Инертер (механические сети)

Инертное устройство используется для механической изоляции вибрации на заданной частоте.

При изучении механических сетей в теории управления инертер представляет собой двухполюсное устройство, в котором силы, приложенные к клеммам, равны, противоположны и пропорциональны относительному ускорению между узлами. Эта концепция под названием J-damper использовалась в Формулы 1 системах подвески гоночных автомобилей .

Его можно сконструировать с маховиком, установленным на реечной передаче . Эффект аналогичен увеличению инерции подрессоренного объекта.

Открытие

Малкольм К. Смит , управления профессор техники в Кембриджском университете , впервые представил инертеры в статье 2002 года. ^[1] Смит расширил аналогию между электрическими и механическими сетями ( аналогия мобильности ). Он заметил, что аналогия неполная, поскольку в ней отсутствует механическое устройство, играющее ту же роль, что и электрический конденсатор . Аналогия делает массу аналогией емкости , но у конденсатора, представляющего массу, всегда есть одна клемма, подключенная к потенциалу земли. В реальной электрической сети конденсаторы можно включать между любыми двумя произвольными потенциалами, они не ограничиваются землей. Заметив это, Смит приступил к поиску механического устройства, являющегося настоящим аналогом конденсатора. Он обнаружил, что может сконструировать такое устройство, используя шестерни и маховики — один из нескольких возможных методов.

уравнение Определяющее :

F=b({\dot {v}}_{2}-{\dot {v}}_{1})

,

где константа b представляет собой инерцию и имеет единицы массы.

Строительство

Линейный инертный механизм можно сконструировать путем зацепления маховика с реечным механизмом . Шарнир маховика образует одну клемму устройства, а реечная передача — другую.

Вращательный инертный механизм можно сконструировать путем зацепления маховика с зубчатым венцом дифференциала . Боковые шестерни дифференциала образуют две клеммы.

Приложения

Вскоре после своего открытия принцип инертора стал использоваться под названием J-демпфер в системах подвески Формулы-1 гоночных автомобилей . При настройке на собственные частоты колебаний шин инертер снизил механическую нагрузку на подвеску. McLaren Mercedes начал использовать J-образный амортизатор в начале 2005 года, а вскоре после этого Renault . ^[2] J-образные амортизаторы оказались в центре спора о шпионаже в Формуле-1 2007 года, который возник, когда Фил Маккерет ушел из McLaren в Renault.

Исследователи разрабатывают новые устройства контроля вибрации на основе инертеров для строительства высотных небоскребов, способных противостоять сильному ветру. ^[3]^[4]

См. также

Дашпот

Ссылки

^ Смит, MC (2002). «Синтез механических сетей: Инертер». Транзакции IEEE при автоматическом управлении . 47 (10): 1648–1662. дои : 10.1109/TAC.2002.803532 .
^ Чен, М.; Папагеоргиу, К.; Шайбе, Ф.; Ван, ФК; Смит, М. (2009). «Недостающий элемент механической схемы» (PDF) . Журнал IEEE Circuits and Systems . 9 :10–26. дои : 10.1109/MCAS.2008.931738 . S2CID 3783744 .
^ Петрини, Франческо; Гиаралис, Агатоклис; Ван, Цзысяо (2020). «Оптимально настроенная конструкция массового демпфера-инертора (TMDI) в высотных зданиях, возбуждаемых ветром, для обеспечения комфорта жильцов, удобства обслуживания и сбора энергии» (PDF) . Инженерные сооружения . 204 : 109904. Бибкод : 2020EngSt.20409904P . doi : 10.1016/j.engstruct.2019.109904 . S2CID 213743645 .
^ «Технология Формулы 1 для строительства небоскребов: академик гражданского строительства разрабатывает новые устройства контроля вибрации на основе технологии Формулы 1 для небоскребов» . ScienceDaily . Проверено 5 января 2020 г.

Внешние ссылки

Концепция инертера и ее применение , конспекты лекций
J-демпферы в Формуле 1

[1] Смит, MC (2002). «Синтез механических сетей: Инертер». Транзакции IEEE при автоматическом управлении . 47 (10): 1648–1662. дои : 10.1109/TAC.2002.803532 .

[2] Чен, М.; Папагеоргиу, К.; Шайбе, Ф.; Ван, ФК; Смит, М. (2009). «Недостающий элемент механической схемы» (PDF) . Журнал IEEE Circuits and Systems . 9 :10–26. дои : 10.1109/MCAS.2008.931738 . S2CID 3783744 .

[3] Петрини, Франческо; Гиаралис, Агатоклис; Ван, Цзысяо (2020). «Оптимально настроенная конструкция массового демпфера-инертора (TMDI) в высотных зданиях, возбуждаемых ветром, для обеспечения комфорта жильцов, удобства обслуживания и сбора энергии» (PDF) . Инженерные сооружения . 204 : 109904. Бибкод : 2020EngSt.20409904P . doi : 10.1016/j.engstruct.2019.109904 . S2CID 213743645 .

[4] «Технология Формулы 1 для строительства небоскребов: академик гражданского строительства разрабатывает новые устройства контроля вибрации на основе технологии Формулы 1 для небоскребов» . ScienceDaily . Проверено 5 января 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]