күштің шамасы 0,62 А/см. Ал қоңыраушаның тұрқы қозғалмайтын тірекке 8 бекітілген. Маятник 9 (жез шарик) мақта-мата жіпке 10 ілінген және тартумен 11 қамтамасыз етілген.

Маятник тарту көмегімен қоңыраушаның қабырғаларымен жанасқанға дейін қозғалысқа келтіріледі де дыбыстың шығуының басталуы мен толық өшуіне дейінгі уақыт өлшенеді.

Сынаулар нәтижелері 3-кестеде келтірілген. Алынған нәтижелер бойынша магнит өрісінің амплитудалық мәні 10 болатының коэрцитивті күшінің мәнінен артық болса, ауыспалы магнит өрісін қондыру қоңыраушаның тұрқысының дыбыс шығаруын уақыт бойынша да, шу деңгейі бойынша да төмендететіні көрсетілген.

Қоңыраушаның шу шығаруының қосымша сапалы бағалануы реттелетін камертон көмегімен орындалды. Егер магнит өрісін қондырусыз қоңыраушаның дыбысы рояльдің үшінші октавасының "ля" дыбысынан жоғары болса, ал кернеулігі 1,20 А/см ауыспалы өрісте дыбсталуы кезінде ол жетінші октава дыбыстарынан төмен болады, осыдан 10 болатының тербеліс жиілігінің төмендегені көрінетіні анықталған.

Құбылыстың физикалық мағынасы бірдей жиілікті ауыспалы өріс әсерінен ферромагнитті материалда домен шекараларының, яғни домендердің еріксіз қайтымды-ілгерілмелі қозғалысы пайда болуымен байланысты. Егер дәл осы ферромагнетикке механикалық кернеулердің ауыспалы өрісі қондрылса, онда магнитострикция эффекті бойынша, ішкі механикалық тербелістердің амплитудасының төмендеуіне, яғни қосымша демпфирленуіне әкелетін сыртқы кернеулер өрісінің кернеулер өрісімен әрекеттесуі болады.

Осымен қатар сәйкес материалдың коэрцитивті күштің кедергісін еңсеру және домен шекараларының қайтымды-ілгерілмелі қозғалысын қамтамасыз ету үшін сыртқы ауыспалы магнит өрісінің амплитудасының шамасы осы материалдың коэрцитивті күшінің көрсеткішінен артық болуы керек.

Ұсынылған техникалық шешімнің артықшылықтарына жататындар: орындалуының қарапайымдылығы мен бейімділігі, мысалы шу шығаратын стандартты тісті дөңгелекті жұпты немесе оның бөлігін магниттің полютері арасына орнатады және эффект конструкцияның қалған элементтерінің өзгеріссіз қалуы кезінде алынуы мүмкін; кең температуралар диапозонында, тіпті Кюри температурасына дейін, үлгілі болаттар мен қорытпалардың кең классында діріл, шуды сөндірудің тиімділігі; діріл, шудың пайда болуын болдыртпау және олармен күресу.

1

ҚОЛДАНҒАН ДЕРЕК КӨЗДЕРІ:

Патент

Патент авторлары:

Потехин Б.А.

Кондратов В.М.

Скворцов А.И.

http://www.findpatent.ru/patent/202/2029160.html