Расчет нелинейной циклически симметричной системы амортизации груза в контейнере при плоских гармонических колебаниях

Рассмотрена задача расчета системы поперечной амортизации груза цилиндрической формы, установленного в коаксиальном контейнере. Эта система имеет несколько кольцевых поясов изоляции с циклически симметричным расположением амортизаторов по окружному направлению. Исследована простейшая динамическая модель одного пояса изоляции, образованного полиуретановыми амортизаторами тоннельного типа. Такие амортизаторы имеют высокий коэффициент поглощения энергии и могут работать при весьма большой осадке, сопоставимой с их высотой, что важно в условиях ограниченности пространства между грузом и стенкой контейнера. В рамках предлагаемой модели выполнен гармонический нелинейный анализ плоских колебаний груза при кинематическом возбуждении от контейнера. Предложен метод редуцирования нелинейной циклически симметричной системы с дискретными упругими элементами, позволяющий свести анализ к расчету системы виброизоляции с одной степенью свободы. С помощью процедуры гармонической линеаризации получены амплитудно-частотные характеристики колебаний и графики коэффициентов виброизоляции груза при различных значениях амплитуды возбуждения. Верификация результатов проведена путем сравнения аналитического решения с результатами численного интегрирования для нередуцированной нелинейной системы с двумя степенями свободы. Полученное решение позволяет выбрать параметры пояса виброизоляции, в частности число амортизаторов и их жесткости, в зависимости от условий кинематического возбуждения и допустимой перегрузки

Литература

[1] Mendelsohn M.A., Rudd G.E., Rosenblatt G.B. Chemical and engineering properties of polyurethane isolator pads. Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 1975, vol. 14, no. 3, pp. 181--189. DOI: https://doi.org/10.1021/i360055a011

[2] Zhao V., Wang M.J. Size effect on load bearing force of rubber isolator with pre-buckled struts. 2nd Int. Conf. Comp. Eng. Technol., 2010, vol. 5, pp. 522--526. DOI: https://doi.org/10.1109/ICCET.2010.5486177

[3] Алашеев В.И., Белкин А.Е., Бобров А.В. и др. Анализ работы полиуретанового амортизатора тоннельного типа в условиях ударного нагружения. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 5, c. 4--13. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2017-5-4-13

[4] Bek M., Betjes J., von Bernstorff B.S., et al. Viscoelasticity of new generation thermoplastic polyurethane vibration isolators. Phys. Fluids, 2017, vol. 29, no. 12. DOI: https://doi.org/10.1063/1.5000413

[5] Wu J.H., Li C.H., Chiu H.T., et al. Anti-vibration and vibration isolator performance of poly (styrene-butadiene-styrene) / ester-type polyurethane thermoplastic elastomers. Polym. Adv. Technol., 2010, vol. 21, no. 3, pp. 164--178. DOI: https://doi.org/10.1002/pat.1411

[6] Lv Z.Q., Shu L.H. Shock mechanics model and characteristic analysis of polyurethane isolator with displacement restrictor. Adv. Mat. Res., 2012, vol. 503-504, pp. 972--977. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.503-504.972

[7] Рагульскис К.М., ред. Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью. Л., Машиностроение, 1986.

[8] Круглов Ю.А., Храмов Б.А., Кабанов Э.Н. Системы ударовиброзащиты ракет, аппаратуры и оборудования. СПб., Изд-во БГТУ "Военмех", 2010.

[9] Atzrodt H., Mayer D., Melz T. Reduction of bearing vibrations with shunt damping. Proc. 16th ICSV, 2009, p. 7.

[10] Dutt J.K., Toi T. Rotor vibration reduction with polymeric sectors. J. Sound Vib., 2003, vol. 262, no. 4, pp. 769--793. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-460X(02)01081-7

[11] Белкин А.Е., Даштиев И.З., Никитин Е.А. и др. Физическое и математическое моделирование виброизоляции груза в контейнере с применением полиуретановых амортизаторов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2018, № 7, с. 11--19. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2018-7-11-19

[12] Белкин А.Е., Даштиев И.З., Никитин Е.А. Нелинейный анализ виброизоляции груза, установленного в контейнере на полиуретановых амортизаторах тоннельного типа. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 7, с. 88--96. DOI: https://doi.org/10.1134/S0235711919070034

[13] Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. М., ФИЗМАТГИЗ, 1960.

[14] Коловский М.З. Нелинейная теория виброзащитных систем. М., Наука, 1966.

[15] Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М., URSS, 2017.