Виброизолирующая опора Советский патент 1992 года по МПК F16F15/03 

Изобретение относится к технике виброзащиты и может быть использовано для защиты различных объектов от вибрации.

Известна виброизолирующая опора, содержащая два последовательно установленных виброизолятора, в узле скрепления которых установлен динамический гаситель 1.

Недостатком этой виброизолирующей опоры является сильная зависимость эффекта динамического гашения вибрации от частоты. В связи с этим, использование известной виброизолирующей опоры для гашения нескольких составляющих вибрации даже с близкими частотами оказывается нецелесообразным, т.к. эффективное гашение осуществляется только той из них, частота которой совпадает с частотой настройки динамического гасителя.

Известна виброизолирующая опора, содержащая устанавливаемые между защищаемым и виброактивным объектами последовательно соединенные виброизолятор и регулятор фазы, включающий упругий элемент и скрепленные с его концами два управляемых динамических гасителя, формирователь регулирующих воздействий, подключенный к регулятору фазы 2. Эта виброизолирующая опора принята за прототип изобретения.

Недостатком виброизолирующей опоры-прототипа является ее сложность и пониженная эффективность в диапазоне вибрации. Первое обусловлено использованием в регуляторе фазы двух синхронно перестраиваемых динамических гасителей колебаний (являющихся достаточно сложными устройствами), второе - действием на защищаемым объект значительных сил, обусловленных резонансными колебаниями масс динамических гасителей по другим (кроме продольной оси опоры) направлениям.

Целью изобретения является повышение эффективности виброизоляции.

(f

С

V

Ј

с

с

Поставленная цель достигается тем, что в виброизолирующей опоре, содержащей установленные между защищаемым и виброактивным объектами последовательно соединенные виброизолятор и регулятор фазы, включающий массу, основной упругий элемент, установленный между виброактивным объектом и виброизолятором, и два дополнительных упругих элемента, и формирователь, подключенный к регул ято- ру фазы, дополнительные упругие элементы имеют одинаковую жесткость, соединены последовательно и предназначены для установки между виброактивным объектом и виброизолятором, масса установлена в ме- сте скрепления дополнительных упругих элементов, жесткости или дополнительных упругих элементов, или основного упругого элемента переменны, а при отключенном формирователе коэффициент демпфирова- ния Я и жесткость К дополнительных упругих элементов определены из соотношений

Л - лу.э

Ку э/Кви| Vi

Ку э/ Кви а

1/2 ;

Ку э/Кви

0 5 0

5

характеристики коэффициента передачи силы при отличных от заявляемых (выбраны для сравнения) параметрах; на фиг. 6 и 7 - амплитудно- и фазочастотные характеристики коэффициента передачи силы виброизолирующей системы с дополнительными упругими элементами с переменной жесткостью.

Предлагаемая виброизолирующая опора содержит установленные между виброактивным 1 и виброзащищаемым 2 объектами, регулятор 3 фазы и последовательно соединенный с ним виОроизолятор А. Регулятор фазы содержит основной упругий элемент 5 и два дополнительных последовательно соединенных упругих элемента 6 и 7, в узле скрепления которых установлена масса 0. К регулятору фазы подключен формирователь 9 регулирующих воздействий.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При-отключенном формирователе 9 регулирующих воздействий коэффициент передачи силы системы виброизоляции (фиг.1), выполненной с использованием заявляемой опоры, определяется функцией

Wf

FO

f (a , Кб , К7 , Ку.з Ле , Я , Ау.э Si)

Использование: в машиностроении, для защиты от вибраций различных объектов. Сущность изобретения: виброизолирующая опора содержит последовательно соединенные виброизолятор 4, регулятор 3 фазы и формирователь 9. Регулятор фазы включает массу 8, основной упругий элемент 5 и два дополнительных упругих элемента 6, 7. Последние имеют одинаковую жесткость, соединены последовательно и установлены между виброактивным объектом 1 и виброизолятором 4. Масса 8 установлена а месте скрепления дополнительных упругих элементов 6 и 7. Жесткости основного упругого элемента 5 или дополнительных упругих элементов 6, 7 переменны. 7 ил.

Ку.э/Кви + а Ј§

Ьед

1 +

Kv. /K

ви

Ку.э/Кви + а

Vi

М g где

гном

fife O)f/

KBM g

1/2

ном

Ау.э , Ку.э - коэффициенты демпфирования и жесткости основного упругого эле- мента;

Кви,- жесткость виброизолятора;М - величина массы;

g - ускорение силы тяжести;

tot - заданная частота вибрации;

Рном - номинальная весовая нагрузка.

На фиг. 1 изображена функциональная схема виброизолирующей опоры; на фиг. 2 и 3 - соответственно амплитудно- и фазочастотные характеристики коэффициента передачи силы виброизолирующей системы с использованием предлагаемого устройства с переменной жесткостью основного упругого элемента; на фиг. 4 и 5 - соответствси- но амплитудно- и фазочастотные

где KG, К, AG , А - коэффициенты жесткости и демпфирования соответственно 6 и 7 упругих элементов, которая может быть представлена в виде отношения комплексных полиномов:

J3 D

О)

Известно, что для виброизолирующих систем со сложной структурой опор, в которых виброизоляция достигается за счет ком- пенсации вибрационного воздействия (заявляемая пиброизолирующая опора относится именно к этому типу устройств), возможно одновременное равенство нулю действительной (А) и мнимой (В) частей полинома числителя функции (1).

Найдем решение системы:

(2)

считая а, Ку,э, Ду.э , Оз параметрами и принимая Кб К, Аб Я .

Решение относительно параметров упругих элементов 6, 7 может быть записано в следующем виде

а Q(

КуЭ/КвИ| Vl

Ку.з/ KB.I 3 лед I

1 +

Кви

Ку.э/Кви т 9

|V2

при этом

Яе - Яу Я Яу.э ч

Ку,з/К

ви

Ки.Э Кви 3 |

iv$

1/2; (4)

При выполнении соотношений (3). (4) виброизолирующая система обладает на частоте Ов максимальной эффективностью и фазовой характеристикой необходимой для эффективного регулирования фазы силы, действующей на защищаемый объект 2. На фиг. 2, 3 приведены амплитуде- и фазоча- стотные характеристики коэффициента передачи силы виброизолирующей системы, выполненной на основе заявляемой виброизолирующей системы с переменной жесткостью основного упругого элемента. Для номинального (при отсутствии регулирующего воздействия на входе фазового регулятора) значения коэффициента жесткости основного упругого элемента Ку.э 5 были определены значения Кб К 3,66, Яе -fa 0,02 при значениях параметров Ое 10, а 0,1, Яу.э 0,1 и Кви 1.

Включение формирователя регулирующих воздействий позволяет управлять жесткостью основного упругого элемента Ку.э. При этом амплитудофазочастотные характеристики смещаются параллельно самим себе относительно положения, соответствующего отсутствию регулирующего воздействия на BxoЈfe фазового регулятора 3 (кривая 3 на фиг. 2,3).

На фиг. 2, 3 кривая 1 соответствует значению Ку.э. 4,5, кривая 2 соответствует значению Ку.э. 5,4.

Смещение фазочастотной характеристики приводит к изменению фазы силы, действующей на защищаемый объект с частотой QB на необходимую для осуществления способа виброизоляции величину 2.

Реализация фазовых характеристик, обеспечивающих требуемое регулирование фазы силы, действующей через опору возможно лишь при определении параметров

заявляемой виброизолирующей опоры по соотношениям (3), (4).

Традиционный расчет жесткостей Ко и

К на основе равенства нулю действитепь5 ной части А коэффициента передачи силы

Wf на частоте QB приводит к бесконечному

множеству пар жесткостой (Ко, К).

ПриА 0

10

Кб Ку.э

а QJ -- К7/КВи

( К7 + Ку.о )/Кви

Эти пары обеспечивают минимум амп- литудочастотной характеристики коэффи- циента передачи, силы Wf на частоте Ов, однако не позволяют получить необходимый вид фазочастотной характеристики. На фиг. 4 приведены аплитудочастот„ ные, а на фиг. 5 фазочастотные характеристики коэффициента передачи сил виброизолирующей системы с использованием виброизолирующей опоры, при значениях параметров определяемых

г традиционным способом. Для номинально- 0 го значения Ку.э 10 определены Ке 3, 5,4, при КВи 1, Оз Ю. а 0,1,Яу.э 0,1, Яд Я7 0,02.

Кривая 1 на фиг. 4 и 5 соответствует

Q значению Ку.э 9, кривая 2 соответствует значению Ку.э 12.

При включении формирователя 9 регулирующих воздействий жесткость Ку.э будет изменяться, что приведет к перемещению

g амплитудо- и фазочастотной характеристики параллельно самим себе. Однако, как следует из фиг. 4 и 5, достигаемое изменение фазочастотной характеристики является недостаточным для эффективной

0 реализации способа виброизоляции 2.

На фиг. 6, 7 приведены соответственно амплитудо- и фазочастотная характеристики коэффициента передачи сил виброизолирующей системы с использованием

с дополнительных упругих элементов с переменной жесткостью при значениях параметров, равных: fie 5, а 0,1, Ку.э 10, Яу.э 0,1, Яб Я7 0,02, Кви 1 при Кс О, (кривая 1 фиг. 6,7) жесткость К определяет0 ся выражением К7 fii а КВи ,

при К 0, (кривая 2 фиг. 6,7) жесткость Кб определяется выражением KG fig а Кви.

Управление жесткостями дополнитель- ных упругих элементов в противофазе с помощью формирователя регулирующих воздействий позволяет преобразовывать кривую 1 в кривую 2 (фиг. 6,7) и наоборот, что обеспечивает необходимую величину

изменения фазы силы, действующей на защищаемый объект.

Формула изобретения Виброизолирующая опора, содержа- щая устанавливаемые между защищаемым и виброактивным объектами последовательно соединенные виброизолятор и регулятор фазы, включающий массу, основной упругий элемент, устанавливаемый между виброактивным объектом и виброизолятором, и два дополнительных упругих элемента, и формиррватель, подключенный к регулятору фазы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, до- полнительные упругие элементы имеют одинаковую жесткость, соединены последовательно и предназначены для установки между виброактивным объектом и виброизолятором, маг.са установлена в месте скрепления дополнительных упругих элементов, жесткости или дополнительных упругих элементов, или основного упругого элемента переменны, а при отключенном формирователе коэффициент демпфирова- ния Я и жесткость К дополнительных упругих элементов определены из соотношений

, //// /////// Фиг. 1

Ку.э/К

.В И

J

Куэ/КВи+а

1/2;

|Ку э/Кви 1 V$

,Куэ/Кви+ а -Ш

К - Кии О.

1 +

Куэ/Кви Vj

Ку.э/Кви+а -И

(%

Р

Vi

5 10 15 25

2QЛу.э. Ку-э - средние коэффициенты демпфирования и жесткость основного упругого элемента:

Кви - жесткость виброизолятора; М - величина массы; ftjf- заданная частота вибрации; РН- номинальная весовая нагрузка.

4П 0(1 -n

лиг dB

20 00

ооо -;

- о оо

-4000

- f.O 00 - 80 00 t

100 0(1

0.00

I I I I I1 Г I I I I 1 ( I I

ФИГ. Z

I l I f T IT1 1 1ГП 1 I M I I I t Ч I | I I 1 1 t I i I t I I

0 00 ARC w

100 00 - зоо oo :

-400.00 -.

-500.00 -.

-60000 -.

-7ОО Ю 0002.004.006.0080010.0012.00140016.00

Фяг. 3

-2.

AMf -If

-ГО 00 -РООО

I ГО 1)0

000

Сяг. 4

О fio ARC W

Л

-100 00 - 00 00 -300 00 -ИОООО оо 0002.004006.0О

Скг. б

800

,. I.QO

ом

I I I | I I I I I I | | I I I I I I I I г| I I I I r I I I I ; I I I I I II I | ,

2000 n

ЛМР rlO

0.00 -20.00 -40.00 -eo.oo

r i I I I I I I I I I I I I I I I I I 1 I I 4 I i I I 1 I I I I I

0..002.003.00

Фгг. 6

лг о w

O.Od -4)00

- 100 10

- 150.ПО -.

.00

-25000

..on по

-зг-о.оо ;

(М

-400.00 - т гтт-г I I I I | I I I I I I I | | | I I II I I I I I | | м I I I I | I I I I г I I М | I I I I I I I I 1 | 1 I I I I I I I I I I I I гг-гт-п ОСП1.002.003.004.005.006.007.00800

Фиг. 7

Составитель Л.Былинин Редактор С.КулаковаТехред М.МоргенталКорректор Т.Палий

Заказ 3916ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Ч Т 5.00

6.007.008.00