ВИБРОИЗОЛЯТОР Российский патент 1995 года по МПК F16F6/00 

Изобретение относится к средствам снижения вибраций механизмов и предназначено для виброизоляции механизмов различного назначения.

Известный виброизолятор содержит цилиндрический упругий элемент из эластичного материала, две опорные пластины на торцах упругого элемента, пьезокерамический преобразователь (ПКП), установленный перпендикулярно направлению внешнего воздействия, и электрически связанный с ним резистор.

Недостатком этого виброизолятора является низкая эффективность виброзащиты от колебаний низкой частоты. Механические воздействия реальных объектов (например, механизмы, установленные на борту корабля) характеризуются вибрациями частотой 5-35 Гц. Упругий элемент виброизолятора имеет частотный диапазон эффективной виброзащиты с нижней граничной частотой 30 Гц. Частотный диапазон работы ПКП, установленного в упругом элементе, определяется прежде всего геометрической формой ПКП. Для работы ПКП в низкочастотном диапазоне (ниже 30 Гц) необходимо возбуждение у ПКП низкочастотных мод колебаний. Тип возникающих у ПКП нормальных колебаний (мод колебаний) зависит от геометрической формы ПКП.

Для расширения рабочего диапазона виброизолятора в область низких частот в виброизоляторе, содержащем упругий элемент из эластичного материала, две опорные пластины на торцах упругого элемента, пьезокерамический преобразователь и электрически связанный с ним резистор, пьезокерамический преобразователь выполнен в виде плоского диска.

Предлагаемый виброизолятор отличается от прототипа, тем, что пьезокерамическому преобразователю придается определенная форма в виде диска.

Геометрическая форма ПКП определяется условиями его применения. При использовании ПКП в качестве преобразователя вибрационной энергии геометрическая форма преобразователя выбирается из условия возникновения одномерных линейных либо планарных нормальных колебаний в определенном частотном диапазоне.

По геометрической форме различают три основные группы ПКП:
1. Прямолинейные параллелепипеды;
2. Тела вращения;
3. Элементы специальной формы.

По взаимной ориентации электрического поля и колебательного смещения выделяют моды колебаний, в которых электрическое поле поперечно направлению колебаний (пьезокерамически мягкие) или совпадает с ним (пьезоэлектрически жесткие).

Низкочастотные моды колебаний могут быть возбуждены лишь у ПКП определенной формы. Для пьезомягких мод это стержни, пластины, диски, трубки, кольца, сферы, для пьезожестких мод это стержни и цилиндры.

Принимая во внимание тот факт, что количество вибрационной энергии, проходящей через ПКП в единицу времени, зависит от площади поверхности ПКП, расположенной перпендикулярно направлению распространения энергии, для эффективной работы ПКП в составе виброизолятора необходимо, чтобы возможные формы ПКП имели максимальную площадь поверхности, перпендикулярную направлению внешнего воздействия, при расположении ПКП в цилиндрическом упругом элементе. Данному условию удовлетворяют лишь две формы ПКП: диск и сфера. Однако, как известно, преобразователи сферической формы работают на радиальном типе колебаний. Такой тип колебаний не может быть возбужден в сферическом ПКП, находящемся в объеме упругого элемента виброизолятора, из-за упругих свойств окружающей его среды. Таким образом, из всех возможных форм ПКП лишь ПКП в форме диска обеспечивает эффективное преобразование вибрационной энергии в диапазоне низких частот при работе в цилиндрическом упругом элементе виброизолятора.

На чертеже представлен предлагаемый виброизолятор.

Он включает упругий элемент 1 из эластичного материала (резина), опорные пластины 2 на торцах упругого элемента, пьезокерамический преобразователь, выполненный в форме диска 3, впрессованного в упругий элемент параллельно опорным пластинам. Пьезокерамический преобразователь состоит из пластины пьезокерамики (керамика ТБК-3) 4, электродов 5, нанесенных на поверхности диска, концы которых замкнуты на резистивную нагрузку 6.

Предлагаемый виброизолятор расширяет частотный диапазон эффективной виброзащиты в сторону низких частот.

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в качестве виброизолятора. Последний выполнен в виде упругого элемента и установленного в его объеме пьезокерамического дискового преобразователя. 1 ил.

ВИБРОИЗОЛЯТОР, содержащий упругий элемент и расположенный в его объеме пьезокерамический преобразователь, отличающийся тем, что пьезокерамический преобразователь выполнен в виде плоского диска.