Impact damper for axial vibration of a continuous system

Abstract

Application of Impact damper for reduction of vibration amplitude through momentum transfer is now well established. However, no literature is available for the effect of an impact damper on axial vibration of a rod as a continuous system. The equation for axial vibratory displacement of the rod, fixed at one end and a lumped mass at the other end, is derived by considering steady state vibrations having a period equal to that of the forcing function at the free end. Structural damping is assumed to be modal with a damping ratio of 0.005. Taking this periodicity into account, the repetitive impact force is resolved in the sinusoidal functions through Fourier series analysis. The forcing function thus will have components with the frequency of the external force and the multiple harmonic forces resulting from impacts. Since an infinite series is involved, the solution is obtained for a truncated series using MATLAB. It is observed that the damper is most effective when the Impact distribution parameter is equal to 0.5. The results of the numerical analysis are supported by experiments and are found to be in good agreement with the theoretical results. The reduction of vibration amplitude is observed to be dependent on the clearance (travel of impacting mass), mass ratio of the impacting mass to the main system, frequency of excitation, and the location of the stop in addition to the impact distribution.

Uma contribuição ao uso de barras de tornear com amortecimento de impacto por esferas

“…fácil manutenção e podem trabalhar em amplas faixas de frequência (SANAP et al, 2016). Além disso, uma vantagem importante é que sua eficiência (amortecimento) não é afetada pela temperatura.…”

“…Outros fatores importantes para a configuração do sistema de amortecimento são: a força e a frequência de vibração, as massas da partícula e da estrutura, a rigidez e o amortecimento estrutural, as dimensões da folga entre a partícula e a massa principal, a frequência natural da massa principal, o deslocamento inicial e o coeficiente de restituição(DUNCAN et al, 2005). Assim, o estudo do mecanismo de amortecimento é bastante complexo(SANAP et al, 2016).Em absorvedores com micropartículas cuja cavidade da barra de tornear é pequena, o amortecimento se dá mediante o empilhamento das partículas em camadas, de forma a minimizar o movimento das camadas mais baixas e criar um movimento mais forte nas camadas mais altas. Isso resulta em uma menor transferência de energia de movimento e um decréscimo efetivo do amortecimento.Para médias cavidades da barra de tornear, o sistema de amortecimento é mais sensível ao tamanho de partícula -se o tamanho da partícula diminuir, a vibração não diminui, pois depende da folga entre a esfera e a cavidade.…”