СПОСОБ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ СИСТЕМЫ И ШАРИКОВЫЙ РАСХОДОМЕР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F16F13/00 F16F6/00 F16F15/00 

Изобретение относится к виброзащитной технике, а именно к системам виброизоляции (подвескам, опорам), применяемым в мобильных машинах, в частности в транспортных средствах, а при соответствующем подборе рабочего тела - для гашения упругих колебаний крупногабаритных космических конструкций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу (прототипом) является способ виброизоляции, при котором знакопеременным воздействием рабочего тела системы виброизоляции на инерционную массу виброгасящего элемента вызывают ее знакопеременное движение по заданной траектории, обеспечивая снижение коэффициента передачи от источника вибровозмущений к виброизолируемому объекту и, соответственно, его виброизоляцию, при этом обеспечивают предварительную настройку системы виброизоляции и ее элементов. Система виброизоляции, реализующая данный способ, содержит виброгасящий элемент в виде герметичной камеры с установленной внутри линейно подвижной инерционной массой с возможностью взаимодействия с рабочим телом рабочей и демпферной камер (Патент РФ 2152547, МПК 7 F 16 F 13/00, 5/00. Система виброизоляции (варианты). Синев А.В., Соловьев B.C., Пашков А.И. и др. Опубл. 10.07.2000, Бюл. 19).

Указанный способ и система виброизоляции для его реализации (прототип) имеют следующие недостатки:
1. Ограниченная наблюдаемость за динамикой инерционной массы виброгасящего элемента и рабочего тела системы виброизоляции при ее настройке (т.к. элементы конструкции выполнены из непрозрачных и металлических материалов) делает данный процесс трудоемким, а вследствие его вынужденного контроля по косвенным параметрам затрудняет точную настройку системы виброизоляции.

2. Отсутствие информативности о динамике инерционной массы виброгасящето элемента и рабочего тела системы виброизоляции не позволяет вести ее диагностику в процессе эксплуатации виброизолируемого объекта и, как следствие, повышается непредсказуемость возникновения пробоя подвески и других нештатных ситуаций вследствие износа и старения материалов, утечки рабочего тела и других причин.

3. Вследствие линейного знакопеременного движения инерционной массы виброгасящего элемента под воздействием рабочего тела, осуществляемого в такт движению источника вибровозмущения, накопление кинетической энергии инерционной массы за движение в одном направлении незначительно и для повышения эффективности системы виброизоляции требуется увеличение инерционной массы, что повлечет за собой увеличение габаритных размеров системы.

Изобретение направлено на снижение трудоемкости и повышение точности настройки системы виброизоляции, обеспечение информативности о динамике инерционной массы виброгасящего элемента и рабочего тела системы виброизоляции и, как следствие, ее диагностики в процессе эксплуатации виброизолируемого объекта, уменьшение инерционной массы виброгасящего элемента системы виброизоляции и, соответственно, их габаритных размеров.

Это достигается тем, что в способе виброизоляции системы, включающем обеспечение знакопеременного движения инерционной массе виброгасящего элемента, вызываемого перетеканием рабочего тела из рабочей в демпферную камеру и знакопеременным воздействием на инерционную массу рабочего тела в процессе эксплуатации виброизолируемого объекта-системы, с повышением давления в демпферной камере, поток рабочего тела закручивают, в качестве инерционной массы используют шарик с ферромагнитными свойствами, а снаружи герметичной стенки виброгасящего элемента, в непосредственной близости от прохождения замкнутой траектории движения шарика, устанавливают устройство индукционного или индуктивного типа регистрации движения шарика, по которому судят о динамических характеристиках виброгасящего элемента и системы виброизоляции в процессе ее настройки и эксплуатации виброизолируемого объекта, включая регистрацию расходных параметров рабочего тела при его перетекании через виброгасящий элемент, а реализация способа виброизоляции системы обеспечивается шариковым расходомером, содержащим рабочую и демпферную камеры, герметично соединенные с виброгасящим элементом и заполненные рабочим телом-жидкостью, газом или газожидкостной смесью, при этом виброгасящий элемент представляет собой герметичный корпус, в виде двух коаксиальных цилиндров, обечайка которого выполнена с тангенциальными трубками, направленными в противоположные стороны, расположенными вблизи противоположных оснований герметичного корпуса и герметично соединенными соответственно с рабочей и демпферной камерами, при этом пространство между двумя коаксиальными цилиндрами герметичного корпуса закрыто основаниями в виде шайб, параллельно которым установлены ограничительные кольца, между которыми с зазором установлен с возможностью вращения в обоих направлениях между коаксиальными цилиндрами и ограничительными кольцами шарик из полипропилена или полиэтилена с армированной ферромагнитной деталью в форме полой сферы, при этом снаружи герметичной стенки корпуса в непосредственной близости от прохождения замкнутой траектории движения шарика установлено устройство регистрации его движения индукционного или индуктивного типа.

На чертежах приведено схематичное изображение шарикового расходомера с тангенциальным подводом и отводом измеряемой среды, обеспечивающего реализацию предлагаемого способа виброизоляции системы.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение шарикового расходомера с тангенциальным подводом и отводом измеряемой среды, реализующего предлагаемый способ виброизоляции системы.

На фиг.2 изображен разрез по А-А.

На фиг. 3 показано схематическое изображение траектории и направления движения потока рабочего тела в шариковом расходомере.

Шариковый расходомер 1 с тангенциальным подводом и отводом измеряемой среды для осуществления предлагаемого способа виброизоляции системы представляет собой герметичный корпус 2 в виде двух коаксиальных цилиндров, пространство между которыми закрыто основаниями в виде шайб, параллельно которым с внутренней стороны с зазором установлены ограничительные кольца 3. Между кольцами 3 с зазором установлен шарик 4 из полипропилена или полиэтилена с возможностью вращения в обоих направлениях между коаксиальными цилиндрами корпуса 2 и ограничительными кольцами 3. В шарике армирована ферромагнитная деталь в форме полой сферы. Обечайка корпуса 2 выполнена с тангенциальными патрубками 5 и 6, герметично соединенными соответственно с рабочей камерой Б и демпферной камерой В и направленными в противоположные стороны, причем патрубки 5 и 6 расположены вблизи противоположных оснований герметичного корпуса 2. Камеры Б, В и пространство между коаксиальными цилиндрами герметичного корпуса 2 с патрубками 5 и 6 заполнены рабочим телом - жидкостью, газом или газожидкостной смесью. На негерметичной поверхности внутреннего цилиндра корпуса 2 в непосредственной близости от прохождения замкнутой траектории движения шарика 4 устанавливают устройство индукционного или индуктивного типа 7 регистрации его движения.

Способ реализован следующим образом. Под действием вибровозмущений происходит сжатие рабочего тела камеры Б, поток которого через тангенциальный патрубок 5 поступает в пространство между коаксиальными цилиндрами герметичного корпуса 2 и выходит в демпферную камеру В из противоположного тангенциального патрубка 6. При этом происходит закручивание потока рабочего тела и повышение давления в демпферной камере В. Закрученный поток рабочего тела увлекает за собой шарик 4, расположенный между коаксиальными цилиндрами корпуса 2 и ограничительными кольцами 3, разгоняя его до скорости вращения ω. При этом известный эффект виброизоляции за счет перетекания рабочего тела из рабочей камеры Б в демпферную В и обратно через отверстие в виброгасящем элементе усиливается за счет преобразования энергии движущегося потока рабочего тела в кинетическую энергию вращающегося шарика 4. Вращение шарика 4 регистрируется устройством индукционного или индуктивного типа 7, по показаниям которого судят о динамических параметрах шарика 4 (инерционной массы) и рабочего тела (его расходе) в процессе настройки системы виброизоляци и ее эксплуатации.

Предлагаемый способ виброизоляции системы и шариковый расходомер для его осуществления позволят повысить эффективность системы виброизоляции за счет следующих их особенностей:
1) способность шарика при малых расходах измеряемой среды (рабочего тела) достигать громадных скоростей вращения, до 500 об/с (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Изд. 3-е, переработ, и доп. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1975. С. 363, последний абзац); благодаря этому появляется возможность (при небольшом расходе рабочего тела при его перетекании из рабочей камеры в демпферную и обратно) значительного накопления кинетической энергии вращающегося шарика, являющегося в данном случае инерционной массой виброгасящего элемента, и при его незначительной массе создать эквивалентную инерционную массу, превосходящую инерционную массу стержня, совершающего возвратно-поступательное движение в техническом решении прототипа. В результате появляется возможность не только повысить эффективность системы виброизоляции, но и уменьшить ее габаритно-массовые характеристики;
2) способность регистрации расхода измеряемой среды (рабочего тела) и движения шарика позволит обеспечить наблюдение за динамикой инерционной массы (шарика) и рабочего тела в процессе настройки и эксплуатации, что позволит снизить трудоемкость процесса настройки и повысить ее точность и отслеживать за данными динамическими параметрами системы виброизоляции в процессе эксплуатации, снижая риск возникновения нештатных и аварийных ситуаций, особенно в машинах и механизмах, работающих в автономном режиме и ответственных местах;
3) способность использования в качестве физической модели при проведении экспериментальных исследований динамики системы виброизоляции и проведения верификации ее математической модели с последующим уточнением расчетных методик позволит повысить эффективность виброизоляции за счет обеспечения оптимальных, рассчитываемых теоретически, динамических характеристик виброгасящего элемента системы виброизоляции.

Изобретение предназначено для использования в виброзащитной технике, а именно в системах виброизоляции (подвесках, опорах), применяемых в мобильных машинах, в частности в транспортных средствах, а при соответствующем подборе рабочего тела - для гашения упругих колебаний крупногабаритных космических конструкций. Способ виброизоляции системы включает обеспечение знакопеременного движения инерционной массе виброгасящего элемента, представляющей собой шарик с ферромагнитными свойствами, вызываемого перетеканием закрученного потока рабочего тела из рабочей в демпферную камеру и знакопеременным воздействием на инерционную массу рабочего тела в процессе эксплуатации виброизолируемого объекта-системы, с повышением давления в демпферной камере. Для осуществления указанного способа используется шариковый расходомер, содержащий рабочую и демпферную камеры, герметично соединенные с виброгасящим элементом и заполненные рабочим телом-жидкостью, газом или газожидкостной смесью. При этом виброгасящий элемент представляет собой герметичный корпус в виде двух коаксиальных цилиндров, обечайка которого выполнена с тангенциальными патрубками, направленными в противоположные стороны, расположенными вблизи противоположных оснований герметичного корпуса и герметично соединенными соответственно с рабочей и демпферной камерой. Пространство между двумя коаксиальными цилиндрами герметичного корпуса закрыто основаниями в виде шайб, параллельно которым установлены ограничительные кольца, между которыми с зазором установлен с возможностью вращения в обоих направлениях между коаксиальными цилиндрами и ограничительными кольцами шарик из полипропилена или полиэтилена с армированной ферромагнитной деталью в форме полой сферы. Снаружи герметичной стенки корпуса в непосредственной близости от прохождения замкнутой траектории движения шарика установлено устройство регистрации его движения индукционного или индуктивного типа. Технический результат - снижение трудоемкости и повышение точности настройки системы виброизоляции, обеспечение информативности о динамике инерционной массы виброгасящего элемента и рабочего тела системы виброизоляции и, как следствие, ее диагностики в процессе эксплуатации виброизолируемого объекта, уменьшение инерционной массы виброгасящего элемента системы виброизоляции и, соответственно, их габаритных размеров. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ виброизоляции системы, включающий обеспечение знакопеременного движения инерционной массе виброгасящего элемента, вызываемого перетеканием рабочего тела из рабочей в демпферную камеру и знакопеременным воздействием на инерционную массу рабочего тела в процессе эксплуатации виброизолируемого объекта-системы, с повышением давления в демпферной камере, отличающийся тем, что поток рабочего тела закручивают, в качестве инерционной массы используют шарик с ферромагнитными свойствами, а снаружи герметичной стенки виброгасящего элемента в непосредственной близости от прохождения замкнутой траектории движения шарика устанавливают устройство индукционного или индуктивного типа регистрации движения шарика, по которому судят о динамических характеристиках виброгасящего элемента и системы виброизоляции в процессе ее настройки и эксплуатации виброизолируемого объекта, включая регистрацию расходных параметров рабочего тела при его перетекании через виброгасящий элемент.2. Шариковый расходомер для осуществления способа по п.1, содержащий рабочую и демпферную камеры, герметично соединенные с виброгасящим элементом и заполненные рабочим телом - жидкостью, газом или газожидкостной смесью, отличающийся тем, что виброгасящий элемент представляет собой герметичный корпус в виде двух коаксиальных цилиндров, обечайка которого выполнена с тангенциальными патрубками, направленными в противоположные стороны, расположенными вблизи противоположных оснований герметичного корпуса и герметично соединенными соответственно с рабочей и демпферной камерой, при этом пространство между двумя коаксиальными цилиндрами герметичного корпуса закрыто основаниями в виде шайб, параллельно которым установлены ограничительные кольца, между которыми с зазором установлен с возможностью вращения в обоих направлениях между коаксиальными цилиндрами и ограничительными кольцами шарик из полипропилена или полиэтилена с армированной ферромагнитной деталью в форме полой сферы, при этом снаружи герметичной стенки корпуса в непосредственной близости от прохождения замкнутой траектории движения шарика установлено устройство регистрации его движения индукционного или индуктивного типа.