ВИБРООПОРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2023 года по МПК F16F15/04 

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована совместно с различным виброактивным технологическим оборудованием и трубопроводами для их виброизоляции.

Известна магнитоуправляемая гидравлическая виброопора, содержащая заполненные демпфирующей магнитореологической жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем диамагнитной металлической разделительной перегородкой, при этом рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной, внутри диамагнитной металлической разделительной перегородки выполнены дроссельные каналы, соединяющие рабочую и компенсационную камеры, при этом диамагнитная металлическая разделительная перегородка размещена внутри сердечника с обмотками индуктора, смещенными друг относительно друга, при этом обмотки индуктора подключены к преобразователю переменного напряжения, на вход которого поступает сигнал с входного датчика, прикрепленного к опорной плате, а выходной датчик, вырабатывающий демпфированный сигнал, расположен на выходе магнитоуправляемой гидравлической виброопоры (Патент РФ №2744257, дата приоритета 09.06.2020, дата публикации 04.03.2021, авторы: Гордеев Б.А. и др., RU).

К недостаткам известного устройства относятся: запаздывание сигналов ввиду большого количества принимающих, анализирующих и передающих сигнал устройств, следствием чего является несвоевременная подстройка под действующие виды нагрузок, что особенно актуально для негармонических и непериодических нагрузок, в частности высокоамплитудных ударов, в результате снижается эффективность и надежность устройств и процесса виброгашения; гашение колебаний в известном устройстве происходит главным образом за счет работы магнитореологической жидкости, диапазон рабочих характеристик которой зависит от конкретной марки и ограничивается ей, а также свойствами окружающей среды (в первую очередь температурой).

Известен магнитный виброгаситель, содержащий верхнюю и нижнюю секции цилиндрического полого корпуса, а также соосно установленные в них вдоль оси колебаний и размещенные разноименными полюсами друг к другу верхний и нижний магниты, один из которых установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения (Патент РФ №2708532, дата приоритета 29.04.2019, дата публикации 09.12.2019, авторы: Башмур К.А., Петровский Э.А., RU).

К недостаткам известного устройства относятся: гашение колебаний в известном устройстве происходит за счет силы отталкивания между магнитами, диапазон рабочих характеристик которых зависит от конкретной марки и ограничивается ей; в связи с использованием постоянных магнитов существует необходимость подбора их марки для достижения необходимого эффекта виброгашения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является виброопора, содержащая стержень с установленными на нем двумя основаниями и расположенный между ними корпус с размещенными в нем направляющими трубками, в которых расположены вертикальные ряды сферических упругодемпфирующих элементов, взаимодействующих со сменными толкателями (Патент РФ №181210, дата приоритета 22.12.2017, дата публикации 06.07.2018, авторы: Петровский Э.А., Башмур К.А., Бухтояров В.В., Бурюкин Ф.А., RU, прототип).

К недостаткам прототипа относятся: ограниченный диапазон рабочих характеристик и регистрируемых параметров вибрации из-за использования только пассивного метода управления вибрациями; необходимость замены упругодемпфирующих элементов не только из-за повышенного износа во время эксплуатации, но и в связи с изменением климатических условий.

Технической проблемой, решаемой изобретениями, объединенными единым изобретательским замыслом, является создание более эффективной виброопоры для гашения колебаний динамически активного оборудования и трубопроводов путем ее конструктивного усовершенствования, позволяющего непрерывно регулировать характеристики демпфирования за счет использования комбинированного активно-пассивного метода управления вибрациями, устраняющего недостаток каждого отдельно взятого пассивного или активного метода ввиду расширения контролируемых частот и уменьшения времени отклика системы, и возможности регулирования жесткости упруго-демпфирующих элементов посредством резьбовых толкателей и обладающего практически неограниченным варьированием амплитудно-частотной характеристики и высокой надежностью за счет включения активной системы в пассивную систему виброгашения, выполненной в виде магнитной или магнитожидкостной пружины, обеспечивающей минимизацию механического контакта в системе, а также обеспечивающего высокую автономность, в том числе за счет применения системы регенерации действующей на виброзащитную систему энергии, т.е. ее сбор, накопление и/или направление для питания каких-либо устройств.

Для решения технической проблемы предложена виброопора в первом варианте исполнения, содержащая диск, на котором установлен виброизолируемый объект, под диском последовательно расположены крышка, корпус, цилиндрический элемент и кожух, причем в центре основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от центра по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия, образующие установочные цилиндрические выступы сверху основания корпуса, а на периферии основания корпуса сверху него выполнен кольцевой установочный паз, корпус соединен с крышкой разъемным соединением, в центре крышки соосно центральному отверстию основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз снизу крышки соосно ступенчатым отверстиям в основании корпуса, а на периферии крышки выполнены ступенчатые отверстия, соосные кольцевому пазу основания корпуса и образующие установочные цилиндрические выступы снизу крышки, в кольцевые пазы и цилиндрические выступы крышки и корпуса установлены упруго-разгрузочные модули, состоящие из направляющих полых вертикальных трубок с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами, поджатыми верхними и нижними толкателями через ступенчатые отверстия крышки и корпуса соответственно, причем верхние толкатели установлены в сквозные ступенчатые отверстия диска, а нижние толкатели установлены в цилиндрическом элементе и зафиксированы с помощью винтовых соединений, снизу цилиндрического элемента на наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы, снизу упирающиеся во внутренний угол кожуха, между цилиндрическим элементом и корпусом соосно установлен упругий цилиндрический элемент, а в центральных отверстиях крышки, корпуса и цилиндрического элемента установлен стержень. Новым является то, что стержень имеет установочный цилиндрический выступ со стороны нижнего торца, верхние толкатели выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатая упругодемпфирующих элементов сферической формы за счет вылета Δ толкателя в направляющую вертикальную трубку, кожух выполнен на высоту корпуса с центральным сквозным ступенчатым отверстием, в котором посредством установочного цилиндрического выступа закреплен с помощью разъемного соединения стержень, содержащий цилиндрическую полость в верхней части, в полость установлен закрепленный резьбовым соединением на диске шток, в полости закреплена система, формирующая магнитное поле, состоящая из верхнего, центрального и нижнего постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами друг к другу, причем верхний и нижний магниты закреплены в полости с помощью пружинных упорных колец, а центральный магнит закреплен на штоке.

Согласно изобретению, стержень выполнен из диамагнитного материала.

Согласно изобретению, шток выполнен из диамагнитного материала.

Согласно изобретению, виброопора включает систему линейной электрогенерации, состоящую из катушек возбуждения, установленных внутри кожуха на его стенке, и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса постоянных магнитов.

Для решения технической проблемы предложена виброопора во втором варианте исполнения, содержащая диск, на котором установлен виброизолируемый объект, под диском последовательно расположены крышка, корпус, цилиндрический элемент и кожух, причем в центре основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от центра по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия, образующие установочные цилиндрические выступы сверху основания корпуса, а на периферии основания корпуса сверху него выполнен кольцевой установочный паз, корпус соединен с крышкой разъемным соединением, в центре крышки соосно центральному отверстию основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз снизу крышки соосно ступенчатым отверстиям в основании корпуса, а на периферии крышки выполнены ступенчатые отверстия, соосные кольцевому пазу основания корпуса и образующие установочные цилиндрические выступы снизу крышки, в кольцевые пазы и цилиндрические выступы крышки и корпуса установлены упруго-разгрузочные модули, состоящие из направляющих полых вертикальных трубок с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами, поджатыми верхними и нижними толкателями через ступенчатые отверстия крышки и корпуса соответственно, причем верхние толкатели установлены в сквозные ступенчатые отверстия диска, а нижние толкатели установлены в цилиндрическом элементе и зафиксированы с помощью винтовых соединений, снизу цилиндрического элемента на наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы, снизу упирающиеся во внутренний угол кожуха, между цилиндрическим элементом и корпусом соосно установлен упругий цилиндрический элемент, а в центральных отверстиях крышки, корпуса и цилиндрического элемента установлен стержень. Новым является то, что стержень имеет установочный цилиндрический выступ со стороны нижнего торца, верхние толкатели выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатая упругодемпфирующих элементов сферической формы за счет вылета Δ толкателя в направляющую вертикальную трубку, кожух выполнен на высоту корпуса с центральным сквозным ступенчатым отверстием, в котором посредством установочного цилиндрического выступа закреплен с помощью разъемного соединения стержень, содержащий цилиндрическую полость в верхней части, заполненную магнитореологической жидкостью, в полость установлен закрепленный резьбовым соединением на диске шток, в полости закреплена система, формирующая магнитное поле, состоящая из верхнего, центрального и нижнего постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами друг к другу, причем верхний и нижний магниты закреплены в полости с помощью пружинных упорных колец, а центральный магнит закреплен на штоке.

Согласно изобретению, стержень выполнен из диамагнитного материала.

Согласно изобретению, шток выполнен из диамагнитного материала.

Согласно изобретению, полость стержня герметично закрыта пробкой с верхнего торца.

Согласно изобретению, виброопора включает систему линейной электрогенерации, состоящую из катушек возбуждения, установленных внутри кожуха на его стенке, и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса постоянных магнитов.

Согласно изобретению, магниты изолированы от магнитореологической жидкости гидроизоляционной пленкой.

Для решения технической проблемы предложена виброопора в третьем варианте исполнения, содержащая диск, на котором установлен виброизолируемый объект, под диском последовательно расположены крышка, корпус, цилиндрический элемент и кожух, причем в центре основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от центра по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия, образующие установочные цилиндрические выступы сверху основания корпуса, а на периферии основания корпуса сверху него выполнен кольцевой установочный паз, корпус соединен с крышкой разъемным соединением, в центре крышки соосно центральному отверстию основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз снизу крышки соосно ступенчатым отверстиям в основании корпуса, а на периферии крышки выполнены ступенчатые отверстия, соосные кольцевому пазу основания корпуса и образующие установочные цилиндрические выступы снизу крышки, в кольцевые пазы и цилиндрические выступы крышки и корпуса установлены упруго-разгрузочные модули, состоящие из направляющих полых вертикальных трубок с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами, поджатыми верхними и нижними толкателями через ступенчатые отверстия крышки и корпуса соответственно, причем верхние толкатели установлены в сквозные ступенчатые отверстия диска, а нижние толкатели установлены в цилиндрическом элементе и зафиксированы с помощью винтовых соединений, снизу цилиндрического элемента на наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы, снизу упирающиеся во внутренний угол кожуха, между цилиндрическим элементом и корпусом соосно установлен упругий цилиндрический элемент, а в центральных отверстиях крышки, корпуса и цилиндрического элемента установлен стержень. Новым является то, что стержень имеет установочный цилиндрический выступ со стороны нижнего торца, верхние толкатели выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатая упругодемпфирующих элементов сферической формы за счет вылета Δ толкателя в направляющую вертикальную трубку, кожух выполнен на высоту корпуса с центральным сквозным ступенчатым отверстием, в котором посредством установочного цилиндрического выступа закреплен с помощью разъемного соединения стержень, содержащий цилиндрическую полость в верхней части, заполненную магнитореологической жидкостью, в полость установлен закрепленный резьбовым соединением на диске шток, в полости закреплена система, формирующая магнитное поле, состоящая из переменного магнита с, по меньшей мере, одним дросселирующим каналом, позволяющим свободно перемещаться содержащейся в полости магнитореологической жидкости между верхним и нижним торцами переменного магнита, при этом в штоке выполнен канал, предназначенный для размещения в нем кабелей электропитания переменного магнита.

Согласно изобретению, стержень выполнен из диамагнитного материала.

Согласно изобретению, шток выполнен из диамагнитного материала.

Согласно изобретению, виброопора включает систему линейной электрогенерации, состоящую из катушек возбуждения, установленных внутри кожуха на его стенке, и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса постоянных магнитов.

Согласно изобретению, питание переменного магнита обеспечивается системой линейной электрогенерации.

Согласно изобретению, с внутренней стороны кожуха установлен оптический датчик, фиксирующий виброперемещения корпуса.

Согласно изобретению, управление переменным магнитом выполняется устройством, позволяющим автоматически регулировать подачу тока на переменный магнит в зависимости от показаний оптического датчика.

Сущность изобретений поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено продольное сечение виброопоры в первом варианте исполнения; на фиг. 2 - выносной вид А1 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 представлено продольное сечение виброопоры во втором варианте исполнения; на фиг. 5 - выносной вид А2 на фиг. 4; на фиг. 6 представлено продольное сечение виброопоры в третьем варианте исполнения; на фиг. 7 - выносной вид A3 на фиг. 6.

Виброопора в первом варианте исполнения (фиг. 1) содержит диск 1, на котором установлен виброизолируемый объект 2, под диском последовательно расположены крышка 3, корпус 4, цилиндрический элемент 5 и кожух 6. В центре основания корпуса 4 выполнено сквозное отверстие 7. На расстоянии от центральной оси в цилиндрическом корпусе 4 по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия 8, образующие установочные цилиндрические выступы 9 сверху основания корпуса 4, а на периферии основания корпуса 4 сверху него выполнен кольцевой установочный паз 10. Корпус 4 соединен с крышкой 3 разъемным соединением 11. В центре крышки 3 соосно центральному отверстию 7 нижнего основания корпуса 4 выполнено сквозное отверстие 12, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз 13 снизу крышки 3 соосно ступенчатым отверстиям 8 на основании корпуса 4. На периферии крышки 3 выполнены ступенчатые отверстия 14, соосные кольцевому пазу 10 основания корпуса 4 и образующие установочные цилиндрические выступы 15 снизу крышки. В кольцевые пазы 10, 13 и цилиндрические выступы 9, 15 крышки 3 и корпуса 4 установлены упруго-разгрузочные модули 16. Упруго-разгрузочные модули 16 состоят из направляющих полых вертикальных трубок 17 с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами 18. Сферическими упругодемпфирующими элементами 18 поджаты верхними толкателями 19 и нижними толкателями 20 через ступенчатые отверстия 14 крышки 3 и ступенчатые отверстия 8 корпуса 4. Верхние толкатели 19 установлены в сквозные ступенчатые отверстия 21 диска 1 и выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатая упругодемпфирующих элементов сферической формы 18 за счет вылета Д толкателя 19 в направляющую вертикальную трубку 17. Нижние толкатели 20 установлены в цилиндрическом элементе 5 и зафиксированы с помощью винтовых соединений 22. Снизу цилиндрического элемента 5 с наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения 23, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы 24, снизу упирающиеся во внутренний угол 25 внешнего цилиндрического кожуха 6. Между цилиндрическим элементом 5 и корпусом 4 соосно установлен упругий цилиндрический элемент 26, выполненный, например, из резины. В центральных отверстиях крышки 3, корпуса 4 и цилиндрического элемента 5 установлен стержень 27. Стержень 27 имеет установочный цилиндрический выступ 28 со стороны нижнего торца. Кожух 6 выполнен на высоту корпуса 4 с центральным сквозным ступенчатым отверстием 29, в котором посредством установочного цилиндрического выступа 30 закреплен с помощью разъемного соединения, например, соединения с натягом, стержень 27. Стержень 27 выполнен из металла или диамагнитного материала и содержит цилиндрическую полость 31 в верхней части. В полость 31 установлен закрепленный резьбовым соединением 32 на диске 1 шток 33. Шток 33 выполнен из металла или диамагнитного материала. В полости 31 закреплена система 34, формирующая магнитное поле, выполненная в виде магнитной пружины (фиг. 2). Система 34, формирующая магнитное поле, состоит из трех постоянных магнитов, например, ферритовых: верхнего 35, центрального 36 и нижнего 37. Магниты 35, 36, 37 установлены одноименными полюсами друг к другу. Верхний постоянный магнит 35 и нижний постоянный магнит 37 закреплены в полости 31 с помощью пружинных упорных колец 38. Центральный магнит 36 закреплен на штоке 33. Система линейной электрогенерации 39 состоит из катушек возбуждения 40, установленных внутри кожуха 6 на его стенке и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса 4 постоянных магнитов 41.

Виброопора во втором варианте исполнения (фиг. 4) содержит диск 1, на котором установлен виброизолируемый объект 2, под диском последовательно расположены крышка 3, корпус 4, цилиндрический элемент 5 и кожух 6. В центре основания корпуса 4 выполнено сквозное отверстие 7. На расстоянии от центральной оси в цилиндрическом корпусе 4 по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия 8, образующие установочные цилиндрические выступы 9 сверху основания корпуса 4, а на периферии основания корпуса 4 сверху него выполнен кольцевой установочный паз 10. Корпус 4 соединен с крышкой 3 разъемным соединением 11. В центре крышки 3 соосно центральному отверстию 7 нижнего основания корпуса 4 выполнено сквозное отверстие 12, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз 13 снизу крышки 3 соосно ступенчатым отверстиям 8 на основании корпуса 4. На периферии крышки 3 выполнены ступенчатые отверстия 14, соосные кольцевому пазу 10 основания корпуса 4 и образующие установочные цилиндрические выступы 15 снизу крышки. В кольцевые пазы 10, 13 и цилиндрические выступы 9, 15 крышки 3 и корпуса 4 установлены упруго-разгрузочные модули 16. Упруго-разгрузочные модули 16 состоят из направляющих полых вертикальных трубок 17 с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами 18. Сферическими упругодемпфирующими элементами 18 поджаты верхними толкателями 19 и нижними толкателями 20 через ступенчатые отверстия 14 крышки 3 и ступенчатые отверстия 8 корпуса 4. Верхние толкатели 19 установлены в сквозные ступенчатые отверстия 21 диска 1 и выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатия упругодемпфирующих элементов сферической формы 18 за счет вылета Д толкателя 19 в направляющую вертикальную трубку 17. Нижние толкатели 20 установлены в цилиндрическом элементе 5 и зафиксированы с помощью винтовых соединений 22. Снизу цилиндрического элемента 5 с наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения 23, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы 24, снизу упирающиеся во внутренний угол 25 внешнего цилиндрического кожуха 6. Между цилиндрическим элементом 5 и корпусом 4 соосно установлен упругий цилиндрический элемент 26, выполненный, например, из резины. В центральных отверстиях крышки 3, корпуса 4 и цилиндрического элемента 5 установлен стержень 27. Стержень 27 имеет установочный цилиндрический выступ 28 со стороны нижнего торца. Кожух 6 выполнен на высоту корпуса 4 с центральным сквозным ступенчатым отверстием 29, в котором посредством установочного цилиндрического выступа 30 закреплен с помощью разъемного соединения, например, соединения с натягом, стержень 27. Стержень 27 выполнен из металла или диамагнитного материала и содержит цилиндрическую полость 31 в верхней части. Полость 31 заполнена магнитореологической жидкостью 42 и герметично закрыта пробкой 43. В полость 31 установлен закрепленный резьбовым соединением 32 на диске 1 шток 33. Шток 33 выполнен из металла или диамагнитного материала. В полости 31 закреплена система 34, формирующая магнитное поле, выполненная в виде магнитожидкостной пружины (фиг. 5). Система 34, формирующая магнитное поле, состоит из магнитореологической жидкости 42 и трех постоянных магнитов, например, ферритовых: верхнего 35, центрального 36 и нижнего 37. Магниты 35, 36, 37 установлены одноименными полюсами друг к другу. Магниты 35, 36, 37 изолированы от магнитореологической жидкости 42 гидроизоляционной пленкой 44. Верхний постоянный магнит 35 и нижний постоянный магнит 37 закреплены в полости 31 с помощью пружинных упорных колец 38. Центральный магнит 36 закреплен на штоке 33. Система линейной электрогенерации 39 состоит из катушек возбуждения 40, установленных внутри кожуха 6 на его стенке и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса 4 постоянных магнитов 41.

Виброопора в третьем варианте исполнения (фиг. 6) содержит диск 1, на котором установлен виброизолируемый объект 2, под диском последовательно расположены крышка 3, корпус 4, цилиндрический элемент 5 и кожух 6. В центре основания корпуса 4 выполнено сквозное отверстие 7. На расстоянии от центральной оси в цилиндрическом корпусе 4 по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия 8, образующие установочные цилиндрические выступы 9 сверху основания корпуса 4, а на периферии основания корпуса 4 сверху него выполнен кольцевой установочный паз 10. Корпус 4 соединен с крышкой 3 разъемным соединением 11. В центре крышки 3 соосно центральному отверстию 7 нижнего основания корпуса 4 выполнено сквозное отверстие 12, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз 13 снизу крышки 3 соосно ступенчатым отверстиям 8 на основании корпуса 4. На периферии крышки 3 выполнены ступенчатые отверстия 14, соосные кольцевому пазу 10 основания корпуса 4 и образующие установочные цилиндрические выступы 15 снизу крышки. В кольцевые пазы 10, 13 и цилиндрические выступы 9, 15 крышки 3 и корпуса 4 установлены упруго-разгрузочные модули 16. Упруго-разгрузочные модули 16 состоят из направляющих полых вертикальных трубок 17 с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами 18. Сферическими упругодемпфирующими элементами 18 поджаты верхними толкателями 19 и нижними толкателями 20 через ступенчатые отверстия 14 крышки 3 и ступенчатые отверстия 8 корпуса 4. Верхние толкатели 19 установлены в сквозные ступенчатые отверстия 21 диска 1 и выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатая упругодемпфирующих элементов сферической формы 18 за счет вылета Δ толкателя 19 в направляющую вертикальную трубку 17. Нижние толкатели 20 установлены в цилиндрическом элементе 5 и зафиксированы с помощью винтовых соединений 22. Снизу цилиндрического элемента 5 с наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения 23, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы 24, снизу упирающиеся во внутренний угол 25 внешнего цилиндрического кожуха 6. Между цилиндрическим элементом 5 и корпусом 4 соосно установлен упругий цилиндрический элемент 26, выполненный, например, из резины. В центральных отверстиях крышки 3, корпуса 4 и цилиндрического элемента 5 установлен стержень 27. Стержень 27 имеет установочный цилиндрический выступ 28 со стороны нижнего торца. Кожух 6 выполнен на высоту корпуса 4 с центральным сквозным ступенчатым отверстием 29, в котором посредством установочного цилиндрического выступа 30 закреплен с помощью разъемного соединения, например, соединения с натягом, стержень 27. Стержень 27 выполнен из металла или диамагнитного материала и содержит цилиндрическую полость 31 в верхней части. Полость 31 заполнена магнитореологической жидкостью 42 и герметично закрыта пробкой 43. В полость 31 установлен шток 33. Шток 33 выполнен из металла или диамагнитного материала. В полости 31 закреплена система 34, формирующая магнитное поле (фиг. 7). Система 34, формирующая магнитное поле состоит из переменного магнита 45 с, по меньшей мере, одним дросселирующим каналом 46, позволяющим свободно перемещаться содержащейся в полости магнитореологической жидкости 42 между верхним и нижним торцами переменного магнита 45. В штоке 33 выполнен канал 47, предназначенный для размещения кабелей электропитания переменного магнита 45. Система линейной электрогенерации 39 состоит из катушек возбуждения 40, установленных внутри кожуха 6 на его стенке и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса 4 постоянных магнитов 41. С внутренней стороны кожуха 6 установлен оптический датчик 48, фиксирующий виброперемещения корпуса 4. Управление переменным магнитом 45 выполняется устройством 49, позволяющим автоматически регулировать подачу тока на переменный магнит 45 в зависимости от показаний оптического датчика 48. Аккумулятор 50 служит для накопления вырабатываемой системой линейной электрогенерации 39 энергии, а также электропитания переменного магнита 45.

Виброопора в первом варианте исполнения работает следующим образом. Гашение колебаний в вертикальном направлении определяется работой сферических упругодемпфирующих элементов 18 и 24 и работой магнитной системы 34, выполненной в виде магнитной пружины.

Упругодемпфирующие элементы 18 и 24 воспринимают и рассеивают вибрационные нагрузки различных векторов от колебаний виброизолируемого объекта 2, тем самым, изолируя их. При воздействии рабочей части толкателей 19, 20 на элементы 18, они деформируются в поперечном направлении, приобретая эллиптическую форму. За счет возможности изменения вылета Δ верхних толкателей 19 в направляющие трубки 17 можно изменять начальное поджатие сферических упругодемпфирующих элементов 18, что изменяет жесткость упругодемпфирующих элементов 18. За счет изменения жесткости упругодемпфирующих элементов 18 можно изменять противодействующую возмущающему воздействию силу упругости и регулировать характеристики демпфирования пассивной системы, тем самым, увеличивая или уменьшая их.

Процесс демпфирования магнитной системой 34 осуществляется по принципу магнитной пружины. В исходном состоянии подвижная часть штока 33 с магнитом 36 уравновешивается относительно неподвижной части магнитов 35, 37 главным образом вследствие сил магнитного взаимодействия (отталкивания) магнитов 35, 36, 37. При работе устройства воспринятое внешнее возмущение вызывает принудительное вибросмещение штока 33 с постоянным магнитом 36 относительно неподвижных магнитов 35, 37 и передачи ему силового импульса, что увеличивает силы их магнитного взаимодействия (отталкивания), препятствующие этому перемещению. При смещении магнитов друг относительно друга сила введенных во взаимодействие магнитов 35, 36, 37 стремится вернуть смещаемый магнит 36 и, соответственно, смещаемую конструкцию в исходное положение.

При дальнейшем нагружении системы 34, а значит и при дальнейшем перемещении штока 33 и магнита 36, увеличиваются силы магнитного сопротивления (отталкивания) магнитов 35, 36, 37 до достижения допустимого зазора между одноименными полюсами магнитами 35 и 36, 36 и 37. Гашение колебаний происходит за счет взаимодействия магнитных полей, в результате отсутствует контакт между составляющими частями магнитной системы 34, что минимизирует механическое взаимодействие и уменьшает износ. В результате реализована возможность изменения демпфирующих характеристик виброопоры, что позволяет осуществить гашение широкого спектра колебаний.

Значительная часть энергии идет на работу сил упругости в материале упругих элементов 18, сил трения между самими элементами 18, между сферическими элементами 18 о поверхность направляющей трубки 17, а также на работу магнитной системы 34.

Система линейной электрогенерации 39 позволяет преобразовывать механическую энергию перемещений в электрическую. Система линейной электрогенерации 39 работает по принципу электромагнитной индукции. Перемещение постоянных магнитов 41 по отношению к катушке 40, изменяет магнитный поток, проходящий через катушку 40, и, таким образом, индуцирует поток в электрический ток, который может быть использован в дальнейшем для питания дополнительных приборов.

Виброопора во втором варианте исполнения работает следующим образом. Гашение колебаний в вертикальном направлении определяется работой сферических упругодемпфирующих элементов 18 и 24 и работой магнитной системы 34, выполненной в виде магнитожидкостной пружины.

Упругодемпфирующие элементы 18 и 24 воспринимают и рассеивают вибрационные нагрузки различных векторов от колебаний виброизолируемого объекта 2, тем самым, изолируя их. При воздействии рабочей части толкателей 19, 20 на элементы 18, они деформируются в поперечном направлении, приобретая эллиптическую форму. За счет возможности изменения вылета Д верхних толкателей 19 в направляющие трубки 17 можно изменять начальное поджатие сферических упругодемпфирующих элементов 18, что изменяет жесткость упругодемпфирующих элементов 18. За счет изменения жесткости упругодемпфирующих элементов 18 можно изменять противодействующую возмущающему воздействию силу упругости и регулировать характеристики демпфирования пассивной системы, тем самым, увеличивая или уменьшая их.

Процесс демпфирования магнитной системой 34 осуществляется по принципу магнитожидкостной пружины. В исходном состоянии подвижная часть штока 33 с магнитом 36 уравновешивается относительно неподвижной части магнитов 35, 37 главным образом вследствие сил магнитного взаимодействия (отталкивания) магнитов 35, 36, 37. При работе устройства воспринятое внешнее возмущение вызывает принудительное вибросмещение штока 33 с постоянным магнитом 36 относительно неподвижных магнитов 35, 37 и передачи ему силового импульса, что увеличивает силы их магнитного взаимодействия (отталкивания), препятствующие этому перемещению. При смещении магнитов друг относительно друга сила введенных во взаимодействие магнитов 35, 36, 37 стремится вернуть смещаемый магнит 36 и, соответственно, смещаемую конструкцию в исходное положение.

При дальнейшем нагружении системы 34, а значит и при дальнейшем перемещении штока 33 и магнита 36, увеличиваются силы магнитного сопротивления (отталкивания) магнитов 35, 36, 37 до достижения допустимого зазора между одноименными полюсами магнитами 35 и 36, 36 и 37. Гашение колебаний происходит за счет взаимодействия магнитных полей, в результате отсутствует контакт между составляющими частями магнитной системы 34, что минимизирует механическое взаимодействие и уменьшает износ.

Процесс демпфирования осуществляется также за счет вязкого взаимодействия штока 33 с магнитной жидкостью 42, который находится в изменяющемся магнитном поле постоянных магнитов 35, 36, 37. За счет действия магнитного поля постоянных магнитов магнитореологическая жидкость 42 изменяет свои реологические свойства, в частности, вязкость. В результате реализована возможность изменения демпфирующих характеристик виброопоры, что позволяет осуществить гашение широкого спектра колебаний.

Значительная часть энергии идет на работу сил упругости в материале упругих элементов 18, сил трения между самими элементами 18, между сферическими элементами 18 о поверхность направляющей трубки 17, а также на работу магнитной системы 34.

Система линейной электрогенерации 39 позволяет преобразовывать механическую энергию перемещений в электрическую. Система линейной электрогенерации 39 работает по принципу электромагнитной индукции. Перемещение постоянных магнитов 41 по отношению к катушке 40, изменяет магнитный поток, проходящий через катушку 40, и, таким образом, индуцирует поток в электрический ток, который может быть использован в дальнейшем для питания дополнительных приборов.

Виброопора в третьем варианте исполнения работает следующим образом. Гашение колебаний в вертикальном направлении определяется работой сферических упругодемпфирующих элементов 18 и 24 и работой магнитной системы 34.

Упругодемпфирующие элементы 18 и 24 воспринимают и рассеивают вибрационные нагрузки различных векторов от колебаний виброизолируемого объекта 2, тем самым, изолируя их. При воздействии рабочей части толкателей 19, 20 на элементы 18 они деформируются в поперечном направлении, приобретая эллиптическую форму. За счет возможности изменения вылета Δ верхних толкателей 19 в направляющие трубки 17 можно изменять начальное поджатие сферических упругодемпфирующих элементов 18, что изменяет жесткость упругодемпфирующих элементов 18. За счет изменения жесткости упругодемпфирующих элементов 18 можно изменять противодействующую возмущающему воздействию силу упругости и регулировать характеристики демпфирования пассивной системы, тем самым, увеличивая или уменьшая их.

Процесс демпфирования осуществляется также за счет работы магнитной системы 34. Приложенное к штоку 33 усилие на режиме «сжатие» заставляет перемещаться шток 33 с переменным магнитом 45 вдоль центральной оси по направлению к нижнему элементу 5, что сопровождается перетеканием магнитореологической жидкости 42 через дросселирующиее каналы 46 из одной полости в другую. Степень вязкости магнитореологической жидкости 42 регулируется с помощью тока, протекающего по обмотке переменного магнита 45, чем достигается изменение силы вязкого сопротивления, развиваемой магнитной системой 34. Подвод напряжения к обмотке переменного магнита 45 осуществляется через контакты в канале 47, выведенные наружу через отверстие в штоке 33. Управление силой гидравлического сопротивления демпфера осуществляется посредством устройства управления 49, выполненного на аналоговых или микропроцессорных элементах. При управлении гидравлическим сопротивлением устройство управления может учитывать информацию, поступающую от датчика 48 об ускорении защищаемого объекта и опорной поверхности. При отсутствии датчика 48 переменный магнит 45 будет работать в режиме постоянного магнита, тем самым, обеспечивая гашение колебаний. Аккумулятор 50 служит для накопления вырабатываемой электроэнергии с помощью обмотки 40 и постоянных магнитов 41, необходимой для питания магнитной системы 34 и другого сопутствующего оборудования. В результате происходит гашение колебаний. Тем самым реализована возможность изменения демпфирующих характеристик виброопоры, что позволяет осуществить гашение широкого спектра колебаний.

Значительная часть энергии идет на работу сил упругости в материале упругих элементов 18, сил трения между самими элементами 18, между сферическими элементами 18 о поверхность направляющей трубки 17, а также на работу магнитной системы 34.

Система линейной электрогенерации 39 позволяет преобразовывать механическую энергию перемещений в электрическую. Система линейной электрогенерации 39 работает по принципу электромагнитной индукции. Перемещение постоянных магнитов 41 по отношению к катушке 40, изменяет магнитный поток, проходящий через катушку 40, и, таким образом, индуцирует поток в электрический ток, который может быть использован в дальнейшем для питания дополнительных приборов или устройства управления 49.

Таким образом, техническим результатом предлагаемой группы изобретений является создание эффективной виброопоры путем ее конструктивного усовершенствования, расширяющего ее эксплуатационные и функциональные возможности, увеличивающего ее надежность, в частности, за счет включения активной системы в пассивную систему виброгашения, выполненной в виде магнитной или магнитожидкостной системы, что исключает повышенный износ упругодемпфирующих элементов, а также улучшающего демпфирующие характеристики виброопоры за счет возможности регулирования жесткости упруго-демпфирующих элементов посредством резьбовых толкателей и создания возможности автономной работы виброопоры посредством системы линейной электрогенерации.

Группа изобретений относится к машиностроению. Виброопора содержит диск, крышку, корпус, цилиндрический элемент и кожух. В корпусе выполнены цилиндрические выступы и кольцевой паз, в которые установлены направляющие полые вертикальные трубки с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами, поджатыми толкателями. По центру диска, крышки, корпуса, цилиндрического элемента и кожуха выполнены сквозные отверстия, в которые установлен стержень, закрепленный с помощью цилиндрического выступа в кожухе. Верхние толкатели выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатая упругодемпфирующих элементов сферической формы за счет вылета Δ толкателя в направляющую вертикальную трубку. Стержень содержит цилиндрическую полость, в которой закреплен шток и установлена система, формирующая магнитное поле, выполненная в виде магнитной пружины. Также заявлены вариант выполнения устройства с магнитной системой, выполненной в виде магнитожидкостной пружины, и вариант выполнения устройства с магнитной системой, состоящей из магнитореологической жидкости и переменного магнита с как минимум одним дросселирующим каналом, позволяющим свободно перемещаться магнитореологической жидкости. Обеспечивается возможность автономной работы виброопоры, а также повышение ее надежности и улучшение демпфирующих характеристик. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Виброопора, содержащая диск, выполненный с возможностью установки на нем виброизолируемого объекта, под диском последовательно расположены крышка, корпус, цилиндрический элемент и кожух, причем в центре основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от центра по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия, образующие установочные цилиндрические выступы сверху основания корпуса, а на периферии основания корпуса сверху него выполнен кольцевой установочный паз, корпус соединен с крышкой разъемным соединением, в центре крышки соосно центральному отверстию основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз снизу крышки соосно ступенчатым отверстиям в основании корпуса, а на периферии крышки выполнены ступенчатые отверстия, соосные кольцевому пазу основания корпуса и образующие установочные цилиндрические выступы снизу крышки, в кольцевые пазы и цилиндрические выступы крышки и корпуса установлены упруго-разгрузочные модули, состоящие из направляющих полых вертикальных трубок с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами, поджатыми верхними и нижними толкателями через ступенчатые отверстия крышки и корпуса соответственно, причем верхние толкатели установлены в сквозные ступенчатые отверстия диска, а нижние толкатели установлены в цилиндрическом элементе и зафиксированы с помощью винтовых соединений, снизу цилиндрического элемента на наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы, снизу упирающиеся во внутренний угол кожуха, между цилиндрическим элементом и корпусом соосно установлен упругий цилиндрический элемент, а в центральных отверстиях крышки, корпуса и цилиндрического элемента установлен стержень, отличающаяся тем, что стержень имеет установочный цилиндрический выступ со стороны нижнего торца, верхние толкатели выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатия упругодемпфирующих элементов сферической формы за счет вылета Δ толкателя в направляющую вертикальную трубку, кожух выполнен на высоту корпуса с центральным сквозным ступенчатым отверстием, в котором посредством установочного цилиндрического выступа закреплен с помощью разъемного соединения стержень, содержащий цилиндрическую полость в верхней части, в полость установлен закрепленный резьбовым соединением на диске шток, в полости закреплена система, формирующая магнитное поле, состоящая из верхнего, центрального и нижнего постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами друг к другу, причем верхний и нижний магниты закреплены в полости с помощью пружинных упорных колец, а центральный магнит закреплен на штоке.

2. Виброопора по п. 1, отличающаяся тем, что стержень выполнен из диамагнитного материала.

3. Виброопора по п. 1, отличающаяся тем, что шток выполнен из диамагнитного материала.

4. Вибропора по п. 1, отличающаяся тем, что включает систему линейной электрогенерации, состоящую из катушек возбуждения, установленных внутри кожуха на его стенке, и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса постоянных магнитов.

5. Виброопора, содержащая диск, выполненный с возможностью установки на нем виброизолируемого объекта, под диском последовательно расположены крышка, корпус, цилиндрический элемент и кожух, причем в центре основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от центра по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия, образующие установочные цилиндрические выступы сверху основания корпуса, а на периферии основания корпуса сверху него выполнен кольцевой установочный паз, корпус соединен с крышкой разъемным соединением, в центре крышки соосно центральному отверстию основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз снизу крышки соосно ступенчатым отверстиям в основании корпуса, а на периферии крышки выполнены ступенчатые отверстия, соосные кольцевому пазу основания корпуса и образующие установочные цилиндрические выступы снизу крышки, в кольцевые пазы и цилиндрические выступы крышки и корпуса установлены упруго-разгрузочные модули, состоящие из направляющих полых вертикальных трубок с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами, поджатыми верхними и нижними толкателями через ступенчатые отверстия крышки и корпуса соответственно, причем верхние толкатели установлены в сквозные ступенчатые отверстия диска, а нижние толкатели установлены в цилиндрическом элементе и зафиксированы с помощью винтовых соединений, снизу цилиндрического элемента на наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы, снизу упирающиеся во внутренний угол кожуха, между цилиндрическим элементом и корпусом соосно установлен упругий цилиндрический элемент, а в центральных отверстиях крышки, корпуса и цилиндрического элемента установлен стержень, отличающаяся тем, что стержень имеет установочный цилиндрический выступ со стороны нижнего торца, верхние толкатели выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатия упругодемпфирующих элементов сферической формы за счет вылета Δ толкателя в направляющую вертикальную трубку, кожух выполнен на высоту корпуса с центральным сквозным ступенчатым отверстием, в котором посредством установочного цилиндрического выступа закреплен с помощью разъемного соединения стержень, содержащий цилиндрическую полость в верхней части, заполненную магнитореологической жидкостью, в полость установлен закрепленный резьбовым соединением на диске шток, в полости закреплена система, формирующая магнитное поле, состоящая из верхнего, центрального и нижнего постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами друг к другу, причем верхний и нижний магниты закреплены в полости с помощью пружинных упорных колец, а центральный магнит закреплен на штоке.

6. Виброопора по п. 5, отличающаяся тем, что стержень выполнен из диамагнитного материала.

7. Виброопора по п. 5, отличающаяся тем, что шток выполнен из диамагнитного материала.

8. Виброопора по п. 5, отличающаяся тем, что полость стержня герметично закрыта пробкой с верхнего торца.

9. Виброопора по п. 5, отличающаяся тем, что включает систему линейной электрогенерации, состоящую из катушек возбуждения, установленных внутри кожуха на его стенке, и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса постоянных магнитов.

10. Виброопора по п. 5, отличающаяся тем, что магниты изолированы от магнитореологической жидкости гидроизоляционной пленкой.

11. Виброопора, содержащая диск, выполненный с возможностью установки на нем виброизолируемого объекта, под диском последовательно расположены крышка, корпус, цилиндрический элемент и кожух, причем в центре основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от центра по окружности выполнены сквозные ступенчатые отверстия, образующие установочные цилиндрические выступы сверху основания корпуса, а на периферии основания корпуса сверху него выполнен кольцевой установочный паз, корпус соединен с крышкой разъемным соединением, в центре крышки соосно центральному отверстию основания корпуса выполнено сквозное отверстие, на расстоянии от которого выполнен кольцевой паз снизу крышки соосно ступенчатым отверстиям в основании корпуса, а на периферии крышки выполнены ступенчатые отверстия, соосные кольцевому пазу основания корпуса и образующие установочные цилиндрические выступы снизу крышки, в кольцевые пазы и цилиндрические выступы крышки и корпуса установлены упруго-разгрузочные модули, состоящие из направляющих полых вертикальных трубок с помещенными внутрь сферическими упругодемпфирующими элементами, поджатыми верхними и нижними толкателями через ступенчатые отверстия крышки и корпуса соответственно, причем верхние толкатели установлены в сквозные ступенчатые отверстия диска, а нижние толкатели установлены в цилиндрическом элементе и зафиксированы с помощью винтовых соединений, снизу цилиндрического элемента на наружной поверхности выполнен паз прямоугольного сечения, в котором по окружности установлены сферические упругодемпфирующие элементы, снизу упирающиеся во внутренний угол кожуха, между цилиндрическим элементом и корпусом соосно установлен упругий цилиндрический элемент, а в центральных отверстиях крышки, корпуса и цилиндрического элемента установлен стержень, отличающаяся тем, что стержень имеет установочный цилиндрический выступ со стороны нижнего торца, верхние толкатели выполнены в виде резьбовых настроечных поршней с возможностью регулировки величины поджатия упругодемпфирующих элементов сферической формы за счет вылета Δ толкателя в направляющую вертикальную трубку, кожух выполнен на высоту корпуса с центральным сквозным ступенчатым отверстием, в котором посредством установочного цилиндрического выступа закреплен с помощью разъемного соединения стержень, содержащий цилиндрическую полость в верхней части, заполненную магнитореологической жидкостью, в полость установлен закрепленный резьбовым соединением на диске шток, в полости закреплена система, формирующая магнитное поле, состоящая из переменного магнита с по меньшей мере одним дросселирующим каналом, позволяющим свободно перемещаться содержащейся в полости магнитореологической жидкости между верхним и нижним торцами переменного магнита, при этом в штоке выполнен канал, предназначенный для размещения в нем кабелей электропитания переменного магнита.

12. Виброопора по п. 11, отличающаяся тем, что стержень выполнен из диамагнитного материала.

13. Виброопора по п. 11, отличающаяся тем, что шток выполнен из диамагнитного материала.

14. Виброопора по п. 11 отличающаяся тем, что включает систему линейной электрогенерации, состоящую из катушек возбуждения, установленных внутри кожуха на его стенке, и концентрично установленных на внешней стороне стенки корпуса постоянных магнитов.

15. Виброопора по п. 14, отличающаяся тем, что питание переменного магнита обеспечивается системой линейной электрогенерации.

16. Виброопора по п. 11, отличающаяся тем, что с внутренней стороны кожуха установлен оптический датчик, фиксирующий виброперемещения корпуса.

17. Виброопора по п. 16, отличающаяся тем, что управление переменным магнитом выполняется устройством, позволяющим автоматически регулировать подачу тока на переменный магнит в зависимости от показаний оптического датчика.