Упругая подвеска Советский патент 1988 года по МПК F16F13/00 

со

00

00 ГС

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам гашения вибрации. Целью изобретения является повьшение эффективности виб////////// , роизоляции за счет создания кусочно- линейной характеристики, достигаемой за счет вьтолнения работающей на изгиб упругой .балки с концами, жестко закрепленными на основании 1, из двух частей (упругих элементов 2 и 3 установленных внахлест фрикционно по отношению друг к другу, и одна из которых предназначена для взаимодействия с объектом 4. Эффективность подвески сос.тоит в уменьшении интенсивности виброускорений защищаемого объекта на резонансных режимах при переменном частотном спектре нагру- жения, когда заранее вьщелить доминирующие частоты внешнего возбужде,ния не представляется возможным. .3 ил.. . i О)

fit

Фие.1

11

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам гашения вибрации.

: Целью изобретения является повы- щение эффективности виброизоляции ;за счет создания кусочно-линейной ;характеристики.

На фиг. 1 приведена принципиаль- ная схема упругой подвески; на 1ФИГ. 2 - упругая характеристика под- |вески} на фиг. 3 - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) виброускорений у защищаемого объекта в резонансной области частот (кривая 1 соответствуе г предлагаемому изобретению, кривая 2 - устройству-прототипу) .

Упругая подвеска содержит работающую на изгиб балку длиной f с концами, жестко закрепленными на основании 1, и выполненную из двух частей (упругих элементов) 2 и 3 длиной

л п

соответственно 1, ц, установленных внахлест ( + , t) фрикционно по I отношению друг к другу, и одна из 1которых, например 1, предназначена

I для взаимодействия с объектом 4. Подвеска работает следуюш м об1 разом.

При нагружении подвески, например i вследствие вибрации основания 1, I упругие элементы 2 и 3 изгибаются совместно, как показано пунктиром на фиг. 1, до тех пор, пока амплитуда колебаний защищаемого объекта 4 не превысит некоторой величины л 1 РО (К,+ К,), где К, К, - жесткост балок 2 и 3; Ро зависящее от вели- : чины нахлеста /( с/ t + ь) зна- : чение внешней силы, при котором бал- I ки 2 и 3 перестают взаимодействовать ; друг с другом. Смещению л, и значе- ; нию РО соответствует участок Оа на ; фиг. 2. Коэффициент жесткости упругой системы на этом участке К К, + К,.

Когда величина перемещения х за- ш;ищаемого объекта 4 становится равной (или несколько большей) и, упругие элементы 2 и 3 перестают взаи- модействовать друг с другом, Заш;ищае мый объект 4 при этом сохраняет t связь только с упругим элементом 2, вследствие чего перемещение х скачкообразно увеличивается от 5, до д (участок аЬ упругой характеристики на фиг. 2). Коэффициент жесткости К 5. упругой системы в указанном ин

12822

тервале перемещений ( обращается в нуль (К ii О), Отметим, что величина й определяется выражением /)j Р/К,.

При дальнейшем росте перемещения ;(() работает только упругий элемент 2. Поэтому коэффициент жесткости подвески в целом становится рав

ным

К и - (участок Ъс упругой характеристики на фиг. 2).

Обратное перемещение защищаемого объекта 4 (уменьшение х) происходит уже по прямому участку сО упругой

характеристики (коэффициент жесткости системы при этом остается неизменным и равным К ,71 К). При УЙ О упругие элементы 2 и 3 вновь начинают взаимодействовать друг с другом

и описанный вьщ1е процесс изменения эквивалентной жесткости упругой системы полностью повторяется в обратном направлении (у О).

Эффективность изобретения по

сравнению с устройством-прототипом иллюстрируется резонансными кривыми на фиг. 3. Резонансная кривая 1 соответствует предложенному техническо- му решению (ч/4 0,2 Кг/Кд 6),

а резонансная кривая 2 - прототипу (о)/л, 0,2i Kj/Кф 0,5). Приведенные резонансные кривые построены по результатам аналогового моделирования колебаний защищаемого объекта на АВМ прямых аналогий. По осям координат отложены относительные значе2 о

ния виброускорения у х/а tu

и частоты возбуждения ц)/ш , где соо

(У.+ К)/va - собственная частота

линеаризованной системы.

Анализ АЧХ позволяет установить следующее. В подвеске-прототипе мягкий характер упругой нелинейности проявляется лишь при относительно

небольших амплитудах колебаний (участок тп резонансной кривой 2). С ростом же максимального уровня виброускорений у колебания все более затягиваются в область высоких частот возбуждения w (участок k резонансной кривой 2) и упругая характеристика фактически становится жесткой. Поэтому известная упругая подвеска эффективна- лишь при относительно небольших внешних нагрузках, когда реализуется мягкая нелинейность, способствующая некоторому уменьшению резонансных виброускорений защищаемого объекта (по сравнению с линей

ным случаем). С ростом же интенсивности внешнего возмущения система неизбежно выходит на участок kt резонансной кривой и уровень виброускорений У защищаемого объекта резко возрастает. Помимо этого увеличивается и собственная частота колебаний (по сравнению с линейным случаем), что еще более ухудшает виброзащитные свойства системы.

В противоположность этому в предлагаемом техническом решении упругая характеристика является существенно мягкой (,7И К .(./К значительно

больше единицы), что соответствую щим образом отражается и на АЧХ виброускорений заш 1щаемото объекта (кривая 1) Вне зависимости от интенсивности, внешней нагрузки резонансная кривая резко смещена в область низких частот возбуждения (jj (по сравнению с собственной частотой ш). Само по себе данное обстоятельство благоприятно сказывается на эффективности сие- темы виброзащиты. Но вдобавок к этому значительно уменьшается и величина виброускорений у защищаемого объекта. Наибольщую опасность представляют резонансные колебания на ветвях fg и ее, реализация которых возможна лишь при существенно ненулевых на- чальньпс условиях (например, в случае резких внешних толчков). Однако особенность рассматриваемой нелинейной системы состоит в том, что указанные резонансные колебания (в случае их возбуждения) не смогут просуществовать более одного полупериода, поскольку при обратном ходе защищаемого объекта упругая характеристика становится линейной (сравнить участки ОаЪс и сЪО упругой характеристики на фиг. 2). Последнее обстоятельство приводит к бифуркации и к неизбежному срыву колебаний с резонансной ветви fg (или ее) на ветвь I

5

0

0

5

5

0

5

аЬ. Отметим также, что конструкция предложенной подвески допускает установку практически любых численных значений параметров /j,, , К, К, упругой характеристики. Это позволяет заранее ограничить на заданном уровне предельную величину виброускорений X защищаемого объекта путем надлежащего выбора параметров , сГ, К,, К2 на стадиях проектирования и расчета устройства.

Таким образом,, использование предлагаемой упругой подвески позволяет существенно уменьшить интенсивность виброускорений защищаемого объекта на резонансных режимах и тем самым повысить эффективность виброизоляции при переменном частотном спектре на- гружения, когда заранее выделить доминирующие частоты внешнего возбуж-- дения не представляется возможным. Качественно такие же результаты были получены и для другого варианта виброзащитной системы, когда внешняя нагрузка вида Р sintot приложена не к основанию 2, а к машине 4 (фиг. 1). В последнем случае использование предлагаемого изобретения позволяет существенно уменьшить силу давления на основание 2 на резонансных режимах .

Формула изобретения

Упругая подвеска для установки между объектом и основанием, содержащая работающую на изгиб упругую балку с концами, жестко закрепленными на основании, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности виброизоляции за счет создания кусочно-линейной характеристики, балка выполнена из двух частей, установленных внахлест фрикционно по отношению одна к другой.и одна из ко-. торых предназначена для взаимодействия с объектом.

Фи&2