Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления Советский патент 1980 года по МПК G01L19/02 

1

Изобретение относится к приборостроению;.. а именно к технике измерения давления посредством преобразователей, работающих в широком спектре вибрационных нагрузок и температур.

Известны преобразователи давления, принцип действия которых основан на ггреобразовании давления, воспринимаемого чувствительным элементом в изменении сопротивления тензоэлемеитов, кинематически соединенных с центром чувствительного элемента; обеспечение виброустойчивости таких преобразователей в области высокочастотной вибрации (на основных резонансных частотах преобразователей выше 800 - 1000 Гц) осущесталяется за счет амортизации преобразователя виброизолирующей подушкой, выполненной из композиции эластичного материала и металлической сетки, и расположенной между преобразователем и корпусом, на котором действуют вибрационные нагрузки 1.

Недостатком преобразователей с указанной системой амортизации является, во-первых, широкая область собственных резонансных

частот системы амортт1зационная подушка - преобразователь ( до 250 Гц в диапазоне частот до 600 Гц) с достаточно большим коэффициентом динамичности h 8 - 10, что приводит к увеличению погрешности преобразователя и разрушению при длительной вибрации, во-вторых, ограниченные возможности по времени эксплуатации и работы в области отрицательных темперг.тур, из-за резкого увеличения коэффициента жесткости эластичного материала..

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления, вьшолиенное в виде виброизоляторов из упругих элементов, например из резины или другого эластичного материала большой массы, контактирующих с преобразователем таким образом, что центр тяжести преобразователя по возможности совпадает с центром упругих сил, развиваемых виброизоляторами 2.

Недостатками такого устройства с болыжЛ массой -упругого материала являются: широкая область собственш к резонансныз частот, что приводит к совпадишю дополнительных резонансных частот преобразователя (ниже основных) с собственными резонансными частотами системы и увеличению погрешности . преобразования; ограниченные возможности эксплуатации в области отрицательных температур, по длительности хранения и длительности воздействия вибрационных нагрузок из-за изменения коэффициента жесткости зластичного материала виб роизоляторов. Цель изобретения - дальнейшее усовершенствование устройства для повыше1шя виброустойчивости, как в области основных резонансных частот преобразователей давле1шя (выше 800 - 1000 Гц), так и в области дополнитель ных резонансных частот (ниже основных). Поставлешая цель достигается тем, что виб роизоляторы выполняются в виде роликов с резиновыми обводами, которые устанавливаются попарно с обоих сторон преобразователя и контактируют со скошенными поверхностями на внеил ей поверхности преобразователя. При таком конструктивном исполнении об печивается: амортизация (мягкая подвеска) преобразователя относительно корпуса устройства, при которой высокочастотная вибрация практически не передается к преобразователи}; узкая область собственных частот колебани системы (постоянство массы и упругих свойст резиновых обводов), что позволяет быстро и эффективно (в собранных узлах) разделить область собственных частот колебаний системы и дополнительных резонансных частот преобразователя;возможность регулировать в широких пределах (до 150 - 200 Гц) области резонансных частот системы за счет изменешш величины сме щения и натяга преобразовате/ш соответственно относительно корпуса и резиновых обводов быстрое (при первых идклах вибронагружений) восстановление упругих свойств обводов за счет малой массы и толиданы (до 1 мм при совместном воздействии вибраций и температур и после длительного хранения, т.е. обеспечивается виброустой швость в широком температурном диапазоне после длительного хранения; демпфирование дополнительных резонансны частот преобразователя за счет инерционных сил смещения роликов относительно преобразователя в диапазоне частот ниже 1000 Гц и, как следствие, малые коэффициенты динамичности h 3,5-4. На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 изображено 54 место контактирования резиновых обводов со скошенными поверхностями; на фиг. 3 представлен профиль резинового обода в месте контакгарования с поверхностями (h - глубина паза на ободе в месте контактирова1гая). Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления состоит из корпуса 1, в котором на осях 2 установлены ролики 3 (например, приборные шарикоподшипники) с резиновыми ободами 4, преобразователя 5 давления, контактирующего своими скошенными поверхностями 6 с ободами 4 роликов 3, выполненного, например, с тензорезистивными элементами 7 и мембранным чувствительным элементом 8. Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления работает следуюшим образом. Преобразователь 5 давле1шя, вьшолненный, например, с чувствительным элементом 8 и тензорезисторами 7, преобразуюший измеряемое давление Р в изменении сопротивления тензорезисторов 7, как правило, имеет основные резонансные частоты колебаний выше 1000 Гц и дополншельные (ниже основных) резонансные колебания ниже 1000 Гц; при действии виброускорений выше 5 - lOg нег посредствешю на преобразователь 5 последний теряет виброустойчивость, что приводит к увеличеш1ю norpejLUHocTH преобразователя и к его разрушению. Для обеспечения виброустойчивости преобразователя 5 давления во всем диапазоне частот (как выше 1000 Гц, так и ниже 1000 Гц) и во всех условиях эксплуатащга, преобразо- ватель 5 давления, устанавливается в корпус 1 устройства на виброизоляторах, которые выполнены в виде роликов 3, снабженных резиновыми ободами 4, установленных в корпусе 1 на осях 2 и расположенных попарно с обоих сторон преобразователя 5 и контактирующих резиновыми ободами 4 со скошенными поверхностями 6 на внешней поверхности преобразователя 5. Резиновые ободы 4 роликов 3 в месте контактирования со cKouieifflbiMH поверхностями 6 имеют выступы глубиной h и устанавливаются с предварительным натягом (деформации 10-159S), а преобразователь 5 давления может смещаться практически на глубину этих выступов. Натяг обычно регулируется в статических условиях и устанавливается по моменту поворотов роликов 3 относительно контактирующих поверхностей 6 и выбирается, как правило, в пределах 0,02-0,1 кгс.см. В статических условиях (при отсутствии вибрации), под действием собственной массы преобразователя 5 давления, натяг (деформа574ция) на нижние резиновые ободы 4 несколько выше, чем на верхние. При действии же вибрационных ускорений преобразователь давления как бы вывешивается между резиновыми ободами, под заданным натягом. Устанавливается минимум три пары роликов 3 под углом 120° (ролики выполняются в виде шарикоподшипников), которые благодаря наличию зазоров между KonbuaNra и шариками препятствуют прохождению высокочастотной вибрации к преобразователю 5 давления а резиновые ободы 4 способствуют дальнейшему гашению уровня высокочастотной вибрации. Собственная частота : колебаний системы од виброизолятор-преобразователь давления выбирается в пределах 100-600 Гц, таким образом соблюдается условие сист , при котором виброизоляция работает и к преобразователю давления приходят минимально допус тимые уровни ускорений, на частотах выше 1000 Гц. В то же время имеется возможность четко и эффективно, ,в диапазоне частот ниже 1000 Г . разделить область дополнительных (ниже основ ных) резонансных частот колебаний упругих элементов преобразователя давления от области собственнь1Х частот колебаний системы виброизолятор - преобразователь давления, за счет изменения величины смешения преобразователя 5 давления относительно корпуса 1 и его натяга на резиновых ободах 4, при его закреплении на роликах 3. Такое конструктивное исполнение обеспечивает, во-первых, узкую область собственных частот колебаний системы с малым коэффициентом динамичности h 3,5-4, во-вторых.

7

J

fDu,iJ возможность регулировать оДласть собственных . частот колебаний системы до 200 Гц. Малая толщина резиновых ободов 4 (до I мм), малые начальные натяги преобразователя 5 давления на ободах 4 (деформация 10-15%), инерционные силы смешения роликов 3 относительно кор п уса 1 и скошенных поверхностей 6 преобразователя 5, обеспечивают постоянство упругих характеристек виброизоляторов как в области отрицательных температур, так и в условиях длительного хранения и длительной вибрации. Например, допустимый уровень вибрационных ускорений повышается в 3-4 раза, время длительного хранения увеличивается в 2-3 раза, а допустимое время воздействия вибрации во всем диапазоне частот увеличивается минимум в 5-10 раз. Формула изобретения Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления, содержащее кор- пус, внутри которого на упругих виброизоляторах установлен преобразователь давления, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности гашения высокочастотной вибрации и возможности регулирования диапазона собственных частот колебаний системы, виброизоляторы выполнены в виде роликов с резиновыми ободами, которые расположень попарно с обоих сторон преобразователя и контактируют со скошенными поверхностями на его внешней поверхности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 456105, кл. F 16 F 13/00, 1975. 2.Иориш Ю. И. Виброметрия. М., 1963, с. 623-624 (прототип).

Фи,2.3

(DtLi. Ь