Виброизолятор
Изобретение: относится к деталям машин и может быть использовано в качестве виброизолятора. Последний выполнен в виде цилиндрического упругого элемента и размещенного внутри его пьезоэлектрического преобразователя, электрически связанного с резистором. Указанный преобразователь установлен перпендикулярно направлению внешнего воздействия. 2 ил.
Изобретение относится к средствам снижения вибраций механизмов и предназначено для виброизоляции механизмов различного назначения.
Известен пружинный амортизатор, содержащий стальную пружину и торцовые опорные пластины (Справочник по контролю промышленных шумов. М. Машиностроение, 1979, с. 239, рис. 22). Недостаток такого амортизатора заключается в том, что он имеет низкое собственное демпфирование. Прототипом предлагаемого изобретения является виброизолятор типа АН. Резиновый массив виброизолятора выполнен в виде сплошного цилиндра с двумя завулканизированными в его торцы гайками. Под эффективностью работы виброизолятора понимается степень реализации устройства виброзащиты. Цель защиты может состоять в уменьшении амплитуды Rо силы, передаваемой на неподвижный объект и уменьшении амплитуды Хо установившихся вынужденных колебаний источника. Количество степень осуществления виброзащиты можно охарактеризовать значениями безразмерных коэффициентов эффективности KR= Kx= ; где kR коэффициент виброизоляции; kX коэффициент динамичности; Fo амплитуда вынуждающей силы. Расположение пьезопреобразователя параллельно опорным пластинам виброизолятора обеспечивает прохождение через него наибольшей части вибрационной энергии, передаваемой через виброизолятор. Эффективность преобразования механической энергии в электрическую для пьезопреобразователей определяются несколькими параметрами: 1. Механическим КПД МЭ, который имеет значение 40-70% 2. Чувствительностью преобразователя S. Зависимость чувствительности от частоты показана на фиг. 1, кривая б. Пьезопреобразователь чувствителен к колебаниям с частотами от 2 Гц и выше; 3. Геометрической формой пьезопреобразователя. При работе в диапазоне низких частот используются пластинчатые биморфные пьезопреобразователи, которые имеют высокую чувствительность при работе на изгибных модах колебаний. Максимальная мощность, которую может преобразовывать преобразователь, ограничивается величинами допустимых напряжений электрического поля Едоп и механических динамических напряжений доп. У современных пьезоэлектрических пезопреобразователей (керамика ТБК-3) они достигают величин: Едоп 2х106 В/м; доп 7-35х107 Н/м2, что позволяет их использовать для виброизоляции массивных конструкций с большой амплитудой колебаний. При передаче вибрационной энергии через виброизолятор происходит деформация упругого элемента виброизолятора. В результате в объеме материала возникает сдвиг по фазе между напряжением и деформацией и, как следствие этого, поглощение вибрационной энергии в объеме упругого элемента. Вибрация, прошедшая через упругий элемент, вызывает колебания пьезопреобразователя. В результате в объеме пьезопреобразователя происходит преобразование вибрационной энергии в электрическую в частности диапазоне 2-30 Гц (фиг.5, кривая б). Так как электроды преобразователя замкнуты на омическую нагрузку, то во внешней цепи протекает ток, а на нагрузке происходит преобразование электрической энергии в тепловую с последующим ее рассеянием в окружающее пространство. Причем мощность рассеивания резистором (Ртепл) пропорциональна мощности вибрационной энергии (Рвиб), падающей на пьезопреобразователь Ртепл=мэРвиб=(0,4-0,7)Рвиб, Условия эффективности виброзащиты по критериям формулируют в виде неравенств kR1, kX1, т.е. коэффициенты зависят от частоты, то можно говорить об эффективности виброзащиты на частоте fo или в частном диапазоне f1ff2. Вибрационные характеристики резинометаллического виброизолятора АН представлены в таблице. На фиг. 1 дана кривая амплитудно-частотной характеристики виброизолятора АН-4 при статической нагрузке 5 кгс (кривая а). Как видно из таблицы и фиг. 1, кривая а, виброизоляторы типа АН рекомендуется применять для защиты от вибраций с частотой более 30 Гц. Между тем механические воздействия реальных объектов (механизмы, установленные на борту корабля) характеризуются вибрациями частотой 5-35 Гц. Недостатком предлагаемого виброизолятора является низкая эффективность виброизоляции колебаний механизма в низкочастотной области спектра. В ряде важных для практики случаев необходима возможно более полная виброизоляция колебаний механизмов на частотах ниже 30 Гц. Для расширения рабочего диапазона частот виброизолятора в сторону низких частот (меньше 30 Гц) предлагается расположить в объеме упругого элемента резинометаллического виброизолятора параллельно опорным пластинам пластинчатый пьезоэлектрический преобразователь, состоящий из пластины пьезокерамики с нанесенными на ее торцы электродами, концы от которых замкнуты на внешнюю электрическую нагрузку. Наличие пьезопреобразователя в конструкции виброизолятора позволяет преобразовывать вибрационную энергию в электрическую, что вызывает уменьшение коэффициента динамичности резинометаллического виброизолятора в области низких частот 2-30 Гц. Таким образом, отличительным признаком предлагаемого виброизолятора является наличие пьезопреобразователя в объеме эластичного упругого элемента, электроды которого замкнуты на внешнюю электрическую нагрузку. На фиг. 2 представлена предлагаемая конструкция виброизолятора, которая включает упругий элемент 1 из эластичного материала (резина), опорных пластин 2 на торцах упругого элемента, пластинчатого пьезоэлектрического преобразователя 3, впрессованного в упругий элемент параллельно опорным пластинам. Пьезоэлектрический пьезопреобразователь состоит из двух пластин пьезокерамики (керамика ТБК-3) 4, электродов 5 нанесенных на торцы пластин, концы от которых замкнуты на нагрузку 6. Предлагаемый виброизолятор расширяет частотный диапазон эффективной виброзащиты в сторону низких частот. Виброизолятор может быть изготовлен на основе существующих резинометаллических виброизолятора путем введения в их конструкцию нескольких дополнительных элементов.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Виброизолирующая опора // 2029157
Изобретение относится к машиностроению, в частности к виброизолирующим опорам для гашения ударных нагрузок и вибрации, возникающих при работе тяжелого оборудования, стационарных машин и механизмов
Амортизатор // 2025606
Изобретение относится к транспорту и может найти применение в конструкциях мотоциклов, автомобилей, самолетов и других транспортных устройств
Демпфер курилова // 2017028
Фрикционно-демпферная стойка подвески // 2005229
Амортизатор // 1828196
Демпфер // 1820084
Демпфер // 1820083
Упругая подвеска // 1740823
Рессора // 1732077
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к средствам для гашения колебаний железнодорожных экипажей
Упругодемпфирующий элемент // 2166137
Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к устройствам упругого восприятия различных нагрузок и их гашения
Фрикционный поглощающий аппарат автосцепки // 2198809
Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам, в частности к фрикционным поглощающим аппаратам автосцепки
Виброизолятор // 2204747
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры и приборов от воздействия вибраций
Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к транспортному машиностроению
Виброизолятор // 2212573
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры и приборов от воздействия вибраций
Упругодемпфирующий блок // 2217632
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к железнодорожному транспорту
Демпфер колебаний вращающихся тел // 2238454
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для устранения паразитных крутильных и поперечных колебаний вращающихся тел, в частности, в зубчатых передачах, двигателях внутреннего сгорания
Амортизатор // 2245469
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для амортизации различного вида промышленного и транспортного оборудования, двигательных установок и аппаратуры
Гидромеханический демпфер // 2258848
Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидромеханическим демпферам