Вязкоупругий демпфер Советский патент 1993 года по МПК F16F9/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к вязкоупругим демпфе- рам, использующим вязкую жидкость как поглощающую среду для восприятия динамических нагрузок, и может быть использо- вано для виброизоляции различного оборудования, в том числе трубопроводов.

Целью изобретения является повышение эффективности демпфирования.

На фиг.1 представлен предлагаемый демпфер с элементами гидродинамического сопротивления в виде горизонтальных пластин, продольный разрез; на фиг.2 -тоже, поперечный разрез; на фиг.З - вариант предлагаемого демпфера с элементами гидродинамического сопротивления в виде вертикальных пластин; на фиг.4 - вариант предлагаемого демпфера с элементами гидродинамического сопротивления в виде наклонных пластин; на фиг.5 - вариант предлагаемого демпфера с элементами гидродинамического сопротивления в виде стержней; на фиг.6 - разрез А-А на фиг.5.

Вязкоупругий демпфер содержит корпус 1, заполненный рабочей жидкостью 2 и расположенные в нем поршень 3, выполненный в виде стакана, обращенного торцом ко дну корпуса 1, охватываемый им груз 4, а также установленные между поршнем 3 и корпусом 1 элементы гидродинамического Сопротивления демпфера в виде пластин или стержней 5, одними концами закрепленных по периметру, по крайней мере, у торца груза и опирающихся на дно корпуса.

Возможно одновременное закрепление пластин или стержней 5 на корпусе 1, поршне 3 и грузе 4. По высоте пластины или стержни 5 могут быть расположены рядами, которые при одновременной установке на корпусе 1 и поршне 3 могут быть смещены относительно друг друга. Возможно расположение стержней или пластин на поверхности поршня 3 или корпуса 1 с постоянной плотностью на единицу площади. Число пластин или стержней по окружности и в

ел

с

со ю

«В

ел

о

каждом ряду выбирается в соответствии с необходимостью обеспечения требуемого уровня демпфирования по направлениям колебаний объекта. Пластины могут быть расположены горизонтально (фиг,1), вертикально (фиг.З) и наклонно (фиг.4),

Пластины или стержни 5 выполнены из упругого материала, например, из тонкой закаленной листовой стали или проволоки, или синтетического материала и должны восстанавливать свою первоначальную форму после деформации и потери устойчивости. При этом между каждым незакрепленным концом пластины или стержня 5 и корпусом 1 или поршнем 3 образован зазор. Соотношение геометрических размеров пластин и стержней 5 выбирается таким образом, чтобы пластины и стержни 5 обладали малым упругим сопротивлением при деформации и теряли устойчивость при продольных сжимающих нагрузках.

Вязкоупругий демпфер присоединяется к колеблющемуся объекту либо поршнем 3, как показано на фиг.1, либо корпусом 1 (не показано). При этом корпус 1 или поршень 3 крепятся к неподвижному основанию.

В качестве рабочей среды использована вязкая жидкость, например, кремнийорга- ническое соединение.

Вязкоупругий демпфер работает следующим образом.

Поршень 3, соединенный с колеблющимся объектом, перемещается в вязкой рабочей жидкости 2, помещенной в корпусе 1. При этом происходит деформация жидкости 2 и перетекание ее из области уменьшающихся зазоров в область увеличивающихся зазоров, что создает сопротивление перемещению поршня 3. Вместе с поршнем 3 перемещается груз 4 и закрепленные на поршне 3 и грузе 4 пластины или стержни 5. Благодаря трению пластин (стержней) о жидкость и вытеснению жидкости пластинами (стержнями) 5 при колебаниях, создается дополнительное значительное демпфирующее сопротивление демпфера. Устанавливая пластины 5 на поршне 3 в различном направлении, можно регулировать демпфирующее сопротивление демпфера. Например, при установке пластин 5 на поршне 3 в горизонтальном направлении (фиг.1 и 2) демпфирующее сопротивление демпфера особенно интенсивно растет в вертикальном направлении. При установке пластин 5 на поршень 3 в вертикальном направлении (фиг.З) наибольший демпфирующий эффект

будет достигнут в горизонтальном направлении колебаний. При установке пластин 5 на порцше 3 наклонно (фиг.4) достигается одновременный рост демпфирующего со-,

противления во всех возможных направлениях колебаний.

Размещение стержней с равномерным распределением по площади поршня или корпуса повышает эффективность демпфирования во всех направлениях колебаний как при малых, так и при больших колебаниях объектов, повышая надежность работы оборудования. Зазоры между пластинами (стержнями) 5, корпусом 1 и поршнем 3 устанавливаются таким образом, чтобы они превышали амплитуды колебаний в режиме нормальной эксплуатации. При этом обеспечиваются линейные характеристики демпфера одинаковые либо различные по

направлениям колебаний в зависимости от варианта установки пластин или стержней 5 (фиг. 1-4). В случае экстремальных динамических воздействий зазоры между пластинами 5, корпусом 1 и поршнем 3 выбираются. Пластины или стержни 5 вступают в контакт с корпусом и/или поршнем 3, начинают изгибаться и теряют устойчивость, что приводит к значительной дополнительной деформации жидкости 2 и резкому росту демпфирующего сопротивления демпфера. Благодаря большой упругости и податливости пластин и стержней их деформация не препятствует статическим перемещениям, не носит пластического характера, и эти элементы восстанавливают свою форму после окончания контакта. В результате достигается нелинейность характеристик демпфера вида жесткой нелинейности, обеспечивающая необходимые свойства демпфера как при

обычных вибрационных нагрузках, так и при ударных, сейсмических и других видах экстремальных динамических нагрузках. Формула изобретен и я Вязкоупругий демпфер, содержащий

заполненный рабочей жидкостью корпус и расположенные в нем поршень в виде стакана, обращенного торцом ко дну корпуса, груз, размещенный в стакане, и элементы гидродинамического сопротивления, от л ичающийся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования, элементы гидродинамического сопротивления выполнены в виде пластин или стержней, одними концами закрепленных по периметру по

крайней мерз у торца груза и опирающихся на дно корпуса.

Использование: машиностроение, а именно виброзащитная техника, для виброизоляции различного оборудования, в том числе трубопроводов. Сущность изобретения: вязкоупругий демпфер содержит запол- ненный рабочей жидкостью корпус и расположенные в нем обращенный торцом к его дну стакан, груз, размещенный в последнем и элементы гидродинамического сопротивления, выполненные в виде пластин или Стержней. Последние одними концами закреплены по периметру по крайней мере у торца груза и оперты на дно корпуса. 6 ил.

pЈ/ЈJ

1

(pve.Z

(five.3

$ше&

т ±

2

3

4

рЈ/Ј.5

А-А

1