ОПОРА С АКТИВНОЙ ВИБРОИЗОЛЯЦИЕЙ Российский патент 2006 года по МПК F16F6/00 F16F15/02 

Изобретение относится к средствам активной защиты от вибраций объектов различного назначения.

Известны опоры с активной виброизоляцией, содержащие упругие элементы и электромеханические динамометры, установленные последовательно между колеблющимся и изолируемым объектами и подключенные через усилитель электромеханической обратной связи, генератор и блок регулировки к взаимодействующему с объектом вибровозбудителю (см., например, а.с. СССР №259568, кл. F 16 F 15/03, [1]; а.с. СССР №1040247, кл. F 16 F 15/03, 1971 [2]).

Недостатками известных устройств являются значительная сложность конструкции и большие габариты, а также низкая эффективность виброизоляции объектов непосредственно в резонансных режимах.

Известна также опора с активной виброизоляцией, содержащая платформу для установки изолируемого объекта, установленный на вибрирующем основании электромеханический преобразователь с двигателем и подвижным штоком, опорную головку, взаимодействующую с платформой, установленный на платформе блок вибродатчиков и цепь управления (см. патент США №3318093, кл. 60-54, 5, 1967 [3]).

Недостатками известного устройства являются значительная сложность конструкции и большие габариты, а также низкая эффективность виброизоляции объектов непосредственно в резонансных режимах.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению является опора с активной виброизоляцией, содержащая платформу для установки изолируемого объекта, размещенный на вибрирующем основании электромеханический преобразователь с усилителем, соединенный с платформой через блок пьезоэлементов, закрепленный на платформе блок вибродатчиков, и включенное в цепь управления усилительно-корректирующее устройство, соединяющее длок вибродатчиков с двигателем и блоком пьезоэлементов (см. а.с. СССР №581345, кл. F 16 F 15/03, 1976 [4]) и принятое за прототип.

Недостатками данного устройства-прототипа являются значительная сложность конструкции, большие габариты, а также, самое главное - низкая эффективность виброизоляции объектов непосредственно в резонансных режимах. Последнее объясняется тем, что осуществляемая в устройстве активная виброизоляция за счет формирования компенсирующей силы, направленной противоположно перемещениям объекта, позволяет смягчить резонансные режимы, однако не дает возможности осуществления полной и быстрой автоматической отстройки динамической системы от резонансных режимов.

Сущность изобретения заключается в создании опоры с активной виброизоляцией, позволяющей по измеренному виброперемещению платформы с объектом с помощью обратной связи осуществлять мгновенную перестройку жесткостной базовой структуры опоры, обеспечивая тем самым автоматический срыв возникающих резонансных режимов.

Технический результат - увеличение эффективности виброизоляции объектов в резонансных режимах, упрощение конструкции и уменьшение габаритов опоры.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной опоре с активной виброизоляцией, содержащей взаимодействующую с вибрирующим основанием платформу для установки изолируемого объекта и закрепленный на платформе блок вибродатчиков, подключенный к входу усилительно-корректирующего устройства, согласно изобретению в базовую конструкцию платформы, определяющую ее жесткость, введен разомкнутый цилиндрический стержневой элемент с установленной на нем в области поперечного разреза электромагнитной муфтой с внешним независимым управлением, обмотка управления которой подключена к выходу усилительно-корректирующего устройства. При этом платформа для установки изолируемого объекта выполнена в форме полого диска, а части разомкнутого стержневого элемента соединены с центрами верхнего и нижнего оснований диска.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображена предлагаемая опора с продольным разрезом платформы с муфтой.

Опора с активной виброизоляцией содержит взаимодействующую с вибрирующим основанием 1 платформу 2 для установки виброизолируемого объекта 3, причем в базовую конструкцию платформы 2, определяющую ее жесткость, введен разомкнутый цилиндрический стержневой элемент. В частности, платформа 2 выполнена в форме полого диска с верхним 4 и нижним 5 плоскими основаниями, а части 6, 7 разомкнутого стержневого элемента выполнены в виде центральных цилиндрических выступов соответственно на верхнем 4 и нижнем 5 плоских основаниях платформы 2. На стержневом элементе 6, 7 в области поперечного разреза 8 установлена электромагнитная муфта 9 (в частности, при реализации устройства применена фрикционная электромагнитная муфта), состоящая из закрепленных частей 6, 7 стержневого элемента магнитопровода 9 с обмоткой 10, якоря 11 и фрикционного элемента 12. На основании 4 платформы 2 закреплен блок вибродатчиков 13, подключенных в входу усилительно-корректирующего устройства 14, выход которого соединен с обмоткой управления 10 муфты 9.

Работа предлагаемой опоры осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии муфта 9 выключена, части 6, 7 стержневого элемента разомкнуты, и осевая жесткость базовой конструкции платформы 2 характеризуется жесткостью полого диска, состоящего из соединенных по внешнему контуру оснований 4, 5. При возникновении резонансных колебаний платформы 2 вместе с жестко закрепленным на ее верхнем основании 4 изолируемым объектом 3 амплитуда сигнала, снимаемого с блока вибродатчиков 13, резко увеличивается. В случае превышения данным сигналом, поступающим на усилительно-корректирующее устройство 14, заранее заданного значения устройство 14 вырабатывает сигнал, поступающий в обмотку управления 10 муфты 9. Последняя срабатывает, части 6, 7 стерневого элемента через муфту 9 соединяются друг с другом, образуя единый замкнутый элемент, жестко соединяющий центра оснований 4, 5 платформы 2. При этом осевая жесткость платформы 2 вместе с объектом 3 скачком увеличивается, соответственно скачком увеличивается и собственная частота, в результате чего произойдет мгновенный срыв возникшего резонансного режима, то есть автоматическая отстройка опоры от резонанса. Далее, муфта 9 будет все время держать части 6, 7 стержневого элемента в замкнутом состоянии до возникновения нового резонансного режима уже на более высоких частотах. В этом случае при сигнале с блока 13 на устройство 14, превышающего заданный опорный сигнал, с блока 13 и устройства 14 на муфту 9 подается сигнал, отключающий муфту 9 и размыкающий части 6, 7 стержневого элемента. При этом собственная частота системы платформа 2 - объект 3 скачком уменьшается, и опять происходит отстройка от резонанса. Таким образом, устройство 14 при последовательной подаче на него сигналов с блока 13, превышающих по амплитуде опорный сигнал, поочередно либо посылает в муфту 9 сигнал управления, включающий муфту, либо снимает данный сигнал и отключает при этом муфту 9.

Очевидно, что данная опора не просто формирует компенсирующие силы, направленные против виброперемещения объекта 3 для смягчения этих виброперемещений, а позволяет активно и мгновенно полностью срывать возникающие виброрезонансные режимы. При этом соответствующая настройка устройства 14, выбор требуемого коэффициента усиления и т.д. позволяет срывать не только резонансные режимы, но и устранять колебания с любой наперед заданной степенью интенсивности. Устройство сравнительно просто, малогабаритно, позволяет использовать практически любую электромагнитную муфту с внешним независимым управлением (см., например, книгу «Элементы приборных устройств» под ред. О.Ф.Тищенко, часть 2, М., 1982, стр.63 [5]).

Изобретение относится к средствам активной виброзащиты объектов различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что опора с активной виброизоляцией содержит взаимодействующую с вибрирующим основанием платформу для установки изолируемого объекта и закрепленный на платформе блок вибродатчиков, подключенный к входу усилительно-корректирующего устройства. В базовую конструкцию платформы, определяющую ее жесткость, введен разомкнутый цилиндрический стержневой элемент с установленной на нем в области поперечного разреза электромагнитной муфтой с внешним независимым управлением. Обмотка управления электромагнитной муфты подключена к выходу усилительно-корректирующего устройства. Техническим результатом является повышение эффективности виброизоляции объектов в резонансных режимах, упрощение конструкции и уменьшение габаритов опоры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опора с активной виброизоляцией, содержащая взаимодействующую с вибрирующим основанием платформу для установки изолируемого объекта и закрепленный на платформе блок вибродатчиков, подключенный к входу усилительно-корректирующего устройства, отличающаяся тем, что в базовую конструкцию платформы, определяющую ее жесткость, введен разомкнутый цилиндрический стержневой элемент с установленной на нем в области поперечного разреза электромагнитной муфтой с внешним независимым управлением, обмотка управления которой подключена к выходу усилительно-корректирующего устройства.2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что платформа для установки изолируемого объекта выполнена в форме полого диска, а части разомкнутого стержневого элемента соединены с центрами верхнего и нижнего оснований диска.