Магнитореологические технологии гашения вибрации

 

Герасимов С. И., Гордеев Б. А., Ерофеев В. И., Охулков С. Н., Плехов А. С.
Магнитореологические технологии гашения вибрации.
Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2021

 

В книге изложены научные основы и методы расчета интегральных магнитореологических виброопор, предназначенных для гашения колебаний силовых агрегатов электромеханических комплексов и транспортных средств. Сформулированы и решены различные задачи оптимизации средств виброзащиты с магнитореологическими средами, найдены соотношения между изменяющейся магнитной вязкостью рабочей среды и динамическими характеристиками магнитореологической виброопоры, сформулированы требования к параметрам дроссельных каналов и форме обечайки, изложен принцип расчета электромагнитной системы магнитореологического трансформатора. Приведены результаты экспериментальных исследований и испытаний магнитореологических виброопор в различных условиях эксплуатации.
Монография предназначена для научных работников и конструкторов магнитоуправляемых виброзащитных средств, студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в области исследования и проектирования виброзащитных систем.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

ГЛАВА 1. Использование инерционности и диссипации реологических сред – перспективное направление виброзащиты электромеханических комплексов

1.1. Пути осуществления виброзащиты
1.2. Гидравлические виброизоляторы как современные средства виброзащиты машин и силовых агрегатов
1.3. Пассивная система виброизоляции с интегральными гидроопорами с инерционным преобразователем движения. Критерий виброизоляции
1.4. Общие сведения о гидроопорах
1.4.1. Гидравлическая виброопора с простым перепускным отверстием
1.4.2. Гидравлическая виброопора с перепускной инерционной трубкой
1.4.3. Гидравлическая виброопора с перепускным каналом или инерционной трубкой и разделительной мембраной
1.4.4. Первые отечественные исследования и разработки новых типов гидравлических виброопор
1.4.5. Конструкция и принцип действия гидроопоры ОГ-300
1.5. Математическая модель гидроопоры с инерционным трансформатором
1.6. Расчет параметров движения рабочей жидкости в гидроопоре из рабочей камеры в компенсационную
1.7. Учет влияния перетока рабочей жидкости через дроссельное отверстие на вибрационные качества системы виброизоляции
1.7.1. Расчет скачка скорости движения рабочей жидкости в эквивалентном дроссельном канале при соприкосновении с дроссельной перегородкой
1.7.2. Расчет приведенных масс гидроопоры при скачках скорости движения рабочей жидкости в дроссельных каналах
1.7.3. Расчет собственных частот настройки гидроопоры при скачках скорости движения рабочей жидкости в дроссельных каналах
1.8. Активные гидравлические виброизоляторы
1.8.1. Применение магнитореологического эффекта при демпфировании магнитореологическими гидроопорами двигателя автомобилей
1.8.2. Характерные патентные разработки магнитореологических гидроопор с внутренним расположением возбуждаемых электромагнитов
1.9. Магнитореологические демпферы как средства защиты от ударов
1.9.1. Применение МР-демпферов в транспортном машиностроении
1.10. Магнитореологические муфты передачи вращающего момента
1.10.1. Применение МР-муфт в электротехнических комплексах
1.10.2. Применение рабочих МРЖ в системе охлаждения танка
Выводы к главе 1

ГЛАВА 2. Математические модели адаптивных виброизоляторов мобильных и стационарных энергетических комплексов

2.1. Общие положения
2.2. Динамические модели электротехнических комплексов
2.2.1. Импульсная переходная функция
2.2.2. Частотная характеристика системы
2.2.3. Логарифмический декремент колебаний
2.2.4. Вынужденные колебания многомассовых систем с сопротивлением
2.2.5. Переход от передаточной функции к частотной характеристике
2.2.6. Связь одномассовой и многомассовой систем
2.3. Виброзащитные системы с одной степенью свободы
2.3.1. Вязкое демпфирование
2.3.2. Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики виброзащитной системы
2.3.3. Гистерезисное (структурное) демпфирование
2.4. Математические модели вибрации при разработке магнитореологических гидроопор
2.4.1. Полигармоническая вибрация
2.4.2. Импульсная модель вынужденных колебаний
2.4.3. Случайная вибрация
2.4.4. Импульсная модель собственных колебаний
2.4.5. Квазиполигармоническая модель вибрации
Выводы к главе 2

ГЛАВА 3. Течение магнитореологической жидкости в дроссельных каналах магнитореологических трансформаторов в зависимости от температуры

3.1. Исследование инерционности магнитореологической жидкости без действия магнитного поля
3.1.1. Влияние температуры на инерционность рабочей жидкости гидравлических виброопор с инерционным трансформатором
3.1.2. Необходимые требования для расчета инерционности рабочей жидкости в дроссельных каналах инерционного трансформатора
3.1.3. Расчет давления жидкости в рабочей камере для режима сжатия
3.1.4. Метод расчета давления жидкости в рабочей камере на резонансной частоте f3 = 31 Гц при ускорениях вибросигнала до 7g
3.1.5. Метод расчета скорости и массы рабочей жидкости в дроссельных каналах при различных температурах нагрева
3.1.6. Методы определения характера течения рабочей жидкости в дроссельных каналах гидроопоры при действии инерционной нагрузки
3.1.7. Выводы по установлению характера течения рабочей жидкости в дроссельных каналах при действии инерционной нагрузки и температуры нагрева
3.2. Влияние температуры и магнитного поля на инерционность МРЖ магнитореологических виброопор
3.2.1. Необходимые требования для расчета инерционности рабочей МРЖ в дроссельных каналах магнитореологического трансформатора
3.2.2. Метод расчета скорости массы МРЖ в дроссельных каналах при напряженности Н = 220 кА/м и различных температурах
3.2.3. Метод определения характера течения МРЖ в дроссельных каналах гидроопоры при действии инерционной нагрузки
Выводы к главе 3

ГЛАВА 4. Методы расчета статических и динамических характеристик магнитоуправляемых гидроопор

4.1. Расчет статической жесткости эластичных элементов магнитоуправляемых гидроопор
4.1.1. Конструктивные схемы гидроопор
4.1.2. Метод расчета статической жесткости гидроопор
4.2. Метод расчета площади петли гистерезиса объекта исследования при действии различных статических нагрузок
4.2.1. Метод испытания гидроопор на статику
4.2.2. Метод испытания гидроопор на гистерезисное демпфирование
4.2.3. Выводы по результатам испытаний
4.3. Методы определения динамической жесткости упругих и демпфирующих элементов газогидравлических виброопор
4.3.1. Основные понятия
4.3.2. Динамические жесткости гидравлических элементов. Правило перехода к эквивалентным механическим элементам
4.3.3. Методы приоритетных эквивалентных схем виброизолятора с разделением упругого и поршневого действия обечайки
4.3.4. Правило определения основных параметров демпфера по заданной характеристике динамической жесткости
4.3.5. Метод определения эквивалентной площади поршневого действия обечайки
Выводы к главе 4

ГЛАВА 5. Применение робастного подхода при разработке методов расчета упругих и демпфирующих элементов

5.1 Оптимизация демпфирования в гидроопоре на основе минимаксного подхода
5.2. Графоаналитический способ определения оптимального демпфирования
5.3. Определение оптимального демпфирования методами синтеза робастного управления
Выводы к главе 5

ГЛАВА 6. Методы проведения динамических испытаний магнитоуправляемых гидроопор ОМГ-50 с учетом выбранной рабочей точки

6.1. Особые требования к проведению испытаний МР-гидроопор на ШСВ
6.2. Проведение испытаний МР-гидроопор на ШСВ
6.3. Измеренные параметры вибрации входного и выходного вибросигналов МР-гидроопор под нагрузкой 1080 Н на вибростенде Star28
6.4. Построение зависимости динамической жесткости МР-гидроопор от частоты возбуждения по результатам виброиспытаний на стенде Star28
Выводы к главе 6

ГЛАВА 7. Методы расчета оптимального вязкого демпфирования в дроссельных каналах магнитоуправляемой гидроопоры при действии магнитного поля в зависимости от температуры

7.1. Подход к разработке эквивалентных схем для расчета оптимального демпфирования МР-гидроопор
7.2. Гидроопора как линейный механический двухполюсник
7.3. Гидроопора как линейный механический четырехполюсник
7.4. Моделирование АЧХ магнитоуправляемых гидроопор в среде программирования Simulink программного пакета MATLAB
7.4.1. Имитационная модель гидроопоры с МРТ и входные параметры
7.4.2. Присоединенные и общие массы МРТ гидроопоры ОМГ-50
7.4.3. Значения частот настроек МР-гидроопоры ОМГ-50
7.4.4. Амплитудно-частотные характеристики гидроопоры ОМГ-50
Выводы к главе 7

ГЛАВА 8. Методы разработки средств активной виброзащиты

8.1. Магнитореологические трансформаторы гидроопор демпфирования ударных нагрузок с внутренним расположением возбуждающих электромагнитов
8.1.1. Общие требования к конструкции МРТ гидроопоры
8.1.2. Двухканальный МРТ гидроопоры демпфирования ударных нагрузок с внутренним возбуждающим электромагнитом
8.1.3. Назначение управляемой двухканальной разборной гидроопоры с внутренним электромагнитом МРТ
8.1.4. Модель (макет) виброзащитного демпфера – интегральная гидроопора с МРТ для демпфирования ударных нагрузок
8.2. Устранение остаточной магнитной индукции ферромагнитных сердечников МРТ при их настройке на заданные резонансные частоты вибросигнала
8.2.1. Общее состояние проблемы
8.2.2. Остаточная магнитная индукция ферромагнитных сердечников и фазовый сдвиг между функциями магнитного поля в МРТ
8.2.3. Влияние фазовых сдвигов функций магнитного поля на динамическую жесткость МРТ
8.2.4. Компенсация фазовых сдвигов функций магнитного поля МРТ посредством включения управляемой линии задержки вибросигнала
Выводы к главе 8

ГЛАВА 9. Электромагнитный расчет магнитореологического трансформатора МР-гидроопоры

9.1. Цель и исходные данные расчета магнитной цепи магнитореологического трансформатора МР-гидроопоры
9.2. Выбор электромагнитных параметров магнитной цепи МРТ гидроопоры с магнитореологической жидкостью
9.2.1. Упрощенная схема возбуждения двух дроссельных каналов
9.2.2. Отношение управляющих параметров перестройки
9.2.3. Условия при расчете параметров возбуждающего электромагнита МРТ гидроопоры с магнитореологической жидкостью
9.2.4. Порядок расчета параметров возбуждающего электромагнита
9.2.5. Расчетные соотношения и характеристики катушек индуктивности для Ш-образных сердечников из электротехнической стали возбуждающего электромагнита МРТ гидроопоры ОМГ-50
9.2.6. Измерение индуктивности и полного сопротивления катушек ВЭ. Проверка на соответствие полученных данных электрического расчета индуктивности
ВЭ МРТ с рабочей МРЖ
9.2.7. Расчет напряженности и магнитной индукции в дроссельных каналах МРТ гидроопор с рабочей МРЖ с μмж = 10 на постоянном токе
9.3. Метод учета влияния намагниченности МРЖ в дроссельных каналах на параметры МРТ
9.3.1. О необходимости расчета намагниченности МРЖ в дроссельных каналах МР-гидропоры
9.3.2. Условия при расчете намагниченности МРЖ в дроссельных каналах МРТ гидроопоры на постоянном токе
9.3.3. Равновесная намагниченность магнитореологической жидкости
9.3.4. Расчет намагниченности МРЖ с μмж = 10 в дроссельных каналах МРТ гидроопоры на постоянном токе
9.3.5. Расчет намагниченности МРЖ с μмж = 3 в дроссельных каналах МРТ гидроопоры на постоянном токе
9.3.6. Расчет МДС, индуктивности ВЭ и магнитного потока при μмж = 3,3 для МРТ гидроопоры ОМГ-50 на постоянном токе
Выводы к главе 9

Заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ. Некоторые существующие динамические модели газогидравлических магнитореологических демпферов

Приложение 1. Решения эволюционных моделей
Приложение 2. Алгебраические модели
Список литературы к приложениям