Способ управления жесткостью регулируемого амортизатора

 

Изобретение может быть использовано для предотвращения резонансных режимов колебаний в различных областях техники, в частности в транспортном машиностроении. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют частоту вынужденных колебаний защищаемого объекта и вырабатывают сигнал, обратно пропорциональный по величине разности квадратов частоты вынужденных колебаний и частоты собственных колебаний защищаемого объекта, пропорционально этому сигналу, начиная с некоторого порогового значения, изменяют жесткость упругого элемента амортизатора: если частота вынужденных колебаний возрастает, то жесткость уменьшают, и наоборот, надежно предотвращая таким образом резонансные режимы колебаний защищаемого объекта в широком диапазоне частот. 1 ил.

Изобретение относится к средствам и способам виброзащиты объектов в различных областях техники, в частности в транспортном машиностроении.

Известен виброизолятор с регулируемой жесткостью [1] , в котором управление жесткостью упругого элемента осуществляется с целью стабилизации положения виброизолирующего объекта и на основе измерения относительного смещения опорного основания и виброизолирующего объекта.

Основным недостатком такого способа управления жесткостью упругого элемента является невозможность исключения резонансных режимов колебаний виброизолируемого объекта.

Известна автоматическая система управления жесткостью [2] упругого элемента гасителя колебаний, в которой управление жесткостью упругого элемента осуществляется с целью изменения частоты собственных колебаний гасителя колебаний на основе измерения вибраций массы гасителя колебаний и объекта защиты с помощью соответствующих датчиков и обеспечения сдвига фаз сигналов, поступающих с датчиков вибраций.

Данный способ управления жесткостью упругого элемента также не позволяет исключить резонансные режимы колебаний защищаемого объекта без применения динамических гасителей клебаний.

Известен способ управления диссипативной силой пневматического управляемого амортизатора [3] , заключающийся в том, что величина диссопативной силы устанавливается в зависимости от направления и амплитуды движения объекта виброзащиты.

Однако такой способ не может быть применен для управления жесткостью упругого элемента амортизатора.

Наиболее близким по принципу действия к предлагаемому способу управления жесткостью амортизатора является способ управления демпфированием амортизатора, реализованный в известном устройстве для управления демпфирующей силой в амортизаторе [4] , заключающийся в том, что измеряют частоту вынужденных колебаний объекта виброзащиты, с помощью полосовых фильтров резонансных и нерезонансных частот вырабатывают соответствующие сигналы, сравнивают их по величине и в зависимости от результата сравнения устанавливают величину демпфирующей силы: если сигнал с резонансных фильтров превышает сигнал с нерезонансных, то демпфирование увеличивают, в противном случае уменьшают.

Такой способ управления демпфированием приемлем и для управления жесткостью упругого элемента амортизатора с целью предотвращения резонансных режимов колебаний. Однако он может быть реализован только для ограниченного числа резонансных частот из-за ограниченных возможностей полосовых фильтров, недостаточно чувствителен для своевременного определения начала резонансного режима колебаний и быстрого его устранения.

Цель изобретения - повышение эффективности предотвращения резонансных режимов колебаний.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит опорное основание 1, упругий элемент 2 регулируемой жесткости, защищаемый объект 3, датчик 4 частоты, счетно-решающий прибор 5, усилитель-преобразователь 6, регулятор 7 расхода жидкости, гидравлический насос 8, бачок 9, гидравлическую камеру 10, сливной клапан 11, гидравлические магистрали 12, элекрические связи 13, датчик 24 давления.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства следующим образом.

Предварительно устанавливается требуемая номинальная жесткость упругого элемента 2 за счет его поджатия давлением жидкости, подаваемой в камеру 10 из бачка 9 с помощью насоса 8, магистралей 12 и регулятора 7 расхода. Управляемый сливной клапан 11 удерживает давление жидкости в камере 10. Жесткость упругого элемента 2, а значит, и частота собственных колебаний ω_о защищаемого объекта 3 пропорциональны степени поджатия упругого элемента 2, а значит, и величине давления жидкости в камере 10. Величина давления жидкости в камере 10 измеряется датчиком 14 давления и с его помощью передается в счетно-решающий прибор 5, который по величине давления определяет соответствующее значение частоты собственных колебаний ω_о защищаемого объекта 3. Вынужденные колебания защищаемого объекта измеряются датчиком 4 частоты. Измеренное значение частоты вынужденных колебаний ω_в передается в счетно-решающий прибор 5, в котором вырабатывается сигнал, обратно пропорциональный по величине разности квадратов частот вынужденных и собственных колебаний защищаемого объекта 3. т. е. f = A/ ω_в² - ω _о², где А - коэффициент пропорциональности, в котором осуществляется логический анализ величины сигнала f. Если он меньше некоторого порогового значения, f <f, то никаких управляющих команд из счетно-решающего прибора не подается, если больше, f>f_пор, то сигнал поступает на усилитель-преобразователь 6. Из усилителя-преобразователя в зависимости от знака входного сигнала f управляющий сигнал подается либо на сливной клапан 11, либо на включение насоса 8 и регулятора 7 расхода жидкости. Если сигнал f положительный, то подается команда на сливной клапан 11 с целью уменьшения давления в камере 10, уменьшения поджатия упругого элемента 2 и в результате уменьшения частоты собственных колебаний ω _о объекта 3 до выполнения условия f<f если сигнал отрицательный, то подается команда на включение насоса 8 и регулирование расхода жидкости регулятором 7 с целью увеличения давления в камере 10, увеличения поджатия упругого элемента 2 и в результате увеличения частоты собственных колебаний ω_о объекта 3 до выполнения условия f<f.

Таким образом, предлагаемый способ управления жесткостью позволяет амортизатору автоматически с высокой надежностью отстраиваться от резонансных режимов колебаний защищаемого объекта в широком диапазоне частот за счет своевременного и достаточного по величине изменения частоты собственных колебаний защищаемого объекта 3 на амортизаторе.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1223213, кл. G 05 D 19/02, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 1072012, кл. G 05 D 19/00, 1984.

3. Авторское свидетельство СССР N 1578387, кл. F 16 F 9/02, 1990.

4. Авторское свидетельство СССР N 1167591, кл. G 05 D 19/00, 1985.

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТЬЮ РЕГУЛИРУЕМОГО АМОРТИЗАТОРА, включающий измерение частоты вынужденных колебаний защищаемого объекта, отличающийся тем, что определяют частоту собственных колебаний защищаемого объекта и формируют сигнал, обратно пропорциональный по величине разности квадратов вынужденной и собственной частот колебаний защищаемого объекта, а жесткость амортизатора изменяют пропорционально этому сигналу, начиная с выбранного порогового его значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1