Демпфер , также известный как гаситель [ требуется ссылка ] , представляет собой механическое устройство, которое сопротивляется движению посредством вязкого трения . [1] Результирующая сила пропорциональна скорости , но действует в противоположном направлении, [2] замедляя движение и поглощая энергию. Обычно используется вместе с пружиной . Символ на схеме процесса и КИП (P&ID) для демпфера:
.
Два наиболее распространенных типа амортизаторов — линейные и поворотные.
Линейные демпферы — или линейные амортизаторы — используются для приложения силы, противоположной поступательному движению. Они обычно определяются ходом (величиной линейного смещения) и коэффициентом демпфирования (сила на скорость).
Аналогично, вращающиеся демпферы будут стремиться противостоять любому крутящему моменту, приложенному к ним, в количестве, пропорциональном их скорости вращения. Их коэффициенты демпфирования обычно определяются крутящим моментом на угловую скорость. Можно выделить два типа вязких вращающихся демпферов: [3]
Менее распространенный тип демпфера — вихретоковый демпфер, который использует большой магнит внутри трубки, изготовленной из немагнитного, но проводящего материала (например, алюминия или меди ). Как и обычный вязкий демпфер, вихретоковый демпфер создает силу сопротивления, пропорциональную скорости. Распространенное применение вихретокового демпфера — в весах. Это метод без трения, который позволяет весам быстро прийти в состояние покоя. [4] [5] [6] [7]
В демпферах часто используется односторонний механический обход, позволяющий быстрое неограниченное движение в одном направлении и медленное движение с использованием демпфера в противоположном направлении. Это позволяет, например, быстро открывать дверь без дополнительного сопротивления, но затем медленно закрывать ее с использованием демпфера. Для гидравлических демпферов это неограниченное движение осуществляется с помощью одностороннего обратного клапана, который позволяет жидкости обходить сужение жидкости демпфера. Негидравлические вращающиеся демпферы могут использовать храповой механизм, чтобы разрешить свободное движение в одном направлении.
Демпферы часто используются для добавления демпфирования в динамические системы . При проектировании и анализе систем демпферы часто предполагаются линейными, что означает, что их выходная сила линейно пропорциональна их скорости.
Это позволяет проводить удобный анализ систем, таких как гармонические осцилляторы . Однако поведение реальных демпферов часто нелинейно, что означает, что сила пропорциональна скорости, возведенной в некоторую степень , которая может варьироваться от 0,2 до 2. [8]
Различные показатели степени лучше подходят для разных приложений, но показатели степени, отличные от 1,0, необходимо анализировать с помощью численных методов, а не исчисления.
Dashpot — это обычный компонент в доводчике двери , который предотвращает ее захлопывание. Пружина прикладывает силу для закрытия двери, которую Dashpot компенсирует, заставляя жидкость течь через отверстие, часто регулируемое, между резервуарами, что замедляет движение двери.
В бытовой электронике часто используются щитки, где нежелательно, чтобы дверца доступа к носителям или панель управления внезапно открывались при отпускании защелки дверцы. Щиток обеспечивает равномерное, плавное движение до тех пор, пока дверца доступа не откроется полностью.
Демпферы обычно используются в демпферах и амортизаторах . Гидравлический цилиндр в автомобильном амортизаторе является демпфером. Они также используются в карбюраторах , где возврат рычага дроссельной заслонки смягчается непосредственно перед полным закрытием дроссельной заслонки, а затем ей позволяют полностью закрыться медленно, чтобы уменьшить выбросы. Главный поршень британского карбюратора SU несет ступенчатую иглу. Эта игла удерживается в отверстии для потока топлива. Вакуум в коллекторе заставляет этот поршень подниматься, пропуская больше топлива в поток воздуха. Демпфер SU имеет фиксированный гидравлический поршень, демпфирующий главный поршень при его движении вверх. Клапан в поршне отключает демпфирование при возвращении главного поршня.
Большие силы и высокие скорости можно контролировать с помощью демпферов. Например, они используются для остановки паровых катапульт на палубах авианосцев .
Реле можно сделать с большой задержкой, используя поршень, заполненный жидкостью, которая медленно вытекает. Электрические коммутационные устройства могут использовать демпферы в своем механизме обнаружения сверхтока для снижения скорости реакции на кратковременные события, что делает их менее чувствительными к ложным срабатываниям во время переходных процессов, при этом оставаясь чувствительными к длительным перегрузкам. Другое применение — задержка замыкания или размыкания электрической цепи. Такой таймер демпфера может использоваться, например, для синхронизированного освещения лестницы.
Механизмы антистопливания в двигателях внутреннего сгорания предназначены для предотвращения остановки двигателя на низких оборотах. Механизмы антистопливания используют демпферы для остановки окончательного закрывающего движения дроссельной заслонки.
Большие демпферы добавляются к мостам и зданиям для защиты от землетрясений и ветровых колебаний. [9]
Демпферы используются в качестве моделей материалов , которые демонстрируют вязкоупругое поведение, например, мышечная ткань. Модели вязкоупругости Максвелла и Кельвина-Фойгта используют пружины и демпферы в последовательных и параллельных цепях соответственно. Модели, содержащие демпферы, добавляют вязкий, зависящий от времени элемент к поведению твердых тел, что позволяет моделировать сложные поведения, такие как ползучесть и релаксация напряжений.
dash-pot , сущ . устройство для постепенного опускания детали механизма или для предотвращения вибрации или внезапного движения, состоящее из цилиндра или камеры, содержащей жидкость, в которой движется поршень; гидравлический буфер.
сила сопротивления пропорциональна скорости
Магнит, движущийся внутри немагнитной проводящей трубки, замедляет свое движение. Сила замедления пропорциональна скорости магнитно-вязкого затухания.
Этот процесс генерации и рассеивания вихревого тока заставляет систему функционировать как вязкий демпфер
Одним из главных преимуществ ECD является их линейность.
Эту демпфирующую силу можно описать как вязкую силу из-за зависимости от скорости проводника.
