Innen moderne ingeniørfag er dempere en viktig enhet som spiller en viktig rolle i å redusere vibrasjoner, redusere støy og forbedre systemstabiliteten. Enten det er høye bygninger, broer, biler eller presisjonsinstrumenter og romfartsutstyr, de er uatskillelige fra anvendelsen av dempere. Denne artikkelen vil gi en detaljert introduksjon til de grunnleggende konseptene, arbeidsprinsippene, typene, applikasjonsfeltene og utviklingstrendene til dempere.
I. Grunnleggende konsepter
En spjeld er en mekanisk eller hydraulisk enhet som kan spre vibrasjonsenergi og redusere vibrasjonsamplitude. Den omdanner den kinetiske vibrasjonsenergien til varmeenergi eller andre former for energi gjennom den viskøse motstanden, friksjonsmotstanden eller elektromagnetisk effekt av dempingsmediet (for eksempel væske, gass, elektromagnetisk osv.), Og derved undertrykke vibrasjonen i systemet. Enkelt sagt er spjeldet som en "vibrasjonsbrems" som kan stoppe vibrerende objekt så raskt som mulig.
Ii. Arbeidsprinsipp
Arbeidsprinsippet for spjeldet er hovedsakelig basert på dempingseffekten. Når systemet vibrerer, vil dempemediet i spjeldet generere en dempekraft som er proporsjonal med vibrasjonenes hastighet og motsatt av vibrasjonsretningen. I henhold til Newtons andre lov vil dempekraften gi en dempingseffekt på vibrasjonssystemet, og dermed redusere amplituden og energien til vibrasjonen. Ulike typer dempere har forskjellige mekanismer for å generere dempekraft. Følgende vil introdusere flere vanlige typer dempere og deres arbeidsprinsipper.
Iii. Typer
(I) flytende spjeld
Den flytende spjeldet er en enhet som bruker væskens viskositet for å generere dempekraft. Den er hovedsakelig sammensatt av en sylinder, et stempel og en dempende væske. Når stempelet beveger seg i sylinderen, vil dempevæsken strømme gjennom de små hullene eller hullene på stempelet, og dermed generere tyktflytende motstand. Flytende dempere har fordelene med stor dempekraft, rask responshastighet og enkel struktur. De er mye brukt i konstruksjon, broer, maskiner og andre felt. For eksempel, i bygningsstrukturer, kan flytende spjeld installeres på toppen eller mellom etasjer med høye bygninger. Når du møter jordskjelv eller sterk vind, vil spjeldet konsumere vibrasjonsenergi gjennom flyt av væske, redusere vibrasjonsamplituden til bygningen og forbedre bygningens jordskjelv og vindmotstand.
(Ii) Gassdemper
En gassdemper er en enhet som bruker komprimerbarheten og viskositeten til gass for å generere dempekraft. Den er hovedsakelig sammensatt av en sylinder, et stempel og en gass. Når stempelet beveger seg i sylinderen, komprimeres eller utvides gassen, og genererer dermed en dempekraft. Gassdempere har fordelene med justerbar dempingskraft, liten størrelse og lett vekt, og er mye brukt innen biler, elektronikk, romfart, etc. For eksempel i bilopphengssystemet kan gassdempere brukes i forbindelse med fjærer for å redusere støtet og vibrasjonene til bilen når du kjører og forbedrer rekken.
(Iii) Elektromagnetisk spjeld
En elektromagnetisk spjeld er en enhet som bruker prinsippet om elektromagnetisk induksjon for å generere dempekraft. Den er hovedsakelig sammensatt av en spole, en magnet og en leder. Når en leder beveger seg i et magnetfelt, genereres en indusert elektromotorisk kraft og en indusert strøm, og genererer dermed en elektromagnetisk dempekraft. Elektromagnetiske dempere har fordelene med kontrollerbar dempekraft, rask responshastighet og ingen mekanisk slitasje, og er mye brukt i presisjonsinstrumenter, roboter, luftfart, etc. For eksempel kan en presisjonsbalanse for eksempel redusere vibrasjonen og forbedre målens nøyaktighet.
(Iv) Friksjonsspjeld
En friksjonsspjeld er en enhet som bruker friksjonsmotstand for å generere dempekraft. Den er hovedsakelig sammensatt av friksjonsplater, fjærer og fikseenheter. Når relativ bevegelse oppstår mellom friksjonsplater, genereres friksjonsmotstand, og bruker dermed vibrasjonsenergi. Friksjonsdempere har fordelene med enkel struktur, lave kostnader og stabil dempekraft, og er mye brukt i broer, bygninger, maskiner og andre felt. For eksempel, i en brostruktur, kan en friksjonsspjeld installeres mellom brobrygger. Når broen møter et jordskjelv eller en kjøretøybelastning, vil spjeldet konsumere vibrasjonsenergi gjennom friksjon, redusere vibrasjonsamplituden til broen og forbedre sikkerheten til broen.
IV. Søknadsfelt
(I) byggefelt
I byggefeltet brukes dempere hovedsakelig for å forbedre jordskjelvet og vindmotstanden til bygninger. For eksempel bruker Taipei 101 -bygningen en innstilt massespjeld, som ligger i bygningens 87. til 92. etasje. Det er en stålkule som veier 660 tonn. Ved å stille inn vibrasjonsfrekvensen til bygningen, kan den effektivt redusere vibrasjonsamplituden til bygningen under sterk vind eller jordskjelv. I tillegg kan spjeld også brukes til å redusere vibrasjoner og støy i bygninger og forbedre komforten ved levende og arbeidsmiljøer.
(Ii) Bridgefelt
I løpet av broer brukes dempere hovedsakelig for å redusere vibrasjonen av broer og forbedre stabiliteten til broer. For eksempel bruker Japans Akashi Kaikyo Bridge flytende dempere, som er installert mellom bryggene og bjelkene i broen, noe som effektivt kan redusere vibrasjonsamplituden til broen under sterk vind eller jordskjelv og forbedre sikkerheten til broen. I tillegg kan spjeld også brukes til å redusere vibrasjonen og støyen når kjøretøyer kjører på broen og forbedre levetiden til broen.
(Iii) Bilfelt
I løpet av biler brukes spjeld hovedsakelig i suspensjonssystemer og setesystemer for å redusere støt og vibrasjoner når bilen kjører og forbedrer ridekomforten. For eksempel bruker suspensjonssystemet til en bil vanligvis gassdempere eller flytende spjeld, som brukes i forbindelse med fjærer for effektivt å absorbere påvirkningsenergien på veibanen og redusere vibrasjonsamplituden til bilkroppen. I tillegg kan spjeld også brukes i bilens og overføringssystemet til bilen for å redusere vibrasjon og støy og forbedre bilens pålitelighet og holdbarhet.
(Iv) Aerospace
I luftfartsfeltet brukes dempere hovedsakelig for å redusere vibrasjonen av fly og forbedre stabiliteten til fly. For eksempel bruker holdningskontrollsystemene til satellitter og raketter vanligvis elektromagnetiske spjeld eller gassdempere, noe som effektivt kan kontrollere holdningen og vibrasjonen av fly og sikre normal drift av fly. I tillegg kan spjeld også brukes i flymotorer og flystrukturer for å redusere vibrasjoner og støy, forbedre effektiviteten til flymotorer og flyets sikkerhet.
(V) Andre felt
I tillegg til feltene ovenfor, er spjeld også mye brukt innen maskiner, elektronikk, instrumentering, jernbaner og andre felt. I mekanisk prosessering kan for eksempel dempere brukes til å redusere vibrasjonen av maskinverktøy og forbedre prosesseringsnøyaktigheten; I elektronisk utstyr kan spjeld brukes til å redusere vibrasjonen av trykte kretskort og forbedre påliteligheten til elektronisk utstyr; Ved instrumentering kan spjeld brukes til å redusere vibrasjonen av pekere og forbedre målingens nøyaktighet; I jernbanefeltet kan spjeld brukes til å redusere vibrasjonen og støyen fra tog og forbedre løpskomforten og sikkerheten til tog.
V. Utviklingstrender
Med kontinuerlig fremgang av vitenskap og teknologi og kontinuerlig utvikling av ingeniørfeltet, øker applikasjonsbehovet etter dempere, og høyere krav blir også fremmet for ytelsen og funksjonene til dempere. I fremtiden inkluderer utviklingstrendene til dempere hovedsakelig følgende aspekter:
(I) Intelligens
Intelligens er en viktig trend i utviklingen av dempere. Med kontinuerlig utvikling av sensorer, datamaskiner og kontrollteknologi, kan spjeld kombineres med intelligente kontrollsystemer for å oppnå automatisk justering og optimalisering av dempekraften. For eksempel kan intelligente spjeld automatisk justere dempekraften i henhold til endringer i det ytre miljø (for eksempel jordskjelv, sterk vind, kjøretøybelastning, etc.) for å oppnå den beste vibrasjonskontrollffekten. I tillegg kan intelligente spjeld også realisere feildiagnose og selvreparasjonsfunksjoner for å forbedre påliteligheten og levetiden til dempere.
(Ii) Effektivitet
Effektivitet er en annen viktig trend i utviklingen av dempere. Med kontinuerlig forbedring av vibrasjonskontrollkravene i ingeniørfeltet, er dempere pålagt å ha høyere dempingseffektivitet og energispredningskapasitet. I fremtiden vil dempere ta i bruk nye dempende medier og strukturelle design for å forbedre dempingseffektiviteten og energispredningskapasiteten. For eksempel kan bruk av nye dempende medier som nanomaterialer, magnetorologiske væsker og elektrorologiske væsker oppnå rask justering av dempekraft og effektiv energispredning.
(Iii) Lettvekt
Lettvekting er en viktig retning for utvikling av dempere. Med de økende kravene til lettvekt i romfart, bilindustri og andre felt, må dempere ha mindre volum og lettere vekt. I fremtiden vil dempere ta i bruk nye materialer og strukturelle design for å oppnå lettvekt. For eksempel kan bruk av lette materialer som aluminiumslegering og karbonfiber redusere vekten på spjeldet; Bruken av kompakt strukturell design kan redusere volumet på spjeldet.
(Iv) Miljøvern
Miljøvern er et uunngåelig krav for utvikling av spjeld. Med den økende globale oppmerksomheten mot miljøvern, må dempere ta i bruk miljøvennlige dempende medier og produksjonsprosesser for å redusere miljøforurensning. I fremtiden vil dempere bruke miljøvennlige dempende medier som vannbaserte dempende væsker og biologisk nedbrytbare dempende væsker for å erstatte tradisjonelle oljebaserte dempende væsker; og vedta grønne produksjonsprosesser for å redusere forurensningsutslipp under produksjonsprosessen.
Kort sagt, som en viktig vibrasjonskontrollenhet, har spjeldet et bredt spekter av applikasjonsutsikter innen moderne ingeniørfag. Med kontinuerlig fremgang av vitenskap og teknologi og kontinuerlig utvikling av ingeniørfeltet, vil spjeldet utvikle seg i retning av intelligens, effektivitet, letthet og miljøvern, noe som gir mer bekvemmelighet og sikkerhet til menneskelig ingeniørkonstruksjon og liv.
