Модульные жалюзи теперь не обсуждаются без предварительного представления образцов, так как они не только уменьшают уровень шума, но и очень удобны в эксплуатации. Все элементы изготовлены из материалов высокого качества. Если детали производятся в соответствии с установленными техническими требованиями, это обеспечивает им весьма долгий срок службы.
Что такое демпфер: устройство и применение
Слово «демпфер» знакомо многим людям, однако немногие полностью понимают его значение. Существует множество видов этих устройств, которые буквально окружают нас повсюду.
Чтобы лучше понять, для чего предназначено то или иное устройство, нужно ознакомиться с его характеристиками. Изучив принцип работы, каждый сможет сделать собственные выводы о его полезности. Интересно знать, что существует огромное количество различных применений демпфера, поэтому перечислить их все будет затруднительно.
Общая информация
Слово «демпфер» происходит от немецкого языка и переводится как «глушитель». Это устройство выполняет функцию амортизации и эффективно снижает всевозможные вибрации, которые возникают во время работы различных механизмов.
Под демпферами можно подразумевать любое оборудование, предназначенное для смягчения воздействий и снятия нагрузок. Такая энергия востребована и активно используется людьми по всему миру.
Использование демпферов может существенно повысить производительность двигателя, снижая уровень вибраций и потери энергии.
Разновидности устройств
Существует большое количество изделий, предназначенных для снижения интенсивности различных процессов. Поскольку эти операции часто осуществляются в максимальных объемах, а конструкции компонентов имеют простую форму, обычные резиновые прокладки иногда именуют демпферами.
Эти устройства классифицируются на группы, среди которых выделяют гидравлические и пневматические устройства. К первому типу относятся следующие элементы:
- Стабилизация потока.
- Импульсы.
- Ингибиторы водоотталкивания.
- Демпферы.
Гидравлические устройства могут быть представлены в виде мембранных, поршневых или цилиндрических аккумуляторов, которые предназначены для минимизации движения.
Сравнение динамической реакции для модели вязкого демпфирования (сплошные линии) и модели с использованием коэффициента гистерезисных потерь (пунктирные линии).
Мебельные демпферы: назначение, типы и преимущества
Мебельные аксессуары для шкафов включают как основные, так и дополнительные элементы. Первые необходимы для процесса сборки и являются незаменимыми.
Основные и дополнительные детали, производящиеся для корпусной мебели, играют важную роль. Первые indispensable для создания мебели (например, стяжки, петли, ручки, опоры и др.). Вторые же значительно повышают функциональные возможности ящиков, шкафов и модульных систем любого типа. К этой категории можно отнести демпферы. Что представляют собой эти изделия? И какую роль они выполняют?
Простые виды амортизаторов
При закрытии сильных или обычных дверных конструкций, как старых, так и современных, можно услышать громкие хлопающие звуки. Со временем такие удары становятся все более выраженными, а прочность конструкции снижается, если поверхности остаются неизменными. При особенно чувствительном восприятии, вибрации, вызываемые динамическим воздействием и ударами, отражаются на всем содержимом ящиков и шкафов. Одним из решений этой проблемы является универсальный механический демпфер. Эти компоненты смягчают контакт между основой и дверью, тем самым устраняя громкие звуки при закрывании. Иными словами, они предотвращают резкое закрытие дверей с неприятным ревом.
Использование различных аксессуаров позволяет значительно уменьшить шум при закрытии дверей. Наиболее простым решением станет установка небольших прямоугольных или круглых накладок. Изготавливаются они из резины или силикона и крепятся непосредственно на точки контакта при помощи клея.
На рынке также представлены компактные амортизаторы, известные как кнопки, которые уже не относятся к бамперным моделям. Их демпфирующие свойства достигаются за счет пружин или воздуха, подаваемого в цилиндры в случае пневматических вариантов.
Какие у них основные преимущества
Эти амортизаторы пользуются большой популярностью. Причины такого интереса очевидны:
- Легкость установки.
- Доступность в различных размерах, формах и цветах.
- Компактные размеры и аналогичный внешний вид.
- Высокая прочность.
Кроме того, эти мебельные аксессуары привлекают покупателей своей доступной ценой. Многие комплекты клеевых покрытий можно приобрести по очень разумной цене – всего 80-90 рублей. Их можно размещать на поверхностях или использовать для встраивания в ниши.
Особенности газовых и механических моделей
Одним из типов амортизаторов являются специальные петли, которые функционируют как закрывающаяся дверь. Если такая дверь поднимается, а не открывается стандартным образом, то в роли амортизирующего элемента выступает газовый или механический подъемник.
Газовые подъемники обеспечивают плавное и бесшумное закрытие фронтальной части, благодаря перемещению поршня внутри цилиндра, который активируется инертным газом. В зависимости от того, работает ли механизм вперед или назад, шток поршня выдвигается либо обратно, либо из корпуса устройства.
Кроме того, существуют механические демпферы для подъемных компонентов мебели. Они состоят из двух и более соединений, размещенных на шарнире, а также имеют регулятор тормозного усилия. Газовые пружины не требуют обслуживания в процессе эксплуатации, тогда как механические подъемники нуждаются в регулярной смазке для обеспечения их корректной работы.
В отличие от резинообрабатывающих элементов, газовые лифты и рычажные механизмы также играют важную роль в обеспечении подвижности дверных соединений. Установка этих компонентов может быть довольно сложной задачей и требует тщательного соблюдения инструкций, которые идут в комплекте.
Данный термин применяется достаточно редко. Компоненты подвески зачастую именуются амортизаторами. Такие структуры предназначены для смягчения потрясений. Если вы ежедневно передвигаетесь по ровным дорогам, дополнительных систем для гашения вибраций вам не потребуется. Амортизаторы становятся особенно актуальными при постоянном столкновении с проблемами дорожного покрытия.
Теоретические основы и механизмы демпфирования в конструктивной механике
Когда мы ударяем по стеклянным или металлическим чашам, возникает звук, который со временем затухает. В идеальном мире без затухания этот звук продолжал бы звучать бесконечно. Однако на практике различные физические процессы приводят к преобразованию кинетической и потенциальной энергии упругой деформации в другие виды энергии. В данной статье будет рассмотрено, как можно объяснить демпфирование моделей и природные явления, способствующие демпфированию в колебательных механических системах.
Как амортизация объясняется математически?
Существует множество математических методов, позволяющих объяснить и рассчитать процесс амортизации. В этом разделе будут кратко описаны самые распространенные из них.
Наиболее заметным признаком демпфирования выступает снижение амплитуды свободных колебаний с течением времени (затухание), как это наблюдается в случае «поющей» чаши. Скорость уменьшения амплитуды обуславливается уровнем демпфирования в системе. Обычно амплитуда вибрации снижается экспоненциально со временем. Уровень потери энергии за каждый цикл пропорционален амплитуде вибрации в данном цикле.
Поющая классическая чаша. Изображение любезно предоставлено Sneharamm0han — его работа. Доступно на условиях CCBY-SA4.0 в Wikimedia Commons.
Начнем с анализа движения системы с несколькими степенями свободы при наличии вязкого трения и отсутствии внешних воздействий.
Разделив уравнения на массу m, мы получим относительные уравнения, которые обычно представляются в следующем виде:
где Ǿ omega_0 — собственная частота затухающих колебаний, а Ǿ Zeta — коэффициент относительного демпфирования.
Для обеспечения постоянства движения коэффициент демпфирования должен оставаться в пределах 0 ≤ ζ < 1. Амплитуда свободных колебаний в этой системе будет уменьшаться пропорционально значению
где t0 — период колебаний в режиме без демпфирования.
Исследование демпфирования свободных колебаний при трех различных значениях коэффициента относительного демпфирования.
В данной области часто используется еще один критерий — логарифмическое уменьшение δ. Он представляет собой логарифм отношения амплитуд за два последовательных периода колебаний.
Связь между логарифмическим уменьшением и относительным коэффициентом демпфирования выражается следующим образом:
Еще одним важным аспектом, в котором проявляются эффекты демпфирования, является возбуждение гармонических колебаний конструкции на частотах, близких к собственным частотам системы. При достижении точного резонанса амплитуда колебаний может стремиться к бесконечности, если не учитывать демпфирование. В действительности фактическая амплитуда при резонансе определяется величиной этого демпфирования.
Частотная (резонансная) характеристика системы с одной степенью свободы в зависимости от различных относительных коэффициентов демпфирования.
В таких системах, как резонаторы, стремятся достичь максимального усиления. С этим связано еще одно важное понятие — Q-фактор, который характеризует затухание. Коэффициент Q можно определить как усиливающий эффект при резонансе. Он напрямую связан с относительным коэффициентом затухания: Q-фактор представляет собой соотношение между амплитудой на резонансной частоте и амплитудой вне резонанса.
Альтернативный подход к математическому описанию демпфирования основан на допущении о наличии определённого фазового сдвига между приложенной силой и результирующим смещением, то есть напряжением и деформацией. Уместно обсуждать данный фазовый сдвиг только в условиях установившихся гармонических колебаний. Построение зависимости между напряжением и деформацией за полный период демонстрирует эллиптическую петлю — гистерезисную петлю.
Источники демпфирования
Демпфирование может осуществляться через различные физические механизмы. В ходе большинства природных процессов энергия рассеивается в той или иной форме.
Внутренние потери в материалах
Во всех реальных материалах происходит рассеивание энергии при деформации. Это можно считать одной из форм внутреннего трения. Следует отметить, что кривая нагрузки на протяжении всего периода не формирует идеально прямую линию. Она имеет вид вытянутого эллипса.
Для описания демпфирования материалов зачастую применяются модели, основанные на коэффициентах потерь гистерезиса. Это обусловлено тем, что опыт показывает, что энергия, теряемая за один цикл, слабо зависит от частоты и амплитуды колебаний. Математическое объяснение модели коэффициента потерь опирается на сложные величины, что актуально только для гармонических колебаний. Поэтому данная модель демпфирования может эффективно использоваться исключительно в исследованиях частотной области.
Коэффициент гистерезисных потерь материалов в значительной степени определяется конкретным составом материала и источником данных, используемым для его изучения. В нижеприведенной таблице представлены приблизительные значения этих потерь.
Материал Коэффициент потерь на гистерезис η Алюминий 0.0001-0.02 Бетон 0.02-0.05 Медь 0.001-0.05 Стекло 0.0001-0.005 Резина 0.05-2 Сталь 0.0001-0.01 Коэффициенты потерь, а также различные модели демпфирования применяются в тех ситуациях, когда физический механизм демпфирования материала остается неясным или не связан с конкретной задачей. Например, в отношении некоторых типов материалов, таких как вязкоупругие вещества, энергия диффузии играет ключевую роль в математической модели.
Трение в соединениях
Конструкции обычно соединяются с использованием винтов или иных типов крепежных элементов. При возникновении вибрации соединённые поверхности перемещаются относительно друг друга, что ведет к рассеиванию энергии за счёт трения. Если сила трения остаётся постоянной в течение определённого периода, то энергетические потери остаются незначительными и слабо зависят от частоты. Таким образом, трение можно сопоставить с внутренними потерями в материале.
Резьбовые соединения широко применяются в области инженерии и строительства. Эффективность использования энергии резьбовыми соединениями значительно зависит от их конструкции. В случаях, когда необходимо минимизировать потери, винты должны быть тщательно затянуты, чтобы свести к минимуму макроскопическое проскальзывание между контактирующими поверхностями.
Звуковое излучение.
Вибрирующие поверхности вызывают движение окружающего воздуха (или другой среды) и генерируют звуковые волны (акустика). Эти волны уносят с собой часть энергии, в результате чего структура теряет свою энергию.
Звук генерируется преобразователями типа Tompilz.
Потери в якоре.
Часто компактные компоненты соединяются с более крупными структурами (платами или подложками), которые не учитываются в расчетной модели. Когда компонент начинает вибрировать, в основной конструкции возникают упругие волны. Это также приводит к рассеянию энергии. В рамках микроэлектромеханических систем (МЭМС) данное явление называется потерями якоря.
Термоупругое демпфирование.
Даже в процессе полной упругой деформации энергия не теряется, однако изменение формы материала приводит к незначительному изменению температуры. Местное растяжение приводит к снижению температуры, тогда как сжатие вызывает повышение температуры.
Устройства классифицируются на группы, и производится различие между гидравлическими и пневматическими устройствами, к первому типу относятся
Поднятое основание здания
Данная конструкция обеспечивает контроль за колебаниями сооружений в зонах, подверженных частым сейсмическим активностям.
В результате низкой прочности верхнего слоя грунта, сейсмические волны слабо воздействуют на здания.
Резина проявляет себя как отличный амортизатор и надежный изолятор от сейсмических воздействий. Резиновые ролики с свинцовым ядром зарекомендовали себя как эффективные амортизаторы для использования в земной коре. В регионах с повышенной сейсмической активностью высотные строения остаются весьма небезопасными из-за недостатка устойчивой горизонтальной жесткости. Вибрации зданий во время землетрясений создают реальную угрозу.
Пружинные демпферы работают аналогично свинцовым и резиновым демпферам. Их применяют в строительстве малоэтажных сооружений.
