ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ Российский патент 2023 года по МПК F16F15/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для снижения вибрации объектов различного назначения.

Уровень техники

Обзор литературных источников показал, что одним из средств борьбы с распространением вибраций по различным конструкциям является применение динамических гасителей вибрации - виброгасителей (Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении / С.П. Алексеев, A.M. Казаков, Н.Н. Колотилов. - М.: Машиностроение, 1970, стр. 134). Виброгаситель, настраиваемый на одну частоту, представляет собой массу (инерционный элемент), укрепленную на пружине (упругом элементе). Собственная частота такой дополнительной системы, присоединенной к главной, колеблющейся под влиянием возмущающей силы, должна быть равна частоте возмущающей силы. В этом случае присоединенная система приходит в резонансные колебания, а главная система, которую требуется успокоить, прекращает колебательное движение.

Известен взятый за прототип динамический гаситель вибрации с резиновой упругой связью - амортизаторами типа АКСС-400М и двумя грузами весом по 1850 кг (Судовые виброгасители / A.M. Алексеев, А.К. Сборовский. - Ленинград: Судпромгиз, 1962, стр. 67, рис. 31), настроенный на частоту собственных колебаний 1050 кол/мин (17,5 Гц), который применялся для уменьшения вибрации кормовой оконечности судна.

Недостатками данного динамического гасителя вибрации являются массогабаритные размеры, ограниченные возможности снижения частоты собственных колебаний гасителя в инфразвуковом диапазоне из-за превышения номинальной статической нагрузки на амортизаторы, снижение колебаний объекта только в вертикальном направлении.

Известны амортизаторы корабельные сварные со страховкой резинометаллические типа АКСС по ГОСТ 17053.1-80, ГОСТ РВ 9320-001-2008, ТУ 38 1051953-90 (Вибрации в технике, справочник в 6-ти томах. - Т. 6. Защита от вибрации и ударов / Под ред. К.В.Фролова. - М.: Машиностроение, 1981, стр. 205, рис. 27; Сайт АО «НИИРПИ» Санкт-Петербург - Каталог резинометаллических амортизаторов для оборудования и механизмов различных отраслей промышленности, стр. 4-6), предназначенные для виброизоляции и защиты от ударных воздействий на судах, двигателях. АКСС состоит из трех металлических частей (скоба, несущая планка-втулка, нижняя планка) и резинового массива. Типоряд данных амортизаторов изготавливается с применением унифицированной металлической арматуры и предназначен для восприятия номинальных статических нагрузок 98-3924 Н (10-400 кгс). Например, АКСС-25М ГОСТ 17053.1-80 - амортизатор на нагрузку 245 Н (25 кгс).

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая изобретением, - снижение амплитуды колебаний виброактивного оборудования в низкочастотном диапазоне.

Данная задача решается за счет того, что заявленный динамический гаситель вибрации с настройкой на требуемую частоту колебаний, состоит из упругого элемента, выполненного с возможностью закрепления на виброактивном объекте, и инерционного элемента, выполненного в виде пакета сменных грузов с отверстиями, и отличающийся тем, что в качестве упругого элемента используются амортизаторы сварные со страховкой типа АКСС, а инерционный элемент фиксируется гайками на резьбовой шпильке, прикрепленной к одному или нескольким упругим элементам.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами: на фиг. 1,а и фиг. 1,б показаны динамические гасители вибрации вертикальных колебаний, состоящие из амортизаторов типа АКСС работающие на растяжение и сжатие, соответственно; на фиг. 2 изображен динамический гаситель вибрации вертикальных колебаний, состоящий из одного каскада амортизаторов типа АКСС.

Осуществление изобретения

Динамический гаситель вибрации содержит инерционный элемент, состоящий из пакета отдельных сменных грузов (2) с центральными отверстиями, фиксирующимися гайками (5) на резьбовой шпильке (4), закрепленный на виброактивном объекте (3) посредством упругого элемента (1) в виде амортизаторов резинометаллических корабельных сварных со страховкой типа АКСС.

Настройка частоты собственных колебаний виброгасителей производится за счет изменения:

- общей массы сменных грузов (2) с центральными отверстиями, фиксирующимися гайками (5) на резьбовой шпильке (4), в пределах допустимой статической нагрузки для амортизаторов. Для уменьшения габаритных размеров груз (2) может быть изготовлен из свинца;

- количества или типа амортизаторов АКСС (1).

На фиг. 1 представлены динамические гасители вибрации вертикальных колебаний, состоящие из амортизаторов типа АКСС работающих на растяжение (а) и сжатие (б).

Динамический гаситель вибрации (фиг. 1,а) содержит два сдвоенных амортизатора типа АКСС (1) соединенных последовательно и закрепленных болтом к виброактивному объекту (3). Резьбовая шпилька (4) вкручивается в нижний амортизатор типа АКСС (1) для размещения пакета сменных грузов (2).

Общая динамическая (вибрационная) жесткость гасителя (фиг. 1,а):

где К - динамическая жесткость амортизатора типа АКСС, соответствующая деформации в вертикальном направлении.

Динамический гаситель вибрации (фиг. 1,б) содержит амортизатор типа АКСС (1) закрепленный на виброактивном объекте (3). Резьбовая шпилька (4) вкручивается в амортизатор типа АКСС (1) для размещения пакета сменных грузов (2) и проходит через отверстие в виброактивном объекте (3) с большим диаметром, чем диаметр шпильки (4), для исключения возникновения звукового моста (касания).

Общая динамическая (вибрационная) жесткость гасителя (фиг. 1,б):

К_общ=К,

где К - динамическая жесткость амортизатора типа АКСС, соответствующая деформации в вертикальном направлении.

На фиг. 2 представлен динамический гаситель вибрации вертикальных колебаний, состоящий из одного каскада амортизаторов АКСС расположенных параллельно и работающих на сжатие.

Динамический гаситель вибрации содержит четыре амортизатора АКСС (1) соединенных параллельно и закрепленных к виброактивному объекту (3) и к нижней плите (7) на которой размещен пакет сменных грузов (2) и верхняя плита (6). Нижняя (7) и верхняя (6) плиты со сменными грузами (2) скреплены резьбовыми шпильками (4) с гайками (5).

Общая динамическая (вибрационная) жесткость гасителя вибрации вертикальных колебаний (фиг. 2):

где К - динамическая жесткость амортизатора АКСС, соответствующая деформации в вертикальном направлении; i - количество амортизаторов.

Динамический гаситель вибрации работает следующим образом. Присоединенный виброгаситель к виброактивному объекту приходит в резонансные колебания, а колебательная система, которую требуется успокоить, прекращает колебательное движение, т.е. в любой момент времени упругая сила виброгасителя равна и противоположно направлена возмущающей силе. Следовательно, результирующая сила, действующая на виброактивный объект, будет равна нулю.

Динамический гаситель вибрации имеет максимальную эффективность снижения амплитуды колебаний при совпадении частоты собственных колебаний гасителя с частотой возмущающей силы при установке гасителя в места пучности колебаний. Диссипативные свойства резины амортизаторов обеспечивают потери вибрационной энергии.

Для снижения колебаний в широкополосных областях частот необходимо использовать группу динамических гасителей, резонансные области которых перекрывают друг друга.

В период длительной эксплуатации динамических гасителей вибрации упругие (жесткостные) свойства амортизаторов изменяются из-за старения резины, поэтому при разработке конструкторской документации необходимо предусматривать наличие запаса длины резьбовой шпильки для выполнения поднастройки гасителя за счет добавления груза.

Проведенные натурные испытания динамических гасителей вибрации на основе амортизаторов резинометаллических корабельных сварных со страховкой типа АКСС подтверждают эффективность предложенного технического решения. Эффективность испытанных динамических гасителей вибрации составила 10-15 дБ.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для снижения вибрации. Динамический гаситель вибрации с настройкой на требуемую частоту колебаний состоит из упругого элемента, выполненного с возможностью закрепления на виброактивном объекте, и инерционного элемента, выполненного в виде пакета сменных грузов с отверстиями. В качестве упругого элемента используются амортизаторы сварные со страховкой типа АКСС, а инерционный элемент фиксируется гайками на резьбовой шпильке, прикрепленной к одному или нескольким упругим элементам. Обеспечивается улучшение гашения вибраций. 3 ил.

Динамический гаситель вибрации с настройкой на требуемую частоту колебаний состоит из упругого элемента, выполненного с возможностью закрепления на виброактивном объекте, и инерционного элемента, выполненного в виде пакета сменных грузов с отверстиями, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента используются амортизаторы сварные со страховкой типа АКСС, а инерционный элемент фиксируется гайками на резьбовой шпильке, прикрепленной к одному или нескольким упругим элементам.