Амортизатор с регулированием упругой характеристики

 

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

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s F 16 F 6/00

ГО УД

В О (Г СП

<К г )ЦД

" . zc4- t . =-"" -Й (21) 4 (22) 1 (46) 0 (71) И

УС Р (72) (56)

¹7 №1 (54)

УПР . (57) для — ра шен

АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

МСТВО СССР

АТЕНТ СССР) К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

902056/28

1.01.91

7.02.93. Бюл. ¹ 5 нститут геотехнической механики АН

И.Дырда, В.И.Лайк и С.КМещанинов вторское свидетельство СССР

90509, кл. Н 05 D 19/00, 1980. вторское свидетельство СССР

62042, кл. F 16 F 3/08, 1989. вторское свидетельство СССР

62558, кл. F 16 F 6/00, 1986.

МОРТИЗАТОР С РЕГУЛИРОВАНИЕМ

ГОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ зобретение относится к устройствам шения колебаний. Цель изобретения ширение диапазона нагрузок и повые надежности амортизатора за счет

И нию, колеб

И. тверд физик зей из PjfP bf, Нагре но, ли частот ного т говязк

Не то, что обретение относится к машиностроеименно к устройствам для гашения ний. вестен способ настройки колебаний

ro тела, заключающийся в том, что

-механические свойства упругих свяеняют путем нагрева их до темперари которой изменяется их жесткость. осуществляют либо предварительо путем сообщения телу колебаний с й, соответствующей началу переходрмомеханического процесса в упрух связях, остатком данного способа является н может быть применен только для равномерного прогрева, В амортизаторе, содержа;цем резиновый элемент, находящийся ме)кду металлическими чашками, и нагреватель в виде диэлектрической антенны в форме стержня, предназначенной для соединения с СВЧ-генератором и установленной вдоль оси резинового элемента, последний выйолнен в виде сплошного массива, антенна установлена внутри резинового элемента без зазора, длина антенны равна высоте резинового элемента, а ее диаметр - on деляется по формуле cf=

=if /1,3 я1-, гдето-заданная длина волны

СВЧ-генератора излучения; я 1 — относительI ная диэлектрическая проницаемость антенt ны; е 2 — относительная диэлектрическая прони(аемость резинового элемента, причем е 1=(1-1,5) a . 1 ил, настройки системы во внерабочем состоянии, что значительно осложняет процесс настройки. Кроме того, этот способ не позволяет регулировать колебательные свойства системы во время ее работы по мере необходимости.

Известен такх(е 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, 1793125 регулирование температуры происходит неравномерно.

Наиболее близким по технической сущности (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 возможно механическое разрушение стержня антенны и выход иэ строя генератора колебаний.

Целью изобретения является расширение диапазона нагрузок и повышение надежности амортизации за счет равномерного и рогр ева.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем резиновый элемент, находящийс;. между металлическими чашками, и нагреватель в виде диэлектрической антенны в >орме 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 d определяется по формуле

d= А/1,3 / где А — заданная длина волны СВЧ-излучения о 1 — относительная диэлектрическая проницаемость антенны;

ez — относительная диэлектрическая

I проницаемость резинового элемента, причем е =(1- i,5) ь,> .

На черте>ке 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 злек|ромагнитной энергии к стержню гибкой диэлектрической антенны 6 осуществляется по коаксиальному кабелю 7 через штырь 8. Выходу электромагнитного излучения из антенны с нижнего ее конца препятствует металлический стакан 9.

Антенна, выполненная практически из

5 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

"О 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 амортизатора, поскольку в противном случае существенно усложняются вопросы согласования генератора с нагрузкой, В случае выполнения предложенного соотношения на конце антенны, граничащем с вер20 хней металлической чашкой крепления, сохраняется условия короткого замыкания, учтенные при начальном согласовании антенны с генератором, Выбо диаметра стержня d, равного

25 И1,3 е1 —,, где б; заданная длина волны; 81 ия 2 — относительные диэлектричеI ские проницаемости соответственно антенны и остального материала амортизатора, объясняется следующим, Для существования в антенне только дипольной волны

НЕи, обеспечивающей минимальное затухание, необходимо предотвратить появление волны ближайшего высшего типа, критическая длина вблны которого состав35 ляет KI>= 1,30 Я вЂ 

При rl >А <р поле не затухает экспоненциально в поперечном сечении волновода и энергия излучения в окружающий антенну амо тизатор. Следовательно, при d< Л /1,3

4О 1- стержень антенны будет работать в режиме передающей линии, а при d> il /1,3 /еу-:1 энергия будет иэпучаться, поскопьку d выбирается равным А/1,3 V7 — Д в статическом состоянии антенны и амортизатора. Этот диаметр является наименьшим (при сжатии амортизатора он увеличивается), любое его увеличение не препятствует излучению волны НЕ 1 и нагреву амортизатора.—.

Диэлектрическая проницаемость 81 выбирается из соотношения я 1=(1-1,5) я 2

I 1 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 я 1, При одинаковых ь энергия беспрепятственно

1793125 рас иа

С1 и

1 а тепл=27,29 ст 9 с ип вн для цае

R рас чес

Q=p вне рад

20 диа жня при табл раз тенн зато сост ространяется из одной среды в другую енной направляться не будет. С ростом ле прижимается к поверхности антенны и больших значениях е будет втянуто рь антенны — режим неблагоприятный заимодействия поля с амортизатором. тносительная диэлектрическая прониость резины е б, Рассмотрим радиус 10 бласти пространства, в котором ространяется вокруг стержня диэлектрий антенны 99% энергии

=2,5а/ а, де а — безразмерное волновое число, 15, пропорциональное поперечному для ней области волновому числу р; а— ус стержня, 2 Г1 Ы) у red (я -1 > 8 де y=1,7811; d=2 а/А — приведенный етр стержня, А — длина волны. ависимость R от E для радиуса стер-!

a=2 см и А =12,63 см, полученная по еденным формулам, представлена в це. олученная зависимость предполагает ещение стержня диэлектрической аны в свободном пространстве. В амортие же глубина проникновения поля h вит (для сред с небольшими потерями)

35 де f — частота, 2,; 40 е, — относительная диэлектрическая ! прон1ицаемость амортизатора = 5;

0 a — тангенс угла диэлектрических поте ь амортизатора =0,06. тсюда после вычислений имеем h =0,3 45 м, Э а величина превосходит радиус современных виброизоляторов и свойства резины не и епятствуют при этом эффективному обье ному нагреву. Однако, если увелиl чить с стержня до величины, превышаю- 50

1 1.цеи е амортизатора в 1,5 раза, R (см. табл цу) уменьшится на 40% и пропорционал но уменьшится h, что нецелесообразн, так как при значении h, меньшем геом трических размеров амортизатора, сни> ается эффективность и равномерност его прогрева.

Тангенс угла диэлектрических потерь стержня антенны выбирается на порядок меньше tg c;a, поскольку необходимо уменьшить тепловые потери в стержне. где у — структурный коэффициент, не за- висящий от tg 0 с,..

При равенстве tg О c=tgo а с учетом ранее принятого условия е а -(1 — ",5)ã потери в стержне превысят потери в амортизаторе и электромагнитная энергия будет расходоваться прежде всего на нагрев стержня, Уменьшение tg о с приведет к уменьшению экспоненциального затухания энергии по длине стержня, и, следовательно, к более равномерному нагреву амортизатора, Уменьшение tg o именно на порядок осуществляется из учета электрических свойств резины, Обычные электроизоляционные резины имеют tg от=0,02 — 0,1.

Уменьшение tg o, больше, чем на порядок в сравнении с минимальным значением (0,02), невозможно, так как tg <тчистого каучука не ниже 0,002, и для получения меньших значений tg стбыло бы необходимо использовать другой материал, что не соответствует цели изобретения.

Стержень диэлектрической антенны изготавливается из той же резины, что и

aecb 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 теплофизических свойств.

Пример. Испытания проводились в лабораторных условиях. Амортизатор размерами 220, мм в диаметре и высотой 100 мм с F. a =5 и tg п,=0,03 изготавливали со

I стержнем « иэлектрической антенны длиной

10 GM c E c =7,5 и tg o <=0,003, диаметром

d=il /1,3 Я вЂ” Я т.е, 6,14 см. В качестве источника СВЧ-энергии применялся СВЧгенератор типа "Парус" с длиной волны

12,63 см в непрерывном режиме генерации и выходной мощностью 2,8 кВт, Запитка стержня осуществлялась с помощью круглого коаксиального волновода, Вся конструкция помещалась в защитный экран из- латунной стали. Коэффициент стоячей волны по направлению не превышал 2,5.

1793125 элемента без зазора, длина антенны равна высоте резинового элемента, а ее диаметр d определяется по формуле:

5 d= А/1,3 V7) — я тора

Составитель Н.Диченко

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор Н.Бучок

Редактор И,Кулакова

Заказ 489 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

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-генератором и установленной вдоль оси резинового элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона нагрузок и повышения надежности амортизации за счет равномерного прогрева, резиновый элемент выполнен в виде сйлошного массива, антенна установлена внутри резинового где il- заданная длина волны СВЧ-излучения; е — относительная диэлектрическая

10 проницаемость антенны; е 2 — относительная диэлектрическая ! проницаемость резинового элемента, причем е1 =(1-1,5) ег .