Опора

 

Использование: машиностроение, для гашения колебаний в элементах различных конструкций. Сущность: опора содержит корпус 1. заполненный жидкостью, размещенные в ней шток 2 с мембраной 3 и диафрагму 6. Мембрана 3 имеет сферическую чашку 5 и дросселирующие отверстия 4. Полость 7 заполнена газом. Диафрагма 6 имеет сферический выступ для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки 5. Радиус образующей выступа и жесткость диафрагмы 6 больше радиуса образующей сферической внутренней чашки 5 и жесткости мембраны 3.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s F 16 F 9/14, 13/00

ГОСУДАРСТВЕН<ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Е:Ф=

Сд

ЬЭ

С)

О (21) 4639551/28 (22) 19.01.89 (46) 07.05.92. Бюл. ЬЬ 17 (71) Нижегородский филиал Института машиностроения им. А. А. Благонравова (72) Б. А, Гордеев, Д. И. Образцов, В.Б. Глумин и М. В. Новожилов (53) 621.567.2(088.8) (56)1, Авторское свидетельство СССР

hk 1017856, кл. F 16 F 13/00, 1981.

2,Авторское свидетельство СССР

f4 823701, кл. F 16 F 9/14, 1979.

„„ЯЦ„„1732076 А1 (54) ОПОРА (57) Использование: машиностроение, для гашения колебаний в элементах различных конструкций. Сущность: опора содержит корпус 1, заполненный жидкостью, размещенные в ней шток 2 с мембраной 3 и диафрагму 6. Мембрана 3 имеет сферическую чашку 5 и дросселирующие отверстия 4. Полость 7 заполнена газом. Диафрагма 6 имеет сферический выступ для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки 5. Радиус образующей выступа и жесткость диафрагмы 6 больше радиуса образующей сферической внутренней чашки 5 и жесткости мембраны 3. 1 ил.

1732076 вверх, колоколообразная камера отделяет- 35 ся от основания и амплитуда колебания в

45

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для гашения колебаний в элементах различных конструкций.

Известно устройство, состоящее из упругого элемента в виде консольно закрепленной на основании пластины и демпфера, который включает цилиндр, имеющий радиальные окна в средней части, крышку с профилированным отверстием и крышку с круглым отверстием, которые жестко прикреплены к торцам цилиндра. Внутри цилиндра находится поршень с каналом, который с помощью штока через шарнир связан с свободным концом пластины. К крышке герметично присоединена колоколообразная эластичная камера. В нерабочем положении демпфера радиальные окна в цилиндре совпадают с каналами в поршне и демпфер отключен (1).

Недостатком устройства является наличие сухого трения, которое преобладает в дорезонансной и зарезонансной областях.

Демпфирующая сила при наличии сухого трения имеет непостоянное значение и крайне критична к состоянию трущихся поверхностей цилиндра и поршня.

При резонансе, когда .колоколообразная.эластичная камера касается основания и из-под нее выдавливается воздух, амплитуда колебаний снижается. Но это происходит только при движении всего устройства вниз. Во втором полупериоде колебания, когда движение устройства направлено этом случае определяется только жесткостью пластины и массой защищаемого объекта.

Недостатком устройства является также то, что сила сухого трения работает только тогда, когда колоколообразная камера касается основания. В оставшееся время периода колебаний демпфирующее устройство не работает вообще и диссипация колебательной энергии происходит только за счет внутреннего трения в гибкой пластине, Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является опора, содержащая корпус с винтом для крепления к обьекту, уплотнением и гайкой, чашеобразную крышку, состоящую из фланца и втулки, зажатой между. крышкой и корпусом, пористую перегородку и пропущенный через уплотнение крышки шток, связанный с перегородкой (мембраной) и снабженный противоударной подушкой (чашкой) из спрессованного проволочного материала, повернутой основанием к опорной поверхности амортизатора. Связь болта с перегородкой

30 осуществляется гайкой и шайбой, После заполнения полостей амортизатора жидкостью корпус устанавливают на чашу и через прокладки стягивают винтами (2).

Основной недостаток опоры — малая надежность в работе, так как наличие уплотнительного соединения между штоком и чашеобразным корпусом допускает только осесимметричные нагрузки. Однако и в этом случае при возрастании динамических на-, грузок возможна разгерметизация устройства, Кроме того, опора обладает постоянной собственной частотой, не зависимой от величины внешней приложенной нагрузки и, таким образом, возрастающая амплитуда колебаний штока с закрепленной на нем мембраной противоударной чашкой при совпадении частоты воздействия внешней нагрузки и собственной, присущей опоре, неизбежно вызывает удары чашки о корпус.

Частые удары приводят к снижению надежности работы опоры в целом. В результате снижаются эксплуатационные возможности опоры, Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет повышения эффективности гашения ударных импульсов.

Указанная цель достигается тем, что чашка выполнена сферической, а опора снабжена диафрагмой, образующей с корriycoM заполненную газом полость и имеющей для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны.

На чертеже изображена опора.

Опора содержит заполненный рабочей жидкостью корпус 1, размещенный в нем шток 2 с мембраной 3, имеющей дросселирующие отверстия 4, закрепленную на торце штока наружной частью дна сферическую чашку 5, диафрагму 6, образующую с корпусом заполненную газом полость 7 и имеющую для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны, Опора работает следующим образом, Под действием внешней нагрузки М на, шток 2 он смещается, причем под действием нагрузки происходит деформация эластичной обе чайки, я вля ю щейся неотьемлемой частью корпуса, а также упругой мембраны

3. На высоких частотах входного вибросиг1732076 где

30

40

4 др

8@I нала (более 50 Гц) основную функцию в диссипации вибрационной энергии выполняет эластичная обечайка. При этом рассеянная за один период энергия составляет т/з = К à " a/b+

Кд=ф slnrl dt, )М

p — коэффициент, характеризующий диссипативные свойства обечайки (обычно принимает значения от 0 до 4); в — частота внешнего вибрационного воздействия;

b c — коэффициент эквивалентного демпфирования; а — амплитуда смещения штока.2.

Коэффициент b+ зависит не только от характеристик диссипативных сил, но и от параметров процесса. При больших виброскоростях, когда имеет место квадратичная зависимость диссипативной силы от скорости, коэффициент эквивалентного демпфирования принимает вид

Ь = - —,/ Гд (— ansi >t)sinetdt, 1 т где Рд — демпфирующая сила.

В этом случае основную часть диссипативной энергии поглощает вязкоупругая среда, заполняющая полость в корпусе, ограниченную снизу диафрагмой 6.

Процесс происходит следующим образом. При движении штока 2 вниз под дей. ствием силы Г часть жидкости, находящейся под мембраной 3, приходит в движение по направлению от центра мембраны к ее периферии. При малых амплитудах вибрации, когда сферическая чашка, укрепленная на мембране, не касается буртиком сферического выступа на диафрагме, тогда соблюдается принцип Гельмгольца минимума диссипируемой энергии. В этом случае за счет разности давлений по обе стороны мембраны 3 через дросселирующие отверстия 4 начинает продавливаться жидкость из нижней части рабочей камеры в верхнюю. Количество переместившейся жидкости составляет где ЛР— разность давлений в рабочей и компенсационной камерах; а — радиус дросселирующего отверстия; ,и — коэффициент динамической вязкости жидкости, заполняющей камеру; .

I — толщина мембраны в местах отверстий.

Процесс диссипации механической энергии обусловлен тем фактом, что приведенная в движение вязкая жидкость рассе- ивает сообщенную ей энергию за счет дисперсии ее по всему объему рабочей камеры. Дисперсия осуществляется двумя процессами: кон векцией и диффузией.

При повышении амплитуды колебаний, что может иметь место на некоторых собственных частотах системы (опоры с двигателем), сферическая чашка на мембране начинает касаться буртиком сферического выступа на диафрагме 6.

В этом случае принцип Гельмгольца перестает выполняться. В процессе диссипации колебательной энергии основную роль начинает играть конвекция за счет возникающих автоколебаний. Автоколебания возникают следующим образом, При касании чашкой мембраны сферического выступа, расположенного на диафрагме и радиус которого несколько превышает радиус сферической чашки на мембране, происходит частичное выдавливание жидкости из объема, ограниченного сверху чашкой, а снизу— шаровой поверхностью диафрагмы, во внешнюю часть компенсационной камеры с последующим дросселированием жидкости в верхнюю часть рабочей камеры. Поскольку жесткость диафрагмы превышает жесткость мембраны, процесс выдавливания жидкости во внешнюю часть компенсационной камеры происходит квантованными порциями до полного ее вытеснения. За счет эозникающих при этом в жидкости автоколебаний частота конвекции возрастает в несколько раз по сравнению с частотой внешнего вибросигнала.

При дальнейшем увеличении давления на шток жидкость из объема, ограниченного шаровой поверхностью чашки мембраны и шаровой поверхностью выступа диафрагмы, вытесняется полностью, автоколебания в этом случае прекращаются и демпфирующая сила увеличивается за счет сжатия газа, заполняющего полость под диафрагмой, За счет эффекта залипания между сферическими поверхностями мембраны и диафрагмы возрастает суммарная жесткость опоры. Поэтому собственная частота опоры смещается в высокочастотную область. Амплитуда вынужденных колебаний штока изза несовпадения собственной частоты опоры и частоты. изменения внешней нагрузки резко снижается. В этом случае вся система становится существенно нелинейной, диссипация также возрастает за счет конвекции, но причины, вызывающие кон1732076

Формула изобретения

Опора, содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус, размещенный в нем шток с мембраной на конце, имеющей дрос5 селирующие отверстия, и закрепленную на . торце штока наружной частью дна чашку, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатацйонных возможностей за счет повышения эффективно10 сти гашения ударных импульсов, чашка выполнена сферической, а опора снабжена диафрагмой, образующей с корпусом заполненную газом полость и имеющей для взаимодействия с внутренней сферической

15 поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны.

20 векцию в этом случае, уже иные. Конвекция вызывается гармоническими составляющими сигнала, действующего на диафрагму, которые возникают зэ счет отсечки нижней части полупериода колебаний штока.

Уровень гармонических составляющих оценивается по формуле

In Im

m(rP — 1) (1 — cos0) где - B- угол отсечки, зависящий от жесткости чашеобразного кольца диафрагмы и его расстояния до мембраны;

Im — амплитуда входного вибросигнала, действующего нэ шток.

Предложенная конструкция виброопоры обеспечивает большую диссипацию энергии на ее резонансных частотах, Составитель Б.Гордеев,Редактор О.Юрковецкая Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1570 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5