Опора прибора Советский патент 1992 года по МПК G01R1/00 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к приборам, в которых подвижная часть совершает колебательное или вращательное движение относительно установленного в корпусе подпятника, например к счетчикам электрической энергии, узлам гироскопических приборов и устройств и т, д.

Известны конструкции опор на кернах, содержащие керн, выполненный заодно целое с осью или отдельно, и подпятник со сферической поверхностью под острие керна, завальцованный в винт, перемещающийся в осевом направлении для регулировки осевого зазора.

Однако такие жесткие конструкции опор не позволяют защитить прибор от действия ударов и вибраций, смягчить внешние воздействия, что приводит к низкой виброустойчивости приборов. Кроме того, такие

опоры имеют большие потери на трение, что приводит к уменьшению чувствительности и стабильности показаний прибора, к быстрому износу опор, особо проявляющемуся в электросчетчиках, где ротор работает в режимах вращения.

Известны также конструкции опор, выполненные в корпусе и содержащие подпятник со сферической поверхностью под острие керна, завальцованный в держатель, опирающийся на цилиндрическую спиральную пружину, смягчающую действие на прибор ударов и вибраций.

Однако известная опора предусматривает упругое крепление подпятника на цилиндрической спиральной пружине. Естественно, что установленный на такой опоре прибор представляет собой колебательную систему, собственная частота которой определяется массой прибора и

XI

сл

00 СЛ

о

го

продольной жесткостью пружины опоры. Поэтому при внешних вибрационных воздействиях на прибор с данной частотой - кинематическом возбуждении колебаний или внутренних вибрационных воздействиях, источником которых является сам прибор - инерционном возбуждении (при вращении ротора прибора в случае малейшего разбаланса ротора такое возбуждение обязательно появляется), возникают резонансные колебания установленного на опоре прибора, что обусловливает низкую зиброустойчивость данной конструкции.

Цель изобретения - повышение виброустойчивости прибора на опорах.

Поставленная цель достигается тем, что в опоре прибора, содержащей выполненные в корпусе подпятник, закрепленный в держателе, регулировочный винт, установленный в резьбовом отверстии корпуса, и цилиндрическую спиральную пружину, размещенную между винтом и держателем, опора снабжена установочным винтом, выполненным с асимметрией относительно продольной оси, часть которого ввернута в контактирующую с держателем сторону цилиндрической спиральной пружины, а оставшаяся часть свободно размещена в глухом отверстии, выполненном в держателе.

Таким образом, в предлагаемой конструкции опоры при возникновении резонансных колебаний на винт в результате его асимметрии в поперечной плоскости начинает действовать закручивающий момент, имеющий постоянную составляющую в одну из сторон по вертикали. Поэтому в зависимости от своей ориентации винт или вкручивается в пружину, или выкручивается из нее, изменяя тем самым продольную жесткость пружины и, следовательно, собственную частоту колебательной системы прибор - пружина, что приводит к автоматическому уходу колебательной системы от резонансного режима.

На чертеже схематически изображена предлагаемая опора прибора с разрезом по плоскости симметрии.

Опора прибора содержит выполненные в корпусе 1 подпятник 2, завальцованный в держатель 3, регулировочный винт 4, установленный в резьбовом отверстии 5 корпуса 1, цилиндрическую спиральную пружину б, зажатую между винтом 4 и держателем 3, установочный винт 7, выполненный с асимметрией относительно продольной оси, часть которого ввернута в контактирующую с держателем 3 сторону цилиндрической спиральной пружины 6, а оставшаяся часть свободно размещена в глухом отверстии 8,

выполненном в держателе 3. При этом осевая асимметрия винта 7 достигнута выполнением в нем сквозного отверстия 9, ось которого параллельна продольной оси винта 7 и смещена относительно данной оси.

Опора прибора работает следующим образом.

При воздействии на прибор возмущающих вибраций в случае, если частота вибраций не совпадает с собственной частотой вертикальных колебаний ш установленного на опоре прибора, работа прибора происходит в обычном режиме без возникновения невиброустойчивости (как известно

(О Vc/m где с - продольная жесткость пружины; m - масса установленного на опоре прибора). При совпадении частоты внешних воздействий с собственной частотой системы прибор - пружина возникают интенсивные резонансные колебания в вертикальном направлении прибора вместе с подвижной частью опоры: подпятником 2 с держателем 3, пружиной 6 и частично ввернутым в нее установочным винтом 7. Однако

винт 7 выполнен с асимметрией относительно продольной оси, т. е. с эксцентриситетом в поперечной плоскости. Поэтому при возникновении его продольных колебаний за счет связей, обусловленных статической неуравновешенностью винта, к винту будут прикладываться вращающие инерционные моменты вокруг его продольной оси. Это явление довольно хорошо известно из динамики приборов, где оно является вредным,

так как при одном направлении колебаний завязывает все остальные формы колебаний при наличии поперечной неуравновешенности возникают при продольных колебаниях крутильные колебания подвижной части вокруг оси вращения). Естественно, что за период воздействия внешних возмущений половину периода вращающий момент действует на винт 7 в одном направлении (например, по часовой стрелке), а вторую половину периода - в другом направлении (против часовой стрелки). При заданном внешнем возмущении направление закручивающих моментов в течение периода зависит от начального положения

винта 7, а именно от ориентации сквозного

отверстия 9, обусловливающего дебаланс

винта 7 относительно его продольной оси,

т. е, от знака поперечного эксцентриситета.

Теперь объясним, почему происходит

заворачивание-выворачивание винта 7 в пружину 6. В одну половину периода внешних воздействий продольное движение прибора на пружине происходит вверх, силы инерции частично компенсируют силу тяжести прибора, пружина разжимается, трение в резьбе ввернутого в пружину винта минимально, и вращающий момент, действующий на винт 7 за эту половину периода вызывает интенсивный поворот винта в резьбе, т. е. в винтах пружины 6. Во вторую половину периода наоборот силы инерции складываются с силой тяжести, пружина сжимается, трение в резьбе максимальное, и вращающий момент за данную половину периода практически не приводит к поворо- ту винта в витках пружины 6. Очевидно, что за период внешнего воздействия винт 7 немного ввернется или вывернется из пружины 6, в следующий период - также, т. е. автоматически будет происходить или заво- рачивание, или выворачивание винта 7. Что именно будет происходить - заворачивание или выворачивание (для принципа действия опоры это безразлично) зависит, от начальной ориентации, неуравновешенности отно- сительно продольной оси винта: если в половину периода, когда прибор движется вверх, вращающий момент действует вокруг в направлении закручивания винта, то винт будет вворачиваться в пружину, в про- тивоположном случае - наоборот, будет выворачиваться из пружины.

При вворачивании-выворачивании винта 7 изменяется число рабочих витков пружины 6, т, е. часть витков включается-выключается, при этомсразуже изменяется продольная жесткость с пружины, а значит собственная частота (а системы прибор-пружина смещается на Aw в сторону уменьшения или увеличения (если винт вворачивается в пружину, часть витков выключается, а значит жесткость и частота увеличиваются). При изменении собственной частоты практически мгновенно происходит срыв резонансного режима, т. е. колебательная система сама уходит от резонансной частоты внешних возмущений.

Как показали расчеты и экспериментальные исследования для срыва резонанса достаточен поворот на часть оборота, что конечно обусловлено шагом резьбы, параметрами пружины и т. п. Если при уходе системы от резонанса через некоторое время частота внешних воздействий опять например изменится в ту же сторону, опять возникнет резонанс, опять ш изменится в ту же сторону на ДСУ . Таким образом, в случае изменения частоты внешних воздействий например в одну сторону винт также будет поворачиваться в одну сторону, вызы- вая уход частоты от резонанса. Так будет происходить до поворота винта на 180 градусов относительно начального положения,

когда неуравновешенность изменит знак относительно продольной оси винта. Далее в случае возникновения резонанса пинт начнет уходить от него поворотом п другую сторону. Таким образом, при любой совокупности внешних воздействий, с любым порядком возрастания-убывания частот винт 7 не будет полностью вворачиваться- выворачиваться, а будет просто поворачиватьсяотносительносвоегопервоначального положения в пределах половины оборота, т. е, не надо никаких ограничителей осевых перемещений винта 7 относительно витков пружины 5 - винт сам никуда не уйдет,

Как известно из теории колебаний, для ухода от резонансного режима смещение частоты Д« примерно должно быть равно ширине резонансного пика амплитудно-частотной характеристики колебательной системы. В свою очередь ширина резонансного пика определяется добротностью колебательной системы. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования для различных вариантов колебательных систем, которые могут образовывать различные типы приборов, установленные на предлагаемой опоре с различными характеристиками и конструктивно-технологическими параметрами элементов, показали, что смещение Аа) на 1 рад/с (0,16 Гц) в любом случае обеспечивает смещение колебательной системы с резонансного режима, т. е. устранение резонансных колебаний прибора на опоре. Для такою смещения собственной частоты при характеристиках типовых пружин, применяемых в известных опорах, достаточно вворачивание-заворачивание винта порядка шестой части - четверти оборота.

Предлагаемый метод устранения резо- нансов является универсальным и представляет собой принципиально новое направление в создании опор приборов.

Формула изобретения Опора прибора, содержащая корпус, в котором расположен подпятник, закрепленный в держателе соосио с ним, регулировочный винт, расположенный в резьбовом отверстии корпуса, и цилиндрическая спиральная пружина, размещенная между держателем и регулировочным винтом, отл ичающаяся тем, что, с целью повышения виброустойчивости прибора, она снабжена установочным винтом, выполненным со сквозным отверстием, ось

которого смещена относительно продольной оси и параллельно ей, в держателе выполнен паз, в котором размещена головка

установочного винта, резьбовая часть которого расположена в цилиндрической спиральной пружине.

Использование: область приборостроения, в частности счетчики электрической энергии, узлы гироскопических приборов и т. п. Сущность изобретения: опора содержит выполненные в корпусе подпятник, держатель, регулировочный винт в резьбовом отверстии корпуса, цилиндрическую спиральную пружину между винтом и держателем, установочный винт с асимметрией относительно продольной оси, часть которого ввернута в пружину, а оставшаяся часть свободно размещена в глухом отверстии в держателе. Осевая асимметрия установочного винта достигнута выполнением к нем сквозного отверстия, ось которого параллельна продольной оси винта и смещена относительно данной оси. 1 ил.

Л ужсг« /6паятб к depytЈctme.flto$ по ьсем контуру