Амортизатор с регулированием упругой характеристики Советский патент 1993 года по МПК F16F6/00 

И

нию, колеб

И

тверд физик зей из туры Нагре но, ли частот; ного TI говязк;

Не, то, что

обретение относится к машинострое- именно к устройствам для гашения

НИИ. . - - ...

вестен способ настройки колебаний го тела, заключающийся в том, что -механические свойства упругих свя- еняют путем нагрева их до темпера- ри которой изменяется их жесткость.

осуществляют либо предварИтель- о путем сообщения телу колебаний с и, соответствующей началу переход- рмомеханического процесса в упру- х связях, остатком данного способа является

н может быть применен только для

настройки системы во внерабочем состоя- - нии, что значительно осложняет процесс настройки, Кроме того, этот способ не позволяет регулировать колебательные свойства системы во время ее работы по мере необходимости.

Известен также амортизатор, поддержание температуры которого осуществляется встроенными термоэлектрическими элементами.

Недостатком этого устройства является то, что нагревание или охлаждение происходит в основном на граничных плоскостях резина - термоэлектрический элемент, т.е.

XJ

о

Сл)

ю ел

регулирование температуры происходит неравномерно. . . . .

Наиболее близким по технической сущ-. ности (прототип) является амортизатор, регулирование температуры которого осуществляется с помощью СВЧ-излучения, поступающего во внутреннюю его полость от диэлектрической антенны.

Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет нагревать лишь те амортизаторы, которые имеют внутреннюю полость. Однако известно большое число амортизаторов, представляющих собой сплошной резиновый массив, для которых указанное устройство неприменимо. Кроме того, при значительных деформациях амортизаторов возм ожно механическое разрушение стержня антенны и выход из строя генератора колебаний.

Целью изобретения является расширение диапазона нагрузок и повышение надежности амортизации за счет равномерного t прогрева. . . ....

iПоставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем резиновый элемент, находящийся между металлическими чашками, и нагреватель.в виде диэлектрической антенны в форме стержня, предназначенной для соединения с СВЧ-те- нератором и установленной вдоль оси резинового элемента, последний выполнен в виде сплошного массива, антенна установлена внутри резинового элемента без зазора, длина антенны равна высоте резинового элемента, а ее диаметр d определяется по формуле

d- A/1,3

где А- заданная длина волны СВЧ-излучения:.

Ј г относительная диэлектрическая проницаемость антенны;

еа - относительная диэлектрическая проницаемость резинового элемента, причем ei(1-1,5)e г1На чертеже изображен общий вид устройства. . .. . ....; ..

Резиновый амортизатор 1 закреплен на . металлическом основании 2 вибрационной машины и опорной поверхности 3 посредством металлических чашек 4. Боковая поверхность амортизатора 1 покрыта гибкой экранирующей токопроводящей сеткой 5, электрически соединенной с металлическими чашками 4, Подвод электромагнитной энергии к стержню гибкой диэлектрической антенны б осуществляется по коаксиальному кабелю через штырь 8. Выходу электро0

магнитного излучения из антенны с нижнего ее конца препятствует металлический стакан 9.

Антенна, выполненная практически из

одного с амортизатором материала и размещенная вдоль его оси, позволяет получить радиальное осесимметричное излучение во всем объеме амортизатора. При этом часть энергии, существующая .вокруг антенны в

0 виде стоячих волн, не сосредоточена только в их пучностях, а постоянно перераспределяется в пространстве в результате периодических деформаций амортизатора. Длина стержня антенны выбрана равной высоте

5 амортизатора, поскольку в противном случае существенно усложняются вопросы согласования генератора с нагрузкой. В случае выполнения предложенного соотношения на конце антенны, граничащем с верхней металлической чашкой крепления, сохраняется условия короткого замыкания, учтенные при начальном согласовании антенны с. генератором,

Выбор диаметра стержня d, равного

5 А/1,3 V.e i-fi , где А- заданная длина вол- ны; е 11 ие -относительныедиэлектрические проницаемости соответственно антенны и остального Материала амортизатора, объясняется следующим. Для сущест0 вования в антенне только дипольной волны НЕп, обеспечивающей минимальное затухание, необходимо предотвратить появление волны ближайшего высшего типа, критическая длина волны которого состав5 ляет Акр- 1,3d V & -

При кр поле не затухает экспоненциально в поперечном сечении волновода и энергия излучения в окружающий антенну амортизатор. Следовательно, при ,3

V9i - стержень антенны будет работать в режиме передающей линии, а при d A /1,3 VE I- $i энергия будет излучаться, поскольку d выбирается равным А /1,3 V -& в

статическом состоянии антенны и аморти- ° затора. Этот диаметр является наименьшим (при сжатии амортизатора он увеличивается), любое его увеличение не препятствует излучению волны НЕни нагреву амортизатора.

0

5

Диэлектрическая -проницаемость Ј

I

выбирается из соотношения е i (1-1,5) e а1 по следующим причинам. Распространение электромагнитных волн по антенне возможно только при существовании внутреннего отражения от границы раздела между материалом антенны и материалом амортизатора, что может произойти только в случае падения волны в среду с большей е 11. При

одинаковых s1 энергия беспрепятственно

распространяется из одной среды в другую и антенной направляться не будет. С ростом е1 поле прижимается к поверхности антенны

меньше tg 7a, поскольку необходимо уменьшить тепловые потери в стержне.

Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний. Цель изобретения - расширение диапазона нагрузок и повышение надежности амортизатора за счет равномерного прогрева. В амортизаторе, содержащем резиновый элемент, находящийся между металлическими чашками, и .нагреватель в виде диэлектрической антенны в форме стержня, предназначенной для соединения с СВЧ-генератором и установленной вдоль оси резинового элемента, последний выполнен в виде сплошного массива, антенна установлена внутри резинового элемента без зазора, длина антенны равна высоте резинового элемента, а ее диаметр определяется по формуле d Я /i.sVg i-gЈ , гдеА-зэданная длина волны СВЧ-генератора излучения; е 11- относительная диэлектрическая проницаемость антенны; Е21 - относительная диэлектрическая проницаемость резинового элемента, причем е ,5) Ј2. 1 ил. (Л

и nf вну для

внутрь антенны - режим неблагоприятный заимодёйствия поля с амортизатором.

больших значениях Е1 будет втянуток o-r or, Јctg(7c

i- I , /

- auTOUUL. - ПОМ/М1Ш UoR П ЙГПП nMOTULIM A v

Относительная диэлектрическая проницав юсть резины е Мэ. Рассмотрим радиус R области пространства, в котором расг ространяется вокруг стержня диэлектрической антенны 99% энергии

2,5а/ а, де а - безразмерное волновое число, , пропорциональное поперечному для внеиней области волновому числу р; а - радиус стержня.

(е|-1)

диаг

жня при табл

pa3N

зато )е сост

де ,7811; d-2 а/ Я -приведенный етр стержня; Я-длина волны.

ависимость R от Ј для радиуса стер- см и Я 12,63 см, полученная по еденным формулам, представлена в /1це.

Толученная зависимость предполагает ещение стержня диэлектрической антенны в свободном пространстве. В аморти- же глубина проникновения поля h

вит (для сред с небольшими потерями)

10

8

щей е1 амортизатора в 1,5 раза, R (см. таблицу) уменьшится на 40% и пропорционально уменьшится h, что нецелесообразно, так как при значении h, меньшем геометрических размеров амортизатора, снижается эффективность и раВНОМерVeTtgo-a

де f-частота, 2,4-109 Гц; Ја относительная диэлектрическая проницаемость амортизатора «5;

сга - тангенс угла диэлектрических потеэь амортизатора «О,Об.

(тсюда после вычислений имеем h 0,3 м. Эга величина превосходит радиус современных виброизоляторов и свойства резины не пэепятствуют при этом эффективному объе чить

мому нагреву. Однако, если увели- Ј стержня до величины, превышаю-

HOCTI:

его прогрева.

Тангенс угла диэлектрических потерь стержня антенны выбирается на порядок

0

5

0

с

0.

5

0

5

Q

5

где %- структурный коэффициент, не зависящий от tg о с.

При равенстве tg ( a с учетом ранее принятого условия Јa -(1-1,5)f c потери в стержне превысит потери в амортизаторе и электромагнитная энергия будет расходоваться прежде всего на нагрев стержня, Уменьшение tg ac приведет к уменьшению экспоненциального затухания.энергии по длине стержня, и, следовательно, к более равномерному нагреву амортизатора.

Уменьшение tg 7c именно на порядок осуществляется из учета электрических свойств резины.. Обычные электроизоляционные резины имеют tg ,02-0,1. Уменьшение tg ac больше, чем на порядок в сравнении с минимальным значением (0,02), невозможно, так как tg (/чистого каучука не ниже 0,002, и для получения меньших зйзчёний tg абыло бы необходимо использовать другой материал, что не соответствует цели изобретения.

Стержень диэлектрической антенны изготавливается из той же резины, что и весь амортизатор при его вулканизации. Изготовление амортизатора и стержня антенны из одного материала позволяет практически полностью исключить возможные в случае разнородных материалов физико-химические и механические взаимодействия между ними, приводящие к снижению долговечности конструкции, изменению не упругожесткостных и тепло- физических свойств.

Пример, Испытания проводились в лабораторных условиях. Амортизатор размерами 220, мм в диаметре и высотой .100 мм с и tg ст ,03 изготавливали со стержнем диэлектрической антенны длиной 10 см с Ј с 7.5 и tg о ,003, диаметром /1,3 V е - $Ј т.е. 6,14 см. В качестве источника СВЧ-энергии применялся СВЧ- генератор типа Парус с длиной волны 12,63 см в непрерывном режиме генерации и выходной мощностью 2,8 кВт, Запит- ка стержни осущестзлялась с помощью круглого коаксиального волновода. Вся конструкция помещалась в защитный экран из-латунной стали. Коэффициент стоячей волны по направлению не превышал 2,5.

Формула изобретения

Амортизатор с регулированием упругой характеристики, содержащий резиновый, элемент, находящийся между металлическими чашками, и нагреватель в виде диэлектрической антенны в форме стержня, предназначенной для соединения с СВЧ-ге- нератором и установленной вдоль оси резинового элемента, отличающийся тем,

что, с цел ыо расширения диапазона нагру- 10 проницаемость антенны; зок и повышения надежности амортизации за счет равномерного прогрева, резиновый элемент выполнен в виде Сплошного массива, антенна установлена внутри резинового

- . ....: 15

элемента без зазора, дли высоте резинового элеме определяется по формуле

где А- заданная длина в ния;

Б11 - относительная ia

в 2 - относительная проницаемость резиново

, i

чем Јi (1-1,5) 62.

элемента без зазора, длина антенны равна высоте резинового элемента, а ее диаметр d определяется по формуле:

проницаемость антенны;

где А- заданная длина волны СВЧ-излуче- ния;

Б11 - относительная диэлектрическая ia

в 2 - относительная диэлектрическая проницаемость резинового элемента, при, i

чем Јi (1-1,5) 62.