Analysis of vibrations in a system with a magnetorheological damper

• Autorzy: Walendowski R. , Szeląg W.

Warianty tytułu

PL

Analiza drgań w układzie z tłumikiem magnetoelektrycznym

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z intensywnym rozwojem nowoczesnych urządzeń mechanicznych o coraz to lepszych parametrach dynamicznych, wiąże się konieczność efektywnego tłumienia powstających w nich drgań. W wyniku ograniczenia drgań wzrasta precyzja jak i zakres zastosowań tych urządzeń. Stają się one również bardziej przyjazne dla człowieka. Nie emitują szkodliwych dla zdrowia ludzkiego drgań i hałasu o dużym natężeniu. Zastosowanie tłumików drgań z cieczami magnetoreologicznymi (MR), umożliwi tłumienie drgań urządzeń mechanicznych, ze znacznie większą skutecznością w porównaniu z konwencjonalnymi układami tłumiącymi. Dużą zaletą takich tłumików jest możliwość regulowania w prosty sposób w szerokim zakresie siły tłumiącej. Uzyskuje się to przez zmianę pola magnetycznego w tłumiku z cieczą MR. W pracy rozpatrywano drgania w układzie o jednym stopniu swobody przedstawionym na rys.2. Do ograniczenia amplitudy drgań wykorzystano elektromagnetyczny liniowy tłumik magnetoreologiczny. Opracowano dwa modele matematyczne układu drgającego z takim tłumikiem. Posłużono się przy tym klasycznym ujęciem obwodowym. W pierwszym właściwości tłumika opisano za pomocą modelu Binghama (rys.5). W modelu tym nie uwzględnia się nieliniowości obwodu magnetycznego tłumika, jest on zatem mało przydatny do analizy stanów pracy rzeczywistych układów tłumiących drgania. W drugim modelu układu drgającego (rys.10) wykorzystano model tłumika uwzględniający nieliniowość obwodu magnetycznego oraz siłę oporową wynikającą z tarcia elementów ruchomych tłumika o uszczelnienia. Przeprowadzono badania symulacyjne opracowanych modeli tłumików oraz układów do automatycznego ograniczania drgań. Analizowano wybrane stany pracy układu drgającego z tłumikiem. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i podano wnioski odnośnie opracowanego modelu matematycznego zjawisk oraz skuteczności tłumienia drgań za pomocą sterowanych tłumików magnetoelektrycznych. Stwierdzono, że zastosowanie tłumika z układem regulacji zdecydowanie ogranicza drgania w układzie. Tłumik MR tłumi dobrze drgania układu o częstotliwości rezonansowej. Uzyskano dużą skuteczność tłumienia drgań, trudną do otrzymania za pomocą tradycyjnych układów tłumiących.

EN

The intense development of modern mechanical equipment with better and better dynamic parameters is connected with the necessity of effective damping the vibrations produced in them. Reduction of vibrations improves the precision as well as application range of this equipment and it becomes more user-friendly. It does not emit vibrations or high intensity noise, harmful to health. Application of vibration dampers with magnetorheological (MR) fluids will allow the vibrations of mechanical equipment to be damped much more effectively as compared with conventional damping systems. A great advantage of those dampers is the possibility to control the damping force simply and in a wide range. This is achieved by variation of the magnetic field in the damper with the MR fluid. The paper considers vibration in a system with a single degree of freedom, as shown in Fig.2. A linear electromagnetic magnetorheological damper was used for reducing the vibration amplitude. Two mathematical models of the vibrating system with such a damper were worked out, using the classical approach. In the first model the properties of the damper were described by the Bingham model (Fig.5). The nonlinearities of the damper magnetic circuit are not taken into account in this model, hence it is of little use for an analysis of working coditions of real vibration damping systems. In the second model of a vibrating systems (Fig.10) a damper model was used which takes into account the nonlinearity of the magnetic circuit as well as the resistance force resulting from the friction of the damper moving components against sealings. Simulation tests of the developed damper models and of the systems for automatic vibration reduction were carried out. Selected operation states of the vibrationg system with damper were analysed. Results of the simulation tests are presented as well as conclusions concerning the developed mathematical model of the phenomena and the efficiency of vibration damping by means of controlled magnetoelectric dampers. It was found that application of a damper with a control system reduces vibrations in the system in a decisive way. The MR damper attenuates well vibrations of a system with resonance frequency. High efficiency of vibration damping was achieved which is difficult to be obtained using traditional damping systems.

Słowa kluczowe

PL

drgania; tłumienie drgań; tłumik magnetoelektryczny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2004
• Tom: Z. 220
• Strony: 111--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Walendowski R.

• Poznań University of Technology Institute of Industrial Electrical Engineering ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań, Poland

autor

Szeląg W.

• Poznań University of Technology Institute of Industrial Electrical Engineering ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Butz, Torsten, von Stryk, Oskar: Modelling and Simulation of Rheological Fluid Devices; Sonderforschungsbereich 438: Technische Universität München, Universität Augsburg: Preprint SFB-438-9911 (99), s. 1-35.
• 2. Cempel Cz.: Drgania mechaniczne: wprowadzenie, Politechnika Poznańska, 1984.
• 3. Dyke S.J., Spencer Jr. B.F., Sain M.K., Carlson J.D.: Phenomerological Model ofa Magnetorheological Damper, ASCE Journal of Engineering Mechanics, Issue 3, 1997, s.230-238.
• 4. Milecki A., Wybrane metody poprawy właściwości liniowych serwonapędów elektrohydraulicznych, Politechnika Poznańska, Rozprawy Nr 343, Poznań 1999.
• 5. Milecki A., Sędziak D.: Modelling and control of magnetorheological fluid damper, Computer Applications in Electrical Engineering, Poznań University of Technology, Poznań 2004, pp. 566-575.
• 6. Szeląg W. Finite element analysis of coupled phenomena in magnetorheological fluid devices, COMPEL – The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, James and James Science Publ., No.2, Vol. 23, No. 3, 2004, pp. 813-824.