FREQUENCY ANALYSIS OF VIBRATION ISOLATION SYSTEM WITH MAGNETIC SPRING

Podobne dokumenty
ANALIZA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA UKŁADU ZE SPRĘŻYNĄ MAGNETYCZNĄ PRZY WYMUSZENIU KINEMATYCZNYM

WYNIKI BADAŃ SYMULACYJNYCH UKŁADU STEROWANIA NAPIĘCIEM ZASILANIA SPRĘŻYNY MAGNETYCZNEJ

DYNAMIC STIFFNESS COMPENSATION IN VIBRATION CONTROL SYSTEMS WITH MR DAMPERS

REGULATOR PRĄDU SPRĘŻYNY MAGNETYCZNEJ CURRENT REGULATOR OF MAGNETIC SPRING

STEROWANIE STRUKTUR DYNAMICZNYCH Model fizyczny semiaktywnego zawieszenia z tłumikami magnetoreologicznymi

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

3 Podstawy teorii drgań układów o skupionych masach

ELEKTROMAGNETYCZNE PRZETWORNIKI ENERGII DRGAŃ AMORTYZATORA MAGNETOREOLOGICZNEGO

EXPERIMENTAL RESULTS OF FORCED VIBRATIONS OF THE BEAM WITH MAGNETORHEOLOGICAL FLUID

ANALIZA ROZPRASZANIA ENERGII DRGAŃ W AKTYWNYCH ZAWIESZENIACH POJAZDU DLA WYBRANYCH ALGORYTMÓW STEROWANIA

Ćwiczenie 6 IZOLACJA DRGAŃ MASZYNY. 1. Cel ćwiczenia

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 17/09

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

Laboratorium Mechaniki Technicznej

WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Ruch drgający

Ruch drgający. Ruch harmoniczny prosty, tłumiony i wymuszony

Wyniki badań doświadczalnego generatora dla tłumika magnetoreologicznego o ruchu liniowym

MATERIAŁY I KONSTRUKCJE INTELIGENTNE Laboratorium. Ćwiczenie 2

Drgania w obwodzie LC. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

BADANIA I MODELOWANIE DRGAŃ UKŁADU WYPOSAŻONEGO W STEROWANY TŁUMIK MAGNETOREOLOGICZNY

WYKORZYSTANIE OPROGRAMOWANIA ADAMS/CAR RIDE W BADANIACH KOMPONENTÓW ZAWIESZENIA POJAZDU SAMOCHODOWEGO

Ć W I C Z E N I E N R M-2

DYNAMIKA KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)

Wykład FIZYKA I. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska

Badania doświadczalne drgań własnych nietłumionych i tłumionych

KOOF Szczecin:

WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

Dwa w jednym teście. Badane parametry

Sterowanie układem zawieszenia magnetycznego

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4

Drgania wymuszone - wahadło Pohla

DRGANIA MECHANICZNE. Poniższe materiały tylko dla studentów uczęszczających na zajęcia. Zakaz rozpowszechniania i powielania bez zgody autora.

Drgania układu o wielu stopniach swobody

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

rezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

CHARAKTERYSTYKI TŁUMIKA MAGNETOREOLOGICZNEGO RD ZASILANEGO Z GENERATORA ELEKTROMAGNETYCZNEGO

E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

Drgania. O. Harmoniczny

RUCH DRGAJĄCY RZESZOTA PRZESIEWACZA DWUCZĘSTOŚCIOWEGO**

SYMULACJA I PROJEKT UKŁADU KONDYCJONOWANIA SYGNAŁU GENERATORA ELEKTROMAGNETYCZNEGO DO ZASILANIA TŁUMIKA MAGNETOREOLOGICZNEGO

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

Wykład FIZYKA I. 10. Ruch drgający tłumiony i wymuszony. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

IDENTYFIKACJA STEROWANEGO UKŁADU KONDYCJONOWANIA SYGNAŁU GENERATORA ELEKTROMAGNETYCZNEGO

Teoria maszyn mechanizmów

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 10/05

BADANIE ZJAWISK PRZEMIESZCZANIA WSTRZĄSOWEGO

Eliminacja drgań przy wykorzystaniu dynamicznego tłumika drgań z inerterem o zmiennej inertancji

4.2 Analiza fourierowska(f1)

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

Zwój nad przewodzącą płytą

Ćwiczenie 1. Badanie aktuatora elektrohydraulicznego. Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów Przemysłowych - laboratorium. Instrukcja laboratoryjna

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

Z powyższej zależności wynikają prędkości synchroniczne n 0 podane niżej dla kilku wybranych wartości liczby par biegunów:

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

Laboratorium z automatyki

WYKŁAD 3. Rozdział 2: Drgania układu liniowego o jednym stopniu swobody. Część 2 Drgania z wymuszeniem harmonicznym

Instrukcja do ćwiczenia jednopłaszczyznowe wyważanie wirników

Wpływ tłumienia wewnętrznego elementów kompozytowych na charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe modelu zawieszenia samochodu

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Generatory sinusoidalne LC

Siła elektromotoryczna

Badania laboratoryjne modelu semiaktywnego zawieszenia z odzyskiem energii

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Polowe wyznaczanie parametrów łożyska magnetycznego w przypadku różnych uzwojeń stojana

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

Ćwiczenie EA9 Czujniki położenia

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

RUCH HARMONICZNY. sin. (r.j.o) sin

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Obwody sprzężone magnetycznie.

Ćwiczenie 2b. Pomiar napięcia i prądu z izolacją galwaniczną Symulacje układów pomiarowych CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

OBLICZENIA POLOWE SILNIKA PRZEŁĄCZALNEGO RELUKTANCYJNEGO (SRM) W CELU JEGO OPTYMALIZACJI

(R) przy obciążaniu (etap I) Wyznaczanie przemieszczenia kątowego V 2

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Wykład z modelowania matematycznego. Przykłady modelowania w mechanice i elektrotechnice.

Transkrypt:

JACEK SNAMINA, PIOTR HABEL ANALIZA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA UKŁADU WIBROIZOLACJI ZE SPRĘŻYNĄ MAGNETYCZNĄ FREQUENCY ANALYSIS OF VIBRATION ISOLATION SYSTEM WITH MAGNETIC SPRING S t r e s z c z e n i e A b s t r a c t W artykule przedstawiono analizę częstotliwościową układu wibroizolacji ze sprężyną magnetyczną. Podstawowymi elementami sprężyny magnetycznej są magnesy neodymowe oraz odpowiednio skonstruowany obwód magnetyczny zawierający układ cewek zasilanych z zewnętrznego źródła. Wyznaczono rodzinę charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych dla różnych wariantów konfiguracji sprężyny magnetycznej. Słowa kluczowe: sprężyna magnetyczna, analiza częstotliwościowa wibroizolacji The paper summarizes frequency analysis of the vibration isolation system with magnetic spring. The basic elements of magnetic spring are neodymium magnets and especially designed magnetic core includes coils system which are supplied from an external source. The family of amplitude-frequency characteristics for different configuration of magnetic spring were determined. Keywords: magnetic spring, frequency analysis of vibration isolation Dr hab. inż. Jacek Snamina, mgr inż. Piotr Habel, Katedra Automatyzacji Procesów, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza.

224 Oznaczenia A amplituda [m] f częstotliwość [Hz] F siła [N] i natężenie prądu [A] m masa [kg] x przemieszczenie [m] 1. Wstęp W ostatnich latach obserwuje się duże zainteresowanie aktywnymi układami wibroizolacji w związku ze stałym rozwojem przemysłu maszynowego. W celu lepszej ochrony użytkowników przed drganiami powstają nowoczesne układy wibroizolacji oraz algorytmy sterowania. Tradycyjne metody redukcji drgań związane z zastosowaniem elementów pasywnych są w wielu przypadkach nieefektywne. Zupełnie nowe możliwości dają aktywne metody sterowania drganiami, do których można zaliczyć układ ze sterowaną sprężyną magnetyczną. Zastosowanie sprężyny magnetycznej w układach wibroizolacji jest tematem artykułów oraz przedmiotem patentów. Puppin i Fratello [1] przedstawiają zastosowanie sprężyny magnetycznej do wibroizolacji zawieszenia płyty. Praca ta nie uwzględnia jednak możliwości sterowania sztywnością układu. Zainstalowanie układu magnesów stałych i cewek równolegle z tłumikiem i sprężyną mechaniczną zostało zaproponowane w pracy [2] przez autorów: Mizuno, Takasaki, Kishita i Hirakawa. Rozważany układ o dwóch stopniach swobody przedstawiono w kilku konfiguracjach układu wibroizolacji. Autorzy przeprowadzili analizę teoretyczną oraz potwierdzili wyniki obliczeń pomiarami przeprowadzonymi na obiekcie laboratoryjnym. Patent USA nr 4710656 [3] przedstawia możliwość wykorzystania elektromagnesu równolegle do sprężyny mechanicznej. Powstały w ten sposób układ zapewnia zmianę właściwości mechanicznych poprzez ograniczenie zjawiska rezonansu. Wpływa to istotnie na zachowanie całego układu, zwłaszcza w obszarze częstotliwości rezonansowych. 2. Charakterystyka sprężyny magnetycznej Sprężyna magnetyczna została skonstruowana jako element, który będzie wykorzystany w aktywnych układach wibroizolacji. Zmieniając natężenie prądu płynącego w cewkach, można sterować siłą wytwarzaną przez sprężynę. Cewki będące elementem układu magnetycznego sprężyny są zasilane z zewnętrznego, sterowanego źródła prądu. 2.1. Zasada działania sprężyny magnetycznej Schemat sprężyny magnetycznej przedstawiono na rys. 1. Dwa neodymowe magnesy górne (1) zamocowane są do końca trzpienia prowadzącego (7), a kolejne dwa (2) do obudowy w punkcie leżącym w osi sprężyny. Magnesy zostały zamocowane w sposób, aby siły oddziaływania pomiędzy nimi były siłami odpychającymi. Trzpień prowadzący (7) umożliwia ruch magnesów górnych (1) w osi sprężyny dzięki umieszczeniu go w łożysku

225 liniowym (8). Obwód magnetyczny składa się z czterech rozgałęzień bocznych (3), na których znajdują się cewki (6), części górnej (4) oraz części dolnej (5), do której przymocowane są magnesy dolne (2). Odpowiednie ułożenie wszystkich elementów zapewniają obudowy górna (9) oraz dolna (10) połączone ze sobą za pomocą czterech prętów stabilizujących konstrukcję (11). Umieszczone w obwodzie magnetycznym cztery cewki (6) wpływają na rozkład pola magnetycznego w przestrzeni pomiędzy magnesami. Dzięki zmianie natężenia prądów płynących w cewkach istnieje możliwość sterowania polem magnetycznym, a w efekcie siłą sprężyny. Rys. 1. Schemat sprężyny magnetycznej Fig. 1. Scheme of magnetic spring 2.2. Zastosowanie MES w celu wyznaczenia parametrów sprężyny magnetycznej Na etapie projektowania sprężyny magnetycznej zbudowano model MES przedstawiony na rys. 2. Model sprężyny posiada dwie płaszczyzny symetrii. Do przeprowadzenia symulacji działania sprężyny przyjęto następujące parametry magnesów neodymowych użytych w prototypie sprężyny magnetycznej koercję magnetyczną H c = 923566,8 A/m Rys. 2. Model MES sprężyny magnetycznej w programie ANSYS Fig. 2. FEM Model of magnetic spring in ANSYS Rys. 3. Indukcja magnetyczna w modelu sprężyny magnetycznej Fig. 3. Magnetic flux density in magnetic spring model

226 oraz indukcję resztkową B r = 1,28 T. Model sprężyny magnetycznej wykonano w programie CATIA V5R17. Obliczenia zostały wykonane z użyciem programu ANSYS 11.0. Przykładowy wynik obliczeń pokazano na rys. 3. 2.3. Badania laboratoryjne sprężyny magnetycznej Zdjęcie stanowiska laboratoryjnego przedstawiono na rys. 4. Układ napędowy wzbudnika drgań wyposażono w siłownik hydrauliczny (H) dwustronnego działania z jednostronnym tłoczyskiem posiadającym wbudowany czujnik położenia BALLUFF BTL5. Siłownik hydrauliczny jest sterowany za pomocą serwozaworu (S) MOOG model D761- -104 typ S63FOFMAVPL oraz zasilany przez agregat hydrauliczny (A). Zadane wymuszenie kinematyczne platformy dolnej (PD), do której jest przymocowana obudowa sprężyny magnetycznej (O), jest realizowane za pomocą siłownika hydraulicznego. Czujnik siły (F) ZEPWN typ CL 16 nr 4374 jest zainstalowany w osi sprężyny pomiędzy trzpieniem prowadzącym (W) a platformą górną (PG). Siła oddziaływania sprężyny magnetycznej w badanym układzie to siła działająca między obudową sprężyny a trzpieniem prowadzącym sprężyny (W) oraz jednocześnie między platformą dolną a platformą górną. Platforma górna zastała utwierdzona. Wraz ze zmianą położenia platformy dolnej następuje zmiana siły oddziaływania pomiędzy magnesami. Cewki (C) zainstalowane na specjalnie skonstruowanym magnetowodzie są zasilane z zasilaczy stałoprądowych (Z) MeanWell SP-320-24. Przeprowadzone badania laboratoryjne potwierdzają obliczenia symulacyjne. Błąd względny wyników obliczeń siły oddziaływania sprężyny nie przekracza 13%, co jest wynikiem zadowalającym przy przyjętych uproszczeniach. Rys. 4. Stanowisko laboratoryjne Fig. 4. Experimental set-up

3. Algorytm sterowania sprężyną magnetyczną 227 Siła oddziaływania sprężyny magnetycznej F mag może zostać zapisana w postaci sumy: F mag = F stat + F i (1) w której F stat oznacza siłę oddziaływania magnesów, gdy cewki są nieaktywne (i = 0 linia ciągła na rys. 5), natomiast F i jest dodatkową składową siły występującą po załączeniu prądu płynącego w cewkach (i 0). Sterowanie siłą oddziaływania sprężyny magnetycznej F mag polega na takim zasilaniu cewek, aby siła F i była proporcjonalna do prędkości wibroizolowanej bryły. Biorąc pod uwagę zależność siły od natężenia prądu, cewki powinny być zasilane prądem o natężeniu proporcjonalnym do prędkości bryły. Natężenie prądu w cewkach może być zmieniane w przedziale i < 7:7> A. Zmiana pomiędzy charakterystykami statycznymi przedstawionymi na rys. 5 jest uzyskana w wyniku zmiany natężenia prądu w założonym przedziale. W przypadku zasilania cewki prądem i = 7 A wartość siły F mag jest oznaczona linią przerywaną, dla prądu i = 7 A wartość siły F mag oznaczono linią kropkowaną (rys. 5). Krzywe przedstawiające wartość siły w funkcji przemieszczenia zostały aproksymowane wielomianem trzeciego stopnia F(x,i) = a 3 (i)x 3 + a 1 (i)x + a 0 (i). Współczynniki a 0 (0), a 1 (0), a 3 (0) są współczynnikami wielomianu dla wartości prądu i = 0 (linia ciągła na rys. 5). Zakres siły F i, którą można uzyskać sterując natężeniem prądu i, przedstawiono na rys. 6. Rys. 5. Charakterystyka statyczna sprężyny magnetycznej Fig. 5. Static characteristic of magnetic spring Rys. 6. Porównanie sił dla zasilania i = ±7 A względem F i = 0 N Fig. 6. Force comparison between forces for current i = ±7 A and F i = 0 N W obliczeniach przyjęto algorytm sterowania prądem i w zależności od wartości prędkości v. Prędkość maksymalna v max bryły o masie m została wyznaczona iteracyjnie na podstawie badań symulacyjnych przebiegów czasowych. Jednostka sterująca skaluje wartość prądu w zależności od aktualnej wartości prędkości bryły v(t). Prąd i = 7 A jest sygnałem sterującym w przypadku v(t) = v max, wtedy F i = F max (rys. 6). Prąd i = 7 A jest sygnałem sterującym w przypadku v(t) = v max, wtedy F i = F min (rys. 6). Dla prędkości

228 v(t) = 0 cewki są nieaktywne i = 0 A, wtedy F i = 0 N (rys. 6). W wyniku działania jednostki sterującej siła F i jest siłą skierowaną przeciwnie do prędkości, a więc siłą tłumiącą ruch bryły. Charakterystyki statyczne dla wartości prądu i = 7, 0, 7 A były podstawą do określenia funkcji dwóch zmiennych opisującej zależność siły F mag od przemieszczenia x < 0,008:0,008> m oraz prądu i < 7:7> A. Zależność siły od przemieszczenia i prądu zobrazowano graficznie w postaci powierzchni na rys. 7. Rys. 7. Siła oddziaływania pomiędzy magnesami w funkcji przemieszczenia x [m] oraz wartości natężenia prądu i [A] Fig. 7. The interaction force between the magnets as a function of displacement x [m] and the value of current i [A] 4. Analiza częstotliwościowa układu wibroizolacji Istotnym elementem badania układów drgających jest analiza zachowania się układu przy wymuszeniu zmiennym sinusoidalnie o różnych częstotliwościach. Charakterystyki częstotliwościowe układów nieliniowych zostały omówione w [4, 5, 6, 7]. Metody opisane w pozycji [7] zawierają adaptację konwencjonalnej funkcji opisującej dla członów odcinkowo-liniowych. Metody analizy częstotliwościowej zawarte w pracach [5, 6] wykorzystują metodę Galerkina, metodę bilansów harmonicznych oraz metodę małego parametru. Rozważany układ wibroizolacji sprężyny magnetycznej przedstawiono na rys. 8. Analizę częstotliwościową układu wibroizolacji o jednym stopniu swobody z wykorzystaniem sprężyny magnetycznej wykonano metodą Galerkina. Obliczenia symulacyjne przeprowadzono z zastosowaniem programu MATLAB R2009b. Rys. 8. Schemat układu wibroizolacji Fig. 8. Scheme of the vibration isolation

Równania drgań wymuszonych układu mają postać: 0 mag 229 mx ɺɺ = P cos( ϖt) F (2) Współrzędna x opisuje położenie bryły o masie m względem położenia równowagi statycznej. Rozwiązanie przybliżone zakładamy w postaci: M x = Am φm ( t) (3) m= 1 Jako funkcje aproksymujące przyjęto w obliczeniach: φ ( t) = cos( ϖ t) oraz φ ( t) = 1 2 = sin( ϖ t). Założone rozwiązanie równania (2) przyjmuje wobec tego postać: x = A cos( ϖ t) + A sin( ϖ t) (4) 1 2 w metodzie Galerkina spełnione muszą być warunki ortogonalności: T ( mx ɺɺ + F mag P 0 cos( ϖ t )) φ m ( t ) dt = 0 (5) 0 Podstawiając założone rozwiązanie (3) do warunków ortogonalności (5) i kolejno całkując, otrzymano układ dwóch nieliniowych równań algebraicznych (6), w których niewiadomymi są współczynniki A 1 i A 2. 2 2 2 2 2 4 2 2 2 12a3vmax A1 A 16mϖ vmax A1 + d3ϖ A1 A + 16a1v max A1 + 2d1ϖ A1 A + + 2 8 ϖ e0vmax A2 + 16P0 vmax = 0 2 2 2 2 2 4 2 2 2 12a3v max A2 A 16mϖ vmax A2 + d3ϖ A2 A + 16a1v max A2 + 2d1ϖ A2 A + 8 ϖ e0vmax A1 = 0 gdzie A jest amplitudą drgań bryły o masie m wyrażona wzorem: (6) 2 2 1 2 A = A + A (7) W obliczeniach przyjęto następujące oznaczenia: współczynniki a 0, a 1, a 3 są współczynnikami wielomianu opisującego siłę F stat (dla wartości prądu i = 0), współczynniki b 0, b 1, b 3 wprowadzono przy opisie siły F max (dla wartości prądu i = 7 A), natomiast współczynniki c 0, c 1, c 3 występują w opisie siły F min (dla wartości prądu i = 7 A). Współczynniki d i i e i zostały wprowadzone jako pomocnicze według następującej zależności: d i = b i + c i 2a i oraz e i = b i c i dla i = 0, 1, 3. Wykorzystując zależności (6), (7), otrzymano ostatecznie równanie krzywej rezonansowej: 2 2 2 2 2 2 6 4 d3( a1 mϖ ) 4 8 d1( a1 mϖ ) 2 8e 0 A 24ϖ vmax a3d3 A + + 2a3d1 A + A + + 3 3 3 + 144 A a + v + A ϖ (2 d + A d ) = 256P v 3 3 2 2 2 4mϖ 4a 1 4 4 4 2 2 2 4 3 max 1 3 0 max (8)

230 ϖ Zależność amplitudy drgań A od częstotliwości wymuszenia f = można przed- 2 π stawić graficznie w postaci krzywych rezonansowych (rys. 9). Krzywe rezonansowe wykreślono dla trzech wartości amplitudy wymuszenia P 0 = 30, 60, 120 N. Wraz ze wzrostem siły wymuszającej P 0 wartość amplitudy A wzrasta. Wykorzystanie cewek zgodnie z przyjętym algorytmem obniża amplitudę drgań. Największy efekt redukcji drgań występuje przy wykorzystaniu wszystkich czterech cewek. Liczba aktywnych cewek wpływa na położenie krzywej rezonansowej. Kiedy wzrasta liczba cewek, krzywa rezonansowa obniża się, co jest związane z lepszą efektywnością tłumienia drgań. Rys. 9. Krzywe rezonansowe dla siły wymuszającej: a) P 0 = 30 N, b) P 0 = 60 N, c) P 0 = 120 N Fig. 9. Resonance curves for exciting force: a) P 0 = 30 N, b) P 0 = 60 N, c) P 0 = 120 N 5. Wnioski Uzyskane wyniki pozwalają na analizę zachowania się układu wibroizolacji w zakresie częstotliwości f <0:15> Hz, uwzględniając przy tym różne warianty sterowania układem. Ilość aktywnych cewek ma wpływ na zachowanie się układu wibroizolacji dla zadanej częstotliwości. Najlepszy efekt tłumienia drgań występuje z wykorzystaniem czterech cewek linia ciągła na rys. 9. Rozważana sprężyna magnetyczna posiada charakterystykę twardą krzywa rezonansowa jest pochylona w prawo. Proponowana sprężyna magnetyczna może zostać zastosowana w wibroizolacji maszyn roboczych.

L i t e r a t u r a 231 [1] P u p p i n E., F r a t e l l o V., Vibration isolation with magnet spring, Review of Scientific Instruments, 2002. [2] M i z u n o T., T a k a s a k i M., K i s h i t a D., H i r a k a w a K., Vibration isolation system combining zero-power magnetic suspension with springs, Control Engineering Practice, 2007. [3] Patent USA nr 4710656, Spring neutralized magnetic vibration isolator. [4] M e i r o v i t c h L., Elements of vibration analysis, McGraw-Hill Publishing Company, 1986. [5] Ł u c z k o J., Drgania regularne i chaotyczne w nieliniowych układach mechanicznych, Monografia, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2008. [6] A w r e j c e w i c z J., Dynamika nieliniowa maszyn, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1994. [7] G i b s o n J., Nieliniowe układy sterowania automatycznego, WNT, Warszawa 1968.