Устройство ограничения колебаний объекта

 

Использование: для защиты объектов от воздействия вибрации транспортных и технологических машин. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, размещенные в нем упругий ограничитель и упругие элементы, одни концы которых закреплены на внутренней поверхности корпуса, а другие предназначены для соединения с объектом. В корпусе выполнены соосные противоположно расположенные отверстия, а устройство снабжено упорами, одни концы которых предназначены для размещения на объекте со стороны упругих элементов, а другие - с его противоположной стороны, поршнями и дополнительными упругими элементами. Поршни установлены в отверстиях. Упругий ограничитель выполнен в виде двух стержней, одни концы которых шарнирно закреплены между собой, а другие концы шарнирно прикреплены к поршням. Кроме того, устройство может быть снабжено регулировочными винтами, установленными в каждом отверстии для поджатия упругих элементов, а стержни могут быть выполнены из плоской пружины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к защите-объектов от воздействия вибрации транспортных и технологических машин. Такие устройства используются также в приборах для измерения вибрации (3).

Для изоляции объектов от воздействия вибрации широко используется установка этих объектов на виброизоляторах. При этом для ограничения больших амплитуд колебаний объекта, обычно возникающих при резонансе, в виброизоляторах используются упругие материалы с высокими демпфирующими свойствами. В этом случае обеспечивается существенное уменьшение резонансных амплитуд колебаний объекта. Однако одновременно ухудшается эффективность виброизоляции объекта в зарезонансной зоне (1).

Известна конструкция упругого подвеса объекта, в котором для ограничения больших амплитуд колебаний используются упругие ограничители и специальные магниты, устанавливаемые неподвижно на основании, относительно которого колеблется объект (3, фиг.11.29). Такие устройства сложны по конструкции, при этом части объекта, приближающиеся при колебаниях к магниту, также должны обладать магнитными свойствами.

Наибольшее распространение получили устройства ограничения колебаний объекта, выбранные в качестве прототипа, содержащие упругие ограничители, установленные на основании, относительно которого колеблется объект на упругом подвесе (3, фиг.11.28).

Недостатком указанных устройств является то, что при больших смещениях объекта упругие ограничители останавливают этот объект, преобразуя его кинетическую энергию в потенциальную деформацию. Затем возвращают эту энергию объекту и ускоряют его при возвращении объекта в исходное состояние. В результате при определенных сочетаниях амплитуд колебаний собственных и вынужденных частот возникают явления субгармонического резонанса. Эти колебания могут быстро разрушить упругий подвес объекта (2).

Таким образом, возникает задача создания устройства, которое ограничивает большие колебания объекта на упругом подвесе, но не возвращает объекту запасенную при деформации энергию, а необратимо рассеивает ее.

Задача решается в данном устройстве ограничения колебаний, которое выполнено в виде двух стержней, шарнирно соединенных между собой. Другие концы стержней также шарнирно прикреплены к поршням, которые установлены в отверстиях корпуса. Отверстия в корпусе выполнены соосными и противоположно расположенными и их оси пердендикулярны оси устройства. В отверстия последовательно установлены поршни, дополнительные упругие элементы, которые поджимаются регулировочными винтами, что позволяет регулировать величину силы упругого сопротивления ограничителя eгo смещению объектом в направлении колебаний. Устройство снабжено упорами, один из которых предназначен для размещения на объекте со стороны упругих элементов, а другой с его противоположной стороны.

Такое устройство представляет собой упругую систему с двумя устойчивыми формами равновесия и перескоком из одной устойчивой формы в другую несмежную форму равновесия (2).

В этом случай энергия, запасенная упругими ограничителями при их деформации, не возвращается вновь колеблющемуся объекту, как в прототипе, а необратимо рассеивается в конструктивных элементах ограничителя и частично передается корпусу.

Устройство обладает следующими существенными признаками.

1. Упругое ограничительное устройство выполнено из двух стержней, одни концы которых шарнирно соединены между собой, а другие концы стержней шарнирно прикреплены к поршням, расположенным в отверстиях корпуса.

2. Отверстия в корпусе выполнены соосными и противоположно расположенными, оси их перпендикулярны оси устройства.

3. В отверстиях последовательно установлены поршни, дополнительные упругие элементы и регулировочные винты, которые позволяют плавно сжимать упругие элементы и тем самым регулировать величину силы упругого сопротивления ограничителя при переходе стержней из нижнего устойчивого положения в верхнее и наоборот.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство ограничения колебаний объекта, продольный разрез.

Упругий ограничитель состоит из двух стержней 1, одни концы которых шарнирно соединены между собой, другие концы стержней 1 прикреплены к поршням 2, которые расположены в отверстиях корпуса 3. Последовательно в отверстиях за поршнями расположены дополнительные упругие элементы 4, выполненные из материала с высокими демпфирующими свойствами, например резины. Поджатие упругих элементов 4 регулируется винтами 5. Устройство снабжено упорами 6 и 7, которые размещены на объекте 8. Сам объект 8 через виброизоляторы 9 соединен с колеблющимся корпусом 3. Нa чертеже поз.10 отмечено среднее неустойчивое положение стержней 1; поз. 11 верхнее устойчивое положение этих стержней.

Подбором жесткости материала упругих элементов 4 и предварительным их поджатием с помощью винтов 5 регулируется величина силы упругого сопротивления ограничителя при его перескоке из нижнего устойчивого положения в верхнее и наоборот.

Регулировка зазора б обеспечивается изменением положения упоров 6 и 7, например, за счет регулировочных прокладок 12.

Вместо стержней в упругом ограничителе можно использовать плоские пружины.

Устройство ограничения колебаний работает в трех различных режимах.

В первом режиме при вибрации корпуса 3 в вертикальном направлении (У), пока амплитуда колебаний объекта 8 (У_о) относительно корпуса 3 менее зазора б, устройство ограничения не взаимодействует с объектом 8 и не оказывает влияния на его колебания.

Во втором режиме (У_о>б) упор 7 объекта 8 касается в т.А ограничителя и смещает упругие стержни 1. Упругий ограничитель не переходит в положение 10, а возвращается вновь в исходное устойчивое положение.

Колебания объекта 8 усиливаются до тех пор, пока не наступит третий режим работы устройства. В третьем режиме (У_о>б) yпop 7 объекта 8 переводит стержни 1 в неустойчивое положение 10, из которого они перескакивают в устойчивое положение 11. Затем при ускоренном движении объекта 8 вниз c большими амплитудами (У_o>б) происходит перескок стержней 1 в нижнее устойчивое положение.

При каждом перескоке нарушается контакт в точках А и А стержней 1 с объектом 8. Потенциальная энергия деформации упругих элементов 4, полученная от объекта 8, преобразуется в кинетическую энергию движения стержней 1 при перескоке из одного устойчивого положения в другое устойчивое положение. Эта энергия рассеивается в упругих элементах 4, шарнирных соединениях стержней и частично возвращается ударом через поршни 2 корпусу 3.

Формула изобретения

1. Устройство ограничения колебаний объекта, содержащее корпус, размещенные в нем упругий ограничитель и упругие элементы, одни концы которых закреплены на внутренней поверхности корпуса, а другие предназначены для соединения с объектом, отличающееся тем, что в корпусе выполнены соосные противоположно расположенные отверстия, оси которых перпендикулярны оси устройства, а устройство снабжено упорами, одни из которых предназначены для размещения на объекте co стороны упругих элементов, а другие с его противоположной стороны, последовательно установленными в каждом отверстии поршнями и дополнительными упругими элементами, а упругий ограничитель выполнен в виде двух стержней, одни концы которых шарнирно закреплены между собой, а другие концы шарнирно прикреплены к поршням.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено регулировочными винтами, установленными в каждом отверстии для поджатия дополнительных упругих элементов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержни выполнены из плоской пружины.

РИСУНКИ

Рисунок 1