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JPS6255017B2 - - Google Patents
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JPS6255017B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6255017B2
JPS6255017B2 JP56013950A JP1395081A JPS6255017B2 JP S6255017 B2 JPS6255017 B2 JP S6255017B2 JP 56013950 A JP56013950 A JP 56013950A JP 1395081 A JP1395081 A JP 1395081A JP S6255017 B2 JPS6255017 B2 JP S6255017B2
Authority
JP
Japan
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vibration
damper
main
vibrating body
tank
Prior art date
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Expired
Application number
JP56013950A
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JPS57129943A (en
Inventor
Iku Harada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPS6255017B2 publication Critical patent/JPS6255017B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は機械等の振動を防止するための装
置、特にダイナミツクダンパに関するものであ
る。
機械の振動を防止するための手動乃至技術とし
て従来採られているものは、 (1) 弾性支持 (2) 基礎の堅牢化 (3) 吊り基礎 (4) 防振溝若しくは防振壁 (5) 位相制御ドライブシステム手法 位相制御ドライブシステムによる振動防止
方法(昭和52年特許願第127436号) モータの回転位相を制御して機械系の振動
を防止(日経メカニカル1979年11月号第8
頁) 位相制御ドライブシステム(電動)による
振動防止(機械学会第910回講演論文集No.800
−19、1980年12月9日10日、東京;環境工学
第15頁〜第22頁参照) (6) 能動制御 (7) ダイナミツクダンパ 等がある。
このうち、ダイナミツクダンパは第1図に示す
如く、振動制御の対象である機械等の被制御体で
ある主振動体1をばね2で基礎3上に支持して主
振動系4を構成し、これにダンパ振動体5とばね
6からなるダンパ系7をばね6を介して取付けた
構造のものである。
ここに、 m:主振動体1の質量 k1:主振動系4のばね定数 md:ダンパ振動体5の質量 k2:ダンパ系7のばね定数 xst:主振動体1の静的変位 p=√1:主振動系固有円振動数 q=√2:ダンパ系固有円振動数 とし、主振動体1に周期的外力Psinωtが働くも
のとする。このときの運動の方程式は、 md/dt+k1x1−k2(x2−x1)=Psinφt−
(1) mdd/dt+k2(x2−x1)=0 −(2) である。このような系の円振動数ωをもつた強制
振動の振幅は、 |x/xst|=(1−ω/q)/D−(3
) |x/xst|=1/D −(4) である。ここに、 D={(1−ω/q)(1+k/k−ω/p
)−k/k}−(5) である。ダンパを付加する目的は主振動系が ω=p −(6) で共振するのを防ぐためである。(3)式よりω=q
のとき主振動体の変位は0となるから、ダンパを
設計するには p=q −(7) すなわち、 k2/k1=md/m=R −(8) とすればよい。この時、強制振動の倍率は主振動
系について、 |x/xst|=(1−ω/p)/{(1−ω/p)(1+R−ω/p)−R} −(9) となつて、ω=pのとき、 |x/xst|=0 となる。すなわち、主振動体は静止する。しか
し、このような設計のダンパを付加しても系には
上式の分母を0にする新しい固有振動数 ω=p{(1+R/2)±(R+R/4)〓}〓−
(10) が生ずるから、ω=ωのところに新しい共振点
が生じる。したがつて、この形式のダンパはω=
pの近くだけに有効である。主振動系及びダンパ
振動系についてのこの関係を図示すれば第2図及
び第3図のようになる。
このように従来のダイナミツクダンパは構造が
簡単で、したがつて安価であり、また、防振のた
めにエネルギを加えてやる必要がなく、すなわ
ち、省エネルギ形である、特の利点を持つ一方
で、周期的外力Psinωtに対して、ω=pの近く
だけに有効であつて、逆にω=ωでは逆効果と
なつている。しかも、ω=pとω=ω、すなわ
ち、pとωが近接している。したがつて、注意
していないとダイナミツクダンパを取りつけたこ
とによつて逆に振動が増幅される、すなわち逆効
果を生じる危険性がある。
そこで、これら従来のダイナミツクダンパにお
ける上記問題点の改善が望まれる。
この発明はダイナミツクダンパの利点を保持し
つつ、上記した問題点を解決し、主振動体の円振
動数ωが変化しても、常に確実に主振動体を制振
し得るダイナミツクダンパを提供することを目的
とするものである。
この目的に対応して、この発明のダイナミツク
ダンパは、共に液体質量物質を収納可能でありフ
レキシブルホースで接続されて相互に前記液体質
量物質が流通可能な一方の容器と他方の容器とを
備え、振動制御の対象である被制御体を含む主振
動系に連結されたダンパ系を備えたダイナミツク
ダンパにおいて、前記ダンパ系の少なくとも一部
分を前記一方の容器で構成し、前記一方の容器内
に前記質量物質を前記他方の容器との間で給排す
ることによつてダンパ系の質量を調整して前記主
振動系の振動を制御するように構成したことを特
徴としている。
以下この発明の詳細を一実施例を示す図面につ
いて説明する。
第4図において、11は振動制御の対象たる被
制振体で、例えば機械等であつて、後述するタン
ク18と共に主振動体M1を構成し、ばね定数k1
のばね12を介して基礎13上に弾性的に支持さ
れている。
被制振体11にはタンク18が取付けられてい
る。このタンク18にはばね定数k2のばね16を
介してタンク19が取付けられている。もつと
も、このタンク18は被制振体11にとりつける
のではなく、被制振体11から分離して基礎13
上に置くこともできる。タンク19は後述する液
体22を含んだ状態でダンパ振動体M2として機
能するものである。タンク18とタンク19はフ
レキシブルホース21によつて接続されている。
タンク18及びタンク19には水銀等の比重の重
い液体22が収容されており、この液体22はフ
レキシブルホース21を通してタンク18とタン
ク19との間を流通可能になつており、その流量
は弁23及び弁24、ポンプ25によつて制御さ
れる。液体22がタンク19に給排することによ
つて、ダンパ振動体M2のダンパ質量mdの値が変
る。ただし、主振動体M1の質量は主として機械
等の被制振体11の質量によつて決まるから、液
体の移動によつて大きくは変化しない。
このように構成されたダイナミツクダンパ10
においては、機械等の被制振体11に周期的な外
力Psinωtが働く場合に、まず、最初に p=q すなわち、 k/k=md/m=R の条件が満たされるように、タンク18及びタン
ク19内の液体22の量を調整しておく。もし、 で固定されている場合、すなわち、周期的外力
Psinωtが働いており、ω=pで変動しない場合
は、 |x/xst|=0 となり、弁23,24及びポンプ25は作動しな
い。したがつて、タンク18,19内の液体の量
は変らない。この状態で主振動体M1は振動を停
止している。
次に、ωが変化してω=ωすなわち、 ω=p{(1+R/2)±(R+R/4)〓}〓 に近づくと、主振動体M1が激しく振動しようと
するが、弁23,24が開き、ポンプ25が作動
して液体22がタンク18,19間で移動し、 すなわち、 1−ω /q=0 となるようにmdの値を変える。すなわち、 md=k/ω その結果、 |x/xst|=0 となつて、周期的外力が Psinωt=Psinpt からPsinω0tに変つても |x/xst|=0 となる。すなわち、主振動体M1の振動はこの場
合でも停止する。
弁23,24及びポンプ25の操作は次のよう
にして行う。すなわち、第5図に示す如く、円振
動数検出器26、演算装置27及び操作装置28
を準備し、円振動数検出器26でωの値を検出す
る。そのωに対して、主振動体M1の振動が最小
となるmdのために必要な弁23,24、ポンプ
25の操作量を演算装置27で演算する。その演
算結果に基づいて操作装置28が弁23,24、
ポンプ25を操作する。
また、ダイナミツクダンパの制御の他の例とし
て上記の如く、主振動体M1の円振動数ωを検出
するのではなく、主振動体M1の振動の大きさ自
体を直接検出して、この振動を無くすように弁及
びポンプを操作してもよい。この場合は第6図に
示す如く、振動検出器29、指令回路31、操作
装置32及び記憶回路33を設ける。そして主振
動体M1の振動を振動検出器29で検出する。指
令回路31によりmdが次々に変つて行くように
弁23,24及びポンプ25を操作する。記憶回
路33にその時の操作量と主振動体M1の振動の
値との関係を記憶させる。記憶回路33にストア
された各々の組合せのうちで最小の振動を与える
組合せを判別し、選択する。その最小の条件を与
える操作を選定し、それを行う。その結果、主振
動体M1の振動の値は最小に設定される。主振動
体M1の振動がもし変化すると、指令回路31が
再び働いて、同上の動作を繰り返す。したがつ
て、ωの変動に対しても常に追従し、常時主振動
体が最小の振動値に設定される。上記繰返しの操
作において、主振動体M1の振動を比較し、振動
が小さい条件を記憶回路33にメモリし、大きな
方は消去される。したがつて、記憶回路33のメ
モリ数は多くを必要としない。また、常に主振動
体M1の振動が小さくなる方向へ自動的に追尾さ
れることになる。
このように、従来のダイナミツクダンパの欠点
が取り除かれ、ωが変化しても主振動体の振動は
停止している。また、ω=ωとなつても振動は
発散することなく停止している。またωが変化し
たときのみ、弁23,24及びポンプ25が作動
するから、大きな動力もエネルギの消費もない。
また、構造も簡単である。したがつて、従来のダ
ンパにおける利点を保持し、決定的欠点であつ
た、ωの変動に対する逆効果を本発明では克服し
ている。すなわち、ωの変化に対して、主振動体
は常に振動を停止している。
第7図はこの発明の他の実施例に係るダイナミ
ツクダンパであり、このダイナミツクダンパの場
合は先の実施例におけるポンプ25を使用しな
い。すなわち、第7図に示す実施例の場合はタン
ク18,19をフレキシブルホース21a,21
bで連絡し、それぞれのフレキシブルホース21
a,21bに弁35,36及び自動弁37,38
を配設する。この場合自動弁37はタンク18か
らタンク19に向う液体22の流れのみを許容
し、また自動弁38はタンク19からタンク18
に向う液体22の流れを許容するものとする。
このような構成において、主振動体M1にPsin
ωtの周期的外力が作用すると主振動体M1が振
動する。その結果、タンク18も振動する。その
ためタンク18内の液体22が揺すぶられる。す
なわち、圧力の変動が起る。弁35が開いている
と、液体22は自動弁37に導かれる。自動弁3
7は吐出の方向のみに作用し、逆流は起さないか
ら、液体22は一方向へのみに流れ、結果として
タンク19に液体が移動し、充満されてくる。主
振動体M1の防振が行われると、弁35が閉じて
タンク19内の液体の量が一定となる。すなわ
ち、主振動体M1の防振に必要なダンパ質量mdと
なる。タンク19内の液体の量を少くするには弁
36が開いて、自動弁38により、主振動体M1
の振動が停止するまで、液体の流出(タンク18
には流入)が繰り返えされる。弁35,36の作
動を制御するには、主振動体M1の振動を最小と
するmdの制御が行われるようにする。すなわ
ち、前述のように主振動体M1に作用する周期的
外力Psinωtのωを検出して行い、または主振動
体M1の振動加速度を検出して行う。
以上の説明から明らかな通り、この発明によれ
ば、従来のダイナミツクダンパの欠点、すなわ
ち、主振動体の周期的な外力 P=sinωt のωが変化すると、ダイナミツクダンパを取り付
けたために、逆に主振動体の振動が著るしく増大
する、等の欠点が完全に克服される。そして、ダ
イナミツクダンパの利点、すなわち、ω=pにお
いて |x/xst|=0 となることは、この発明において完全に有効であ
り、しかも、装置の構造は複雑とならず、また、
価格も高価にならない。
なお、液体22の、タンク18,19間の移動
量の制御は自動の他に、手動によつて行い得るの
は勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のダイナミツクダンパを示す構成
説明図、第2図は従来のダイナミツクダンパにお
ける主振動系の振動を示すグラフ、第3図は従来
のダイナミツクダンパにおけるダンパ系の振動を
示すグラフ、第4図はこの発明の一実施例に係る
ダイナミツクダンパを示す構成説明図、第5図は
ダイナミツクダンパの制御装置の例を示す構成
図、第6図はダイナミツクダンパの制御装置の他
の例を示す構成図、及び第7図はこの発明の他の
実施例に係るダイナミツクダンパを示す構成説明
図である。 M1……主振動体、M2……ダンパ振動体、11
……被制振体、12……ばね、13……基礎、1
8,19……タルク、21……フレキシブルホー
ス、22……液体、23,24……弁、25……
ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 共に液体質量物質を収納可能でありフレキシ
    ブルホースで接続されて相互に前記液体質量物質
    が流通可能な一方の容器と他方の容器とを備え、
    振動制御の対象である被制御体を含む主振動系に
    連結されたダンパ系を備えたダイナミツクダンパ
    において、前記ダンパ系の少なくとも一部分を前
    記一方の容器で構成し、前記一方の容器内に前記
    質量物質を前記他方の容器との間で給排すること
    によつてダンパ系の質量を調整して前記主振動系
    の振動を制御するように構成したことを特徴とす
    るダイナミツクダンパ。 2 前記被制御体の円振動数をω、前記ダンパ系
    のばね定数をk2とするとき、前記ダンパ系の質量
    mdがほぼ√2=ωとなるように、前記質量
    物質の給排を行うように構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のダイナミツクダン
    パ。
JP1395081A 1981-02-02 1981-02-02 Dynamic damper Granted JPS57129943A (en)

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JPS57129943A JPS57129943A (en) 1982-08-12
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US4872649A (en) * 1987-02-25 1989-10-10 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Liquid type mass damper with elongated discharge tube
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WO2011142980A2 (en) 2010-05-13 2011-11-17 Lawrence Pumps, Inc. Vibration damping device for vertically cantilevered pump assemblies

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