Виброизолирующая опора

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)s F 16 F 15/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4790313/28; 4808008/28 (22) 08.02.90 (23) 09.02.90 (46) 07.11.92. Бюл, N 41 (71) Институт машиноведения им, А.А.Благонравова (72) Л.Б.Былинин и В.Г.Елезов (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1453097, кл. F 16 F 15/03, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 1605050, кл, F 16 F 15/03, 1988 (прототип) (54) ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА (57) Использование: в машиностроении, для защиты от вибраций различных объектов, 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 виброизоля. Ж 1774100 А1

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 виброактивнbtм объектом 1 и виброизолятором 4. Масса 8 установлена в месте скрепления дополнительных упругих элементов 6 и 7. Жесткости основного упругого элемента 5 или дополнительных упругих элементов 6, 7 переменны. 7 ил. тор 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 пр дольной оси опоры) направлениям.

Целью изобретения является повышение эффективности виброизоляции.

1774100

14 1/2;

Ро

wf " (а К6 К7 Ку.э Ь А7 ° ily.э Q) K .э Кви

Ку.э Кви + а " ь в

30 где К6, К7, il6, k — коэффициенты жесткости и демпфирования соответственно 6 и 7 упругих элементов, которая может быть представлена в вице отношения комплексных полиномов, К=К а. 3

Ку. /KBM у.э Кви + а

M 9 где а =

Риол<

A+j В

С+) 0 ви g

40 Известно, что для виброизолирующих ви систем со сложной структурой опор, в котоРиом рых виброизоляция достигается за счет комкоэффици „, „,„мпфи ова пенсации вибранионного воздействия и o e (зая ляемая иброизолиру "оща onopa oT г

45 носится именно к этому типу устройств), мента; возмо>кно одновременное равенство нулю действительной (А) и мнимой (В) частей полинома числителя функции (1). вг — заданная частота вибрации;

9 ускорение с" лы тяжести, Найдем решение системы

Р о — номинальная весовая нагрузка.

На фиг. 1 изображена функциональная схема виброизолирующей опоры; на фиг, 2

В =0 (2) и 3 — соответственно амплитудно- и фазочастотные характеристики коэффициента пе- а уэ. Яуэ Я параметрами и при считая а, К,э, Я .э, О па амет ами и и иредачи силы виброизолирующей системы с 55 нимая К6 = К7 Й = 7 ° использованием предлагаемого устройства с переменной жесткостью основного упругого элемента; на фиг. 4 и 5 — соответственно амплитудно- и фазочастотные

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

Поставленная цель достигается тем, что в виброизолирующей опоре, содержащей установленные между защищаемым и виброактивным объектами последовательно соединенные виброизолятор и регулятор 5 фазы, включающий массу, основной упругий элемент, установленный между виброактивным объектом и виброиэолятором, и два дополнительных упругих элемента, и формирователь, подключенный к регулято- 10 ру фазы, дополнительные упругие элементы имеют одинаковую жесткость, соединены последовательио и предназначены для установки между виброактивным объектом и виброизолятором, масса установлена в ме- 15 сте скрепления дополнительных упругих элементов, жесткости или дополнительных упругих элементов, или основного упругого элемента переменны, а при отключенном формирователе коэффициент демпфирова- 20 ния А и жесткость К дополнительных упругих элементов определены из соотношений 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 содер>кит установленные между виброактивным 1 и виброзащищаемым 2 объектами, регулятор 3 фазы и последовательно соединенный с ним виброизолятор 4. 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 форми рователе 9 регулирующих воздействий коэффициент передачи силы системы виброизоляции (фиг.1), выполненной с использованием заявляемой опоры, определяется функцией

1774100

М

Кв=К7=К=К„, а Ы

Куэ/Кви 1/2

Куэ/K„„.„+ а . 0; (3) К (Кви 1/

Ку.э/Кв.и .+ a Й

10 при этом

ki = Л7 = Л = Лу.э ви 1 2 1/р . (, )

Ку, /Ê„+à <3

При выполнении соотношений (3), (4) виброизолирующая система обладает на частоте 4 максимальной эффективностью и фазовой характеристикой необходимой для эффективного регулирования фазы силы, действующей на защищаемый обьект 2. На фиг. 2, 3 приведены амплитудо-. и фазочастотные 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 = К7 = 3,66, 5 =Л7 = 0,02 при значениях параметров

Я= 10, а=0,1, Луэ-0,1 и Кви=1, Включение формирователя регулирующих воздействий позволяет управлять жесткостьк1 основного упругого элемента Ky,э, При этом амплитудофазочастотные характеристики смещаются параллельно самим себе относительно положения, соответствующего отсутствию регулирующего воздействия на входе 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 Ky,ý. = 5,4.

Смещение фазочастотной характеристики приводит к изменению фазы силы, действующей на защищаемый обьект с частотой Q на необходимую для осуществления способа виброизоляции величину (2).

Реали. ация 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 Kg u

К7 на основе равенства нулю действительной части А коэффициента передачи силы

Вlг на частоте Ов приводит к бесконечному множеству пар жесткостей {Кв, К7), При А=О

Эти пары обеспечивают минимум амплитудочастотной характеристики коэффициента передачи, силы Wr на частоте Яв, однако не позволяют получить необходимый вид фазочастотной характеристики.

На фиг, 4 приведены аплитудочастотные, а на фиг. 5 фазочастотные характеристики коэффициента передачи сил виброиэолирующей системы с использованием виброизолирующей поры, при значениях параметров определяемых традиционным способом.,Цля номинально25 го значения Ку,э = 10 определены Кв = 3, Ку=

= 5,4, при Кви = 1, Ч4 = 10, а = 0,1 Лу,э = 0,1, 4 =Л7= 0,02.

Кривая 1 на фиг. 4 и 5 соответствует значению Куэ = 9, кривая 2 соответствует значению Ку.э =- 12

При включении формирователя 9 регулирующих воздействий жесткость Ky,э будет изменяться, что приведет к перемещению амплитудо- и фазочастотной характеристики параллельно самим себе. Однако, как следует из фиг. 4 и 5, достигаемое изменение фазочастотной характеристики является недостаточным для эффективной

40 реализации способа виброизоляции (2).

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

45 дополнительных упругих элементов с переменной жесткостью при значениях параметров, равных: Йв = 5, а = 0,1, Ку.э = 10, Лу.э =

0,1, Лв =ib = 0,02, Кв, = 1 п-,и Кв = О, (кривая 1 фиг. 6,7) жесткость К7 определяет50 ся выражением К; = Q . a Кви, при K7 = О, (кривая 2 фиг. 6,7) жесткость Кб определяется выражением Кг, — = Я; а Кв, Управление жесткостями дополнительных 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

1774100

К /

Ку.э/Кви + а 3

Л вЂ” у.э

1/2;

К,э/Кэи

Ку.-э/К.. + а 3

K -- К.„а 3

Я и где a—

Рн изменения фазы силы, действующей на защищаемый объект.

Формула иЗобретения

Виброизолирующая опора, содержа- 5 щая устанавливаемые между защищаемым и виброактивным объектами последовательно соединенные виброизолятор и регулятор фазы, включающий массу, основной упругий элемент, устанавливаемый между 10 виброактивным объектом и виброизолятором, и два дополнительных упругих элемента, и формирователь, подключенный к регулятору фазы, отл и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения эффективности, до- 15 полнительные упругие элементы имеют одинаковую жесткость, соединены последовательно и предназначены для установки между виброактивным обьектом и виброизолятором, масса установлена в месте 20 скрепления дополнительных упругих элементов, жесткости или дополнительных упругих элементов, или основного упругого элемента переменны, а при отключенном формирователе коэффициент демпфироаа- 25 ния А и жесткость К дополнительных упругих элементов определены из соотношений

Яу.э, Ку.э — средние коэффициенты демпфирования и жесткость основного упругого элемента;

Кэи — жесткость виброизолятора;

М вЂ” величина массы;. вг — заданная частота вибрации;

Рн — номинальная весовая нагрузка.

1774100 лМ(d(3

« ) o(20.00

n.on -.- 2О.ОО

-4ОЛО

-6ОЛО

- ео.оо

ov — 1QQО(1Г ГТ -т < т <

О.О(< 2.00 4,00 6.00 3.00 10.00 12.00 14.00 16.00

Фжг 2

АЯС « о.оо

- 1ОО.ОΠ— 200.00 — ЛОО.ОΠ— 400.00

-500,00 — 600.00

Ом

- 7()О «О п.(!0 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14,00 16.00

9 3

1774100 лМР ° )1о

20 о(! п.пп

-?О 00— 4О.ОСК-голо— голо ом

- Ir Î àÎ вЂ”,,,, р

Гт.т-т

О.ОО, 2.00 4.00 6.00 6.00 10.00,. 12ЛО...t 4.00 16.00

Фмх 4

Ф лес w

О.ОО- l 00.00

-?00 Ù вЂ” 300.00 — 100.00 — ". nO 00

О.ОО 2.00 4.00 . 6.00

8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

Май 6

1774100

ФМР rlB

20 ОП

0.00

-20.00-4o.оп

-ЕО.П0 ео.on

7.00 8.00 лиг н

0.ПЭ— 50.00 — 00я>n — )50 00 —.200. По — 250 0(l

- „ i()0 00

0.00 (М

- 400.0() - тггт г тгп0.(it> I ..00 2.00 3.00

Г Т Т Г 1

4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

Составитель Л.Былинин

Техред М.Моргентал Корректор. Т.Палий

Редактор С.Кулакова

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

Заказ 3916 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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