Amortizor de masă

Această intrare sau secțiune despre inginerie nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Cel mai mare amortizor de masă reglat din lume, instalat pe zgârie-nori Taipei 101 .

Amplasarea clapetei de masă pe Taipei 101.

Animație care arată mișcarea unui zgârie-nori împotrivită de un masaj. Cilindrii hidraulici sunt reprezentați în verde.

Amortizoarele Stockbridge poziționate pe liniile electrice de înaltă tensiune.

Amortizorul de masă , numit și amortizor de masă reglat (acesta: amortizor de masă rezonant ) sau absorbant de armonici, este un dispozitiv montat pe diferite structuri pentru a preveni neplăcerile, deteriorările și defectele structurale externe cauzate de vibrații. Se găsesc aplicabile în zgârie-nori sau alte structuri supuse oscilațiilor și sunt alcătuite din blocuri uriașe de beton suspendate prin intermediul arcurilor, lichidelor sau pendulurilor.

Chiar și liniile electrice de înaltă tensiune au uneori mici „amortizoare Stockbridge” agățate de cabluri.

Dispozitivele mici care funcționează pe aceleași principii au fost folosite ca amortizoare pentru a absorbi recuperările puternice de pe roțile din spate ale mașinii Citroën 2CV .

Surse de vibrații și rezonanțe

O vibrație nedorită poate fi cauzată de forțele de mediu care acționează asupra unei structuri, cum ar fi vântul sau cutremurul, sau de o cauză aparent inofensivă a vibrațiilor care poate fi distructivă, neplăcută sau pur și simplu inofensivă.

Cutremure

Undele seismice provocate de cutremure determină zgârie-nori să se legene și să se legene în diferite moduri, în funcție de frecvență, de tipul mișcării solului (mișcare zdrobitoare sau ondulantă) și de înălțimea și tipul de construcție al clădirii. Activitatea seismică, pe lângă faptul că provoacă oscilații în construcție, poate duce la eșecuri structurale parțiale sau totale.

Vânt

Forța vântului împotriva clădirilor înalte poate face ca partea superioară a zgârie-nori să se deplaseze chiar mai mult de un metru. Această mișcare poate fi sub forma unei legănări zdruncinate și poate provoca o mutare la etajele superioare ale unor clădiri. Anumite proprietăți unghiulare și aerodinamice în vânt împotriva unei construcții pot accentua mișcarea și pot cauza dificultăți în mișcare la oameni.

Surse umane și mecanice

Masa oamenilor care merg în sus și în jos pe o scară rapidă sau un număr mare de oameni care merg la unison, poate provoca probleme grave în structuri mari, cum ar fi stadioane, dacă astfel de structuri nu au metri absorbanți. Vibrațiile de la mașini industriale grele, generatoare și motoare diesel pun, de asemenea, probleme de integritate structurală, mai ales atunci când sunt așezate pe un cadru de oțel sau podea. Navele de croazieră mari pot folosi amortizoare de masă reglate pentru a izola structura navei de vibrațiile motorului.

Cum funcționează

Clapetele de masă reglate stabilizează structura în care sunt montate împotriva mișcărilor violente cauzate de vibrațiile armonice. Prezența unui amortizor de masă conferă inerția unei mase mari echilibrate echilibrate de un bloc structural relativ ușor, cum ar fi un bloc de beton greu plasat în așa fel încât mișcările blocului într-o direcție, comparativ cu mișcarea structurii în cealaltă., poate amortiza (așa-numita amortizare ) oscilația structurii. Contragreutatea poate fi montată folosind spirale masive de arc și amortizoare hidraulice. Dacă axa vibrației este practic orizontală sau torsională, se folosesc arcuri cu arcuri și pendule montate pe greutăți. Amortizoarele de masă reglate sunt construite sau „reglate” special pentru a contracara frecvențele dăunătoare ale oscilațiilor sau vibrațiilor.

Mai multe detalii despre modul în care funcționează

Schema simplificată a unui amortizor de masă.

Sistemul poate fi schematizat cu două mase, m ₁ schematizează masa obiectului pe care urmează să se obțină efectul de amortizare. Masa m ₂ reprezintă amortizorul de masă și este conectată la m ₁ cu un sistem de suspensie. Tensiunile provenite de la bază sunt transmise masei m ₁ inducând o vibrație. Mișcarea indusă pe m ₁ este transmisă și amortizorului de masă . Se poate arăta că există o frecvență a tensiunii F ₀ pentru care vibrațiile de pe m ₁ sunt puternic atenuate. Acest lucru se întâmplă deoarece masa m ₂ transmite la m ₁ o forță egală și opusă celei transmise de vibrațiile care vin de la bază.

Acest sistem constă dintr-o masă principală m ₁ , de exemplu o roată și un braț de suspensie, cu arc și amortizor k ₁ / c ₁ . Forța terestră este F ₀ . O forță variabilă F ₁ se aplică la m ₁ . Sistemul este modificat prin adăugarea unui sistem masă / arc / amortizor m ₂ , k ₂ și c ₂ .

O cantitate importantă pentru sistem este frecvența forței aplicate la sol, F ₀ , ca rezultat al forțării F ₁ .

Un grafic Bode al deplasărilor din sistem cu (roșu) și fără (albastru) 10% din masa ajustată.

Diagrama Bode este mai complexă și arată faza și amplitudinea mișcării fiecărei mase, pentru cele două cazuri, relativ la forțarea F ₁ .

Linia neagră indică sistemul de bază și arată doar mișcarea lui m ₁ . Linia albastră indică mișcarea m ₂ în prezența absorbantului dinamic. Aceasta rezonează mai întâi, în fază cu m ₁ , dar cu o amplitudine mai mare. În acest fel, o parte a energiei care ar fi trebuit să provoace vibrația corpului (prin F ₀ ) este absorbită în elementul amortizor. Pe măsură ce frecvența crește, m ₂ începe să se îndepărteze de fază cu m ₁ , până când în jurul valorii de 9,5 Hz oscilează în contrafază cu m ₁ , furnizând amortizorului energie maximă.

Exemple de zgârie-nori și structuri cu amortizoare de masă reglate

• Turnul TV (Fernsehturm) din Berlin - clapeta de inerție reglată este plasată deasupra.
• În Burj al-Arab din Dubai - sunt instalate unsprezece amortizoare inerțiale reglate.
• The Spire Dublin din Dublin , Irlanda . Această construcție subțire, subțire, are un amortizor de inerție pentru a reduce oscilațiile în timpul furtunilor de vânt.
• Centrul Citigroup din New York , proiectat de William LeMessurier și finalizat în 1977, a fost unul dintre primii zgârie-nori care au folosit un amortizor de masă reglat pentru a reduce oscilația.
• 432 Park Avenue din New York este cel mai înalt zgârie-nori rezidențial din lume și, având în vedere acoperișurile, cel mai înalt din oraș. Forma sa îl face și cel mai subțire din lume.
• Turnul John Hancock din Boston a adăugat un amortizor de masă reglat după construcția sa.
• Zgârie-nori Taipei 101 din Taiwan - conține cel mai mare amortizor de masă reglat din lume.
• London Millennium Bridge - poreclit de engleza „The Wobbly Bridge” (pod dansator) ...
• Park Tower din Chicago este prima clădire din Statele Unite care a fost proiectată cu un amortizor de masă reglat extern.
• Trump World Tower din New York
• Centrul One Wall din Vancouver folosește amortizoare de coloane reglate lichid, creând astfel o formă unică a amortizoarelor de masă reglate.
• Turnul Random House din New York
• Bally's -Bellagio și Bally's-Caesar's & Treasure Island-Poduri pietonale venețiene din Las Vegas
• Sakhalin-I - o platformă de foraj în larg
• Turnul Bloomberg situat la 731 Lexington din New York
• Turnul de reper Yokohama din Yokohama , Japonia
• Turnul One Rincon Hill South este prima clădire din Statele Unite care are un tuner de amortizor de masă lichid.

Amortizor de masă în turbine eoliene

În turbinele eoliene , amortizoarele de masă sunt de obicei utilizate pentru a reduce efectul rotației turbinelor eoliene asupra structurii de susținere. Masa auxiliară este dimensionată astfel încât să oscileze cu o defazare în raport cu mișcarea structurii indusă de rotația turbinelor eoliene. În acest fel, este posibil să se utilizeze structuri portante mai ușoare și, în același timp, să se garanteze mai puțin stres în timp.

Amortizor de masă în autoturisme

Un tip mic de amortizor de masă, denumit și echilibrare armonică, este uneori folosit în autoturisme . De exemplu, avem 2CV care a folosit 4, respectiv unul pe roată ^[1] , un alt exemplu este Pontiac Firebird care a folosit două, pentru a stabiliza capătul frontal.

Amortizor de masă în curse cu motor

Același subiect în detaliu: Campionatul Mondial de Formula 1 2006 .

Amortizorul de masă a fost introdus ca parte a sistemului de suspensii de către Renault , în mașina sa de Formula 1 (R25) în finalul sezonului 2005 de la Marele Premiu al Braziliei . La început a fost considerat legitim și folosit și de alte echipe până la Marele Premiu al Germaniei din 2006. Din punct de vedere tehnic, aceste dispozitive erau compuse dintr-o greutate oscilantă între 9 și 15 kg, fixate cu un arc și poziționate în interiorul nasului și erau deosebit de eficiente în stabilizarea nasului mașinii la viraje, astfel încât să nu se aplece peste borduri sau umflături ușoare; acest lucru a făcut posibilă menținerea fluxului aerodinamic care a lovit restul mașinii stabil, făcându-l mult mai ușor de gestionat.

Conform regulamentului, totuși, orice dispozitiv care are vreo influență asupra aerodinamicii mașinii trebuie să rămână fix și să nu aibă grade de libertate:

Această regulă a fost inițial menită să interzică eleronele mobile, dar din moment ce nu vorbește în mod explicit despre apendicele aerodinamice și Renault însuși a vorbit în mod repetat despre beneficiile aerodinamice, a fost interpretată de Federație împotriva amortizorului de masă.

După diferite interpretări între comisarii de diferite rase și între comisari și FIA, acesta din urmă a depus în cele din urmă o plângere împotriva sistemului. Două săptămâni mai târziu, Curtea Internațională de Apel a FIA a declarat clapeta de masă ilegală. În ciuda interdicției, la sfârșitul sezonului 2006, Renault a câștigat atât titlurile șoferilor, cât și ale constructorilor .

Notă

Elemente conexe

• Inertizator (dispozitiv mecanic)

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe clapeta de masă

linkuri externe

• Structurile care încorporează amortizoarele de masă reglate , pe nisee.berkeley.edu . Adus la 9 ianuarie 2007 (arhivat din original la 18 ianuarie 2004) .
• Motioneering - Construirea experților în mișcare , la rwdi.com .
• Controlul vibrațiilor GERB , pe gerb.it.
• EIDOS Engineering , pe eidosengineering.com .
• Clapete de vibrații ESM , pe esm-gmbh.de .
• Videoclipuri pentru controlul vibrațiilor , pe structuralpedia.com .
• Pentru ce și când a fost introdus amortizorul de masă , pe funoanalisitecnica.com . , cu diapozitive de masă și diagrame cu amortizoare J

Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie