Настроенный массовый демпфер

Настроенный демпфер массы, часто называемый TMD или поглотителем гармоник, представляет собой вторичную систему демпфера масса-пружина, прикрепленную к конструкции в точке высокой амплитуды вибрации. Его задача — противодействовать резонансному движению. Когда ветер, пешеходное движение или машины возбуждают одну из собственных частот конструкции, TMD колеблется в противоположном направлении, отводя механическую энергию от основной конструкции и рассеивая ее в виде тепла. Результатом является заметное уменьшение раскачивания, ускорения и смещения, что повышает комфорт пассажиров, защищает неструктурные элементы и продлевает усталостный срок службы.

Компания Yangzhou Tianshun поставляет настроенные демпферы масс для зданий, мостов, промышленных труб и тонких архитектурных сооружений. Работы по проектированию и производству опираются на более чем двадцатилетний опыт в области технологий демпфирования, осуществляемый в рамках системы управления качеством, соответствующей требованиям ISO 9001.

Как три компонента настраиваются на структуру

TMD работает, потому что три параметра — масса, жесткость и демпфирование — настраиваются в соответствии с динамическими характеристиками несущей конструкции.

Масса определяется как доля модальной массы целевой моды вибрации. Типичные соотношения масс варьируются от 0,5% до 5% модальной массы, в зависимости от доступного пространства, требуемых характеристик и структурных ограничений. Большая масса обычно обеспечивает большее снижение вибрации, но также создает дополнительную гравитационную нагрузку на пол или раму.

Жесткость, обычно обеспечиваемая винтовыми или листовыми пружинами, выбирается таким образом, чтобы собственная частота ВНЧС практически совпадала с вызывающей затруднения структурной частотой. Иногда вводится небольшое намеренное смещение для расширения эффективной полосы пропускания. Когда конструкция начинает резонировать, масса TMD колеблется почти с той же частотой, но не в фазе, создавая инерционную силу, которая противодействует движению конструкции.

Демпфирующий элемент — часто вязкостной демпфер или вихретоковый демпфер — контролирует амплитуду собственных колебаний TMD и определяет, сколько энергии может быть удалено за цикл. Слишком малое демпфирование дает резкий, но узкий отклик; слишком много блокирует массу и сводит на нет пользу. Оптимальный коэффициент демпфирования рассчитывается на основе соотношения масс и желаемых характеристик в интересующем диапазоне частот.

Если эти три параметра установлены правильно, TMD работает без внешнего питания, клапанов или сигналов управления. Он реагирует автоматически всякий раз, когда структура вступает в резонанс, и остается бездействующим в некритических условиях.

Подход к проектированию и изготовлению

Каждый TMD, который мы поставляем, представляет собой сборку, специфичную для конкретного проекта. Мы начинаем с модального анализа конструкции — собственных частот, форм колебаний и модальных масс — обычно предоставляемого инженером-строителем. На основании этих данных мы выбираем массу, рассчитываем необходимую жесткость пружины и определяем характеристики демпфирования, которые обеспечат заданное снижение ускорения или смещения.

Массивный корпус обычно изготавливается из стальных пластин, скрепленных болтами или сваренных в компактный блок. Пружины заказываются у специализированных производителей с точной требуемой скоростью и усталостным сроком службы. Демпфирование может быть достигнуто с помощью жидкостных вязких элементов, вязкоупругих прокладок или магнитных вихретоковых систем, в зависимости от хода, срока службы и предпочтений в отношении технического обслуживания. Все компоненты собираются и выравниваются в жесткой опорной раме, которая затем фиксируется к конструкции.

Для силовых деталей сохраняется отслеживаемость материалов, сертификаты пружин включены в комплект документации. Перед отправкой мы проверяем собственную частоту и коэффициент демпфирования собранного TMD на испытательном стенде. Отчет, подтверждающий соответствие устройства проектным заданиям, поставляется вместе с изделием.

Технический объем

Для очень низкочастотных применений, таких как высокие дымоходы или смотровые башни, могут поставляться TMD маятникового типа, где сила восстановления силы тяжести обеспечивает необходимую жесткость.

Где настроенные демпферы массы имеют измеримое значение

Мосты и пилоны

Пешеходные и автомобильные мосты с длинными пролетами подвержены боковым раскачиваниям, вызванным пешеходами, и вибрации, вызванной ветром. TMD, установленный под палубой или внутри пилона, снижает ускорение до комфортного уровня и предотвращает усталость тросов и соединений.

Высокие стройные конструкции

Дымоходы, телевизионные башни и смотровые башни испытывают вихри и вибрацию бокового ветра, вызванную порывами ветра. TMD наверху или вблизи пучного узла критической моды снижает амплитуду и защищает структурную оболочку.

Пешеходные сооружения

Лестницы, балконы зрительных залов и пешеходные мосты, возбуждаемые ходьбой, бегом или ритмичным движением толпы, можно расстроить с помощью TMD. Масса, пружины и демпфер часто спрятаны под проходом или внутри подвесного потолка.

Промышленные здания и площадки для оборудования

Вентиляторы, компрессоры, центрифуги и другое вращающееся оборудование создают устойчивую вибрацию на известных частотах. Настройка демпфера на рабочую скорость оборудования или резонансную частоту пола предотвращает распространение вибрации на соседние участки и снижает необходимость обслуживания трубопроводных соединений и электрических шкафов.

Перекрытия зданий с большими открытыми пролетами

Полы в офисах, спортивных залах и концертных залах с низкой собственной частотой могут ощущаться подпрыгивающими, когда толпа движется в ритме. TMD, установленный в потолочном пространстве или под фальшполом, ослабляет движение, не изменяя архитектурную планировку.

Часто задаваемые вопросы

Как определить правильный размер и настройку TMD?

Инженер-строитель предоставляет результаты модального анализа: собственные частоты, формы колебаний и модальные массы. Затем мы рассчитываем массу, жесткость и демпфирование, используя общепринятые формулы настройки. Если для проверки заводских частот необходима кампания по полевым измерениям, мы можем поддержать этот процесс и точно настроить TMD перед окончательным вводом в эксплуатацию.

Может ли TMD работать в нескольких режимах вибрации?

Один TMD настроен на одну конкретную частоту. Если требуется управление несколькими режимами, можно установить несколько TMD, каждый из которых нацелен на свою частоту. Альтернативно, распределенный массив небольших TMD может охватывать более широкую полосу частот.

Требует ли TMD обслуживания?

Механические компоненты, такие как пружины и подшипники, следует регулярно проверять визуально, а собственную частоту можно периодически проверять с помощью портативных акселерометров. Демпфирующие элементы, особенно если они представляют собой герметичные жидкостные демпферы, обычно не требуют технического обслуживания в течение расчетного срока службы. Мы предоставляем график проверок при каждой поставке.

Повлияет ли добавление TMD на статическую нагрузку на здание?

Да, TMD добавляет сосредоточенную собственную нагрузку, равную его массе. Инженер-строитель должен учитывать это при проектировании пола или каркаса. Мы предоставляем точный вес, площадь основания и детали крепления на ранних этапах процесса проектирования, чтобы при необходимости можно было включить местное усиление.

Каков типичный срок доставки индивидуального TMD?

Сроки выполнения зависят от размера массы и типа демпфера. Для справки: стандартный TMD в диапазоне от 500 до 5000 кг может быть изготовлен и испытан за десять-четырнадцать недель. Более крупные единицы или те, которые требуют обширных квалификационных испытаний, могут занять больше времени, что мы подтверждаем на этапе предложения.

Работаем с Тяньшунь

Отправьте нам свои модальные данные или описание проблемы с вибрацией, и инженер по применению ответит в течение рабочего дня и предоставит предварительную конфигурацию TMD и оценку производительности. Мы сотрудничаем с командой проекта, чтобы окончательно определить геометрию массы, расположение пружин и тип демпфирования, чтобы демпфер соответствовал доступному пространству и соответствовал техническим характеристикам. Отделка по индивидуальному заказу, защищенные от атмосферных воздействий корпуса и приборы дистанционного мониторинга являются частью нашей стандартной поставки.

О наших производственных этапах сообщается открыто, и мы предоставляем окончательный отчет об испытаниях, подтверждающий параметры заводской настройки. После поставки мы остаемся доступными для поддержки при вводе в эксплуатацию и консультаций по долгосрочному техническому обслуживанию.

Настроенные демпферы, которые движутся против движения, успокаивают конструкцию, не требуя ни единого ватта внешней энергии.