Амортизатор

 

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может использоваться при разработке средств и способов виброзащиты различных объектов. Амортизатор имеет параллельные неподвижное и подвижное основания. Между ними установлена цилиндрическая резиновая втулка с завулканизированными в ее тело инородными элементами и с продольной осью, перпендикулярной основаниям. В устройство амортизатора введены установленные на неподвижном основании постоянный магнит, имеющий форму полого цилиндра с осевым направлением намагниченности, и цилиндрический ферромагнитный сердечник. Постоянный магнит концентрично охватывает резиновую втулку. Сердечник свободно введен в сквозное осевое отверстие, выполненное во втулке. Инородные элементы, завулканизированные во втулку, выполнены в виде плоских замкнутых токопроводящих контуров. Контуры равномерно распределены по высоте втулки параллельно основаниям. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности предотвращения резонансных режимов колебаний за счет обеспечения амортизатором адаптивной перестройки своих жесткостных параметров. 2 ил.

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

Известен амортизатор, содержащий жесткое и подвижное основания, упругий элемент, параллельно расположенную с ним и частично завулканизированную в нем пружину, втулку и регулировочное устройство (см. патент Франции 1326117, кл. F 16 F 3/00, 1953 г. [1] ).

Однако данная конструкция позволяет предотвращать возникновение резонансных колебаний только заранее известной частоты, так как дает возможность изменять жесткость амортизатора только в процессе его предварительной регулировки. В случае же возникновения при эксплуатации резонансов на других частотах конструкция не позволяет автоматически перестраиваться и срывать тем самым резонансные режимы.

Известен также амортизатор с автоматически регулируемой в процессе его эксплуатации жесткостью, включающий упругий элемент с регулируемой жесткостью, измерители частот собственных и вынужденных колебаний, счетно-решающее устройство, формирователь управляющего сигнала и гидравлическую систему силового воздействия на упругий элемент (см. патент РФ 2006901, кл. G 05 D 19/00, F 16 F 15/00, 1994 г. [2] ).

Недостатком данной конструкции является ее предельная сложность, громоздкость, низкая надежность, что в значительной степени обусловлено наличием гидравлической системы силового воздействия, включающей, в частности, регулятор расхода жидкости, гидравлические насосы, камеры, магистрали и т. д.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является амортизатор, включающий параллельные жесткое и подвижное основания, упругий элемент с выполненным в нем пазом, параллельно расположенную с ним и частично завулканизированную в нем пружину, а также установленное в пазу упругого элемента регулировочное устройство, взаимодействующее со свободным концом пружины (см. а. с. СССР 584140, кл. F 16 F 3/02, 1977 г. [3] и принятое за прототип).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится низкая эффективность предотвращения резонансных режимов колебаний виброизолируемого объекта. Это объясняется тем, что в данной конструкции возможна регулировка жесткости упругого элемента амортизатора и соответственно частоты собственных колебаний виброизолируемой системы только в процессе предварительной настройки амортизатора перед его эксплуатацией. Однако при возникновении резонансных режимов в процессе эксплуатации в амортизаторе отсутствует возможность адаптивной перестройки своих жесткостных параметров и соответственно срыва резонансного режима.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции амортизатора, обеспечивающей адаптивную автоматическую перестройку параметров и жесткостных характеристик под действием электромагнитных сил, возникающих в процессе резонансных колебаний и вызывающих автоматический срыв возникающих резонансных режимов виброзащищаемого объекта.

Технический результат - повышение эффективности предотвращения резонансных режимов колебаний за счет обеспечения амортизатором адаптивной перестройки своих жесткостных параметров.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном амортизаторе, содержащем параллельные неподвижное и подвижное основания и установленную между ними цилиндрическую резиновую втулку с перпендикулярной основаниям продольной осью и с завулканизированными в тело втулки инородными элементами, особенность заключается в том, что в устройстве введены установленные на неподвижном основании постоянный магнит, имеющий форму полого цилиндра с осевым направлением намагниченности, концентрично охватывающий резиновую втулку, и цилиндрический ферромагнитный сердечник, свободно введенный в выполненное во втулке сквозное осевое отверстие, а завулканизированные во втулку инородные моменты выполнены в виде плоских замкнутых токопроводящих контуров, равномерно распределенных по высоте втулки параллельно основаниям.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид с поперечным разрезом; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Устройство содержит параллельные неподвижное 1 и подвижное 2 основания, установленную между ними цилиндрическую резиновую втулку 3 с перпендикулярной основаниям 1 и 2 продольной осью и выполненным во втулке 3 сквозным осевым отверстием 4, а также установленные на неподвижном основании 1 постоянный магнит 5, имеющий форму полого цилиндра с осевым направлением намагниченности, концентрично охватывающий резиновую втулку 3, и цилиндрический ферромагнитный сердечник 6, свободно введенный в осевое отверстие 4 втулки 3. При этом в тело резиновой втулки 3 завулканизированы инородные элементы, выполненные в виде плоских замкнутых токопроводящих контуров 7, равномерно распределенных по высоте втулки 3 параллельно основаниям 1 и 2. Контуры 7 /фиг. 2/ выполнены квадратной формы /см. ниже/, а высота магнита 5 и ферромагнитного сердечника 6 меньше высоты втулки 3 на расстояние, равное сумме статического перемещения подвижного основания 2 и максимально возможной амплитуды его вынужденных колебаний.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Магнитный поток цилиндрического постоянного магнита 5 проходит через его внутреннюю полость и замыкается от полюсов N и S через ферромагнитный сердечник 6. При этом в кольцевом зазоре между магнитом 5 и сердечником 6, то есть в месте расположения резиновой втулки 3, направление силовых линий магнитного поля радиально и противоположно по разные стороны от сердечника 6 в диаметральном направлении. Кроме того, как известно, у торцов магнита 5 на полюсах плотность силовых линий значительно выше, поэтому магнитное поле вдоль высоты магнита 5 и сердечника 6 существенно неоднородно. При совпадении частоты внешних воздействий с собственной частотой колебательной системы виброзащищаемый объект - амортизатор возникают интенсивные резонансные колебания объекта на подвижном основании 2, и следовательно, интенсивные осевые колебания резиновой втулки 3 с замкнутыми контурами 7. При колебаниях последних в радиальном магнитном неоднородном поле в контурах 7 наводится ЭДС индукции /очевидно, что при радиально-встречном направлении силовых линий магнитного поля в зазоре ЭДС в каждой из 4-х сторон квадрата, образующих контур 7, направлены в одну и ту же сторону по обходу контура, зависящую от осевого направления движения контура - вверх или вниз - в данный полупериод колебаний, то есть ЭДС в сторонах контура складываются/. В результате по контурам 7 потекут токи одного направления. Поэтому между каждой парой соседних контуров 7 возникнут притягивающие контура 7 электродинамические силы. В результате между основаниями 1 и 2 возникнет суммарное сжимающее усилие, что приведет к мгновенному скачкообразному увеличению осевой жесткости резиновой втулки 3 /такое же увеличение жесткости достигается за счет действия на упругий элемент гидравлических сил давления жидкости в [2] и сил упругости сжимаемой при регулировке цилиндрической пружины в [3] .

Увеличение осевой жесткости втулки 3 равносильно скачкообразному увеличению собственной частоты системы объект-амортизатор, что приведет к мгновенному автоматическому срыву резонансного режима. Форма выполнения замкнутых контуров 7 не влияет на работоспособность конструкции. Однако, как показали эксперименты, квадратная форма контура 7 при круглом сечении резиновой втулки 3 максимально резко влияет на изменение осевой жесткости втулки 3 в случае действия сжимающих электродинамических сил между контурами 7.

Таким образом, предложенная конструкция амортизатора позволяет предельно повысить эффективность предотвращения резонансных режимов колебаний. Это достигается за счет обеспечения возможности адаптивной автоматической перестройки амортизатором своих жесткостных параметров. При этом конструкция амортизатора отличается существенной простотой, не требует применения сложных следящих систем обратной связи с гидравлическими, электромеханическими и т. д. исполнительными силовыми элементами.

Формула изобретения

Амортизатор, содержащий параллельные неподвижное и подвижное основания и установленную между ними цилиндрическую резиновую втулку с перпендикулярной основаниям продольной осью и с завулканизированными в тело втулки инородными элементами, отличающийся тем, что в устройство введены установленные на неподвижном основании постоянный магнит, имеющий форму полого цилиндра с осевым направлением намагниченности, концентрично охватывающий резиновую втулку, и цилиндрический ферромагнитный сердечник, свободно введенный в выполненное во втулке сквозное осевое отверстие, а завулканизированные во втулку инородные элементы выполнены в виде плоских замкнутых токопроводящих контуров, равномерно распределенных по высоте втулки параллельно основаниям.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2