Амортизатор

 

Изобретение относится к средствам виброзащиты. Сущность изобретения: амортизатор содержит упругий цилиндрический корпус, герметично заполненный демпфирующей жидкостью, и нелинейный упругий элемент с двумя положениями устойчивого равновесия. Упругий элемент установлен внутри упругого корпуса в демпфирующей жидкости и выполнен в виде герметичной анероидной коробки. Упомянутая анероидная коробка состоит из двух соединенных между собой хлопающих мембран, в центральной части каждой из которых на внутренних поверхностях укреплены постоянные магниты в виде аксиально намагниченных дисков. Диски обращены друг к другу одноименными полюсами. Техническим результатом является упрощение конструкции амортизатора и повышение его надежности. 2 ил.

Изобретение относится к средствам и способам виброзащиты объектов в различных областях техники.

Известен амортизатор, содержащий эластичный корпус, разделенный упругими гофрированными мембранами с отверстиями различного диаметра на ряд полостей, заполненных рабочей жидкостью /см.а.с. СССР 1744325, кл. F 16 F 13/00, 1992 [1]/.

Недостатком данного устройства является значительная сложность конструкции и низкая эффективность виброизоляции вследствие демпфирования колебаний только за счет дросселирования рабочей жидкости через отверстия и деформаций упругих элементов при невозможности автоматической отстройки амортизатора от возникающих резонансных режимов колебаний виброизолируемого объекта.

Известен также амортизатор, содержащий корпус, имеющий упругое подвижное соединение с эластичной гофрированной складной оболочкой с дросселирующими отверстиями, заполненной демпфирующей средой /см. а.с. СССР 1672034, кл. F 16 F 13/00, 1991 [2]/.

Недостатком данного устройства также является сложность конструкции и низкая эффективность виброизоляции вследствие обеспечения рассеивания энергии колебаний только за счет дросселирования рабочей среды через отверстия в оболочке и трения демпфирующей среды о поверхность оболочки при невозможности автоматической отстройки амортизатора от возникающих резонансных режимов колебаний виброизолируемого объекта.

Кроме того, известен амортизатор, содержащий нелинейный упругий элемент с двумя положениями устойчивого равновесия, выполненный в виде пакета тонкостенных упругих пластин, контактирующих с фрикционными упорами в виде пакетов пластинчатых клиньев и упруго фрикционных накладок и упругими упорами в виде пневмокамеры с регулируемым давлением и регулируемого пневмосильфона /см. а.с. СССР 848800, кл. F 16 F 7/08, 1981 [3]/.

Недостатком данного устройства является предельная сложность конструкции, что затрудняет возможность ее практического использования.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является регулируемый амортизатор, содержащий заполненный демпфирующей жидкостью упругий цилиндрический корпус для установки защищаемого объекта, соединенный с автоматической системой управления жесткостью, включающей механизм измерения и преобразования частоты колебаний объекта, счетно решающий механизм управления и силовую гидравлическую систему /см. а.с. СССР 2006901, кл. G 05 D 19/00, F 16 F 15/00, 1994 [4]/, принятый за прототип.

Данный амортизатор позволяет автоматически отстраиваться от резонансных режимов колебаний защищаемого объекта. Однако недостатком устройства является значительная сложность конструкции, наличие сложной системы регулирования, управления и силового гидравлического механизма, что обуславливает снижение надежности устройства.

Сущность изобретения заключается в создании амортизатора, способного автоматически отстраиваться от резонансных режимов колебаний путем перестройки своей упругой системы не с помощью следящей системы с силовыми исполнительными механизмами, а за счет введения в саму структуру амортизатора нелинейного магнитомеханического элемента, осуществляющего скачкообразное изменение рабочего объема упругой системы и ее жесткости при заданной амплитуде колебаний.

Технический результат - упрощение конструкции амортизатора и повышение его надежности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном амортизаторе, содержащем упругий цилиндрический корпус, герметично заполненный демпфирующей жидкостью, и нелинейный упругий элемент с двумя положениями устойчивого равновесия, особенность заключается в том, что нелинейный упругий элемент установлен внутри упругого корпуса в демпфирующей жидкости и выполнен в виде герметичной анероидной коробки, состоящей из двух соединенных между собой хлопающих мембран, в центральной части каждой из которых на внутренних поверхностях укреплены постоянные магниты в виде аксиально намагниченных дисков, обращенных друг к другу одноименными полюсами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен предлагаемый амортизатор, общий вид с центральным поперечным разрезом, до срыва резонансных колебаний; на фиг.2 - амортизатор после срыва резонансных колебаний.

Устройство содержит упругий цилиндрический корпус 1 для виброзащиты установленного на него объекта 2, герметично заполненный демпфирующей жидкостью 3 и размещенный на неподвижном основании 4. Внутри корпуса 1 в демпфирующей жидкости 3 установлен нелинейный упругий элемент с двумя положениями устойчивого равновесия, выполненный в виде герметичной анероидной коробки, состоящей из двух соединенных между собой хлопающих мембран 5, 6. В предлагаемой конструкции анероидная коробка 5, 6 размещена вблизи дна корпуса 1 параллельно ему и прикреплена к дну своим жестким участком в месте соединения мембран 5, 6 с помощью стержней 7. В принципе место расположения анероидной коробки 5, 6 в корпусе 1 не имеет принципиального значения для работы устройства, и коробка 5, 6 могла бы свободно плавать в жидкости 3. Однако крепление стержнями 7 предотвращает нежелательные соударения коробки 5, 6 с внутренней поверхностью корпуса 1 при вибрациях. В центральной части каждой из мембран 5, 6 на их внутренних поверхностях укреплены постоянные магниты 8, 9 в виде аксиально намагниченных дисков, обращенных друг к другу одноименными полюсами.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При малой интенсивности колебаний объекта 2 на упругом корпусе 1 хлопающие мембраны 5, 6 находятся в выпуклом наружу состоянии /фиг.1/, при этом анероидная коробка 5, 6 раздута и занимает значительную часть рабочего объема корпуса 1 /объема размещения жидкости 3/. В этом случае происходит просто демпфирование колебаний объекта 2 за счет трения демпфирующей жидкости 3 о внутреннюю поверхность упругого корпуса 1 и наружную поверхность мембранной коробки 5, 6 при их относительных малых колебаниях, а также за счет сравнительно слабых сил отталкивания постоянных магнитов 8, 9, находящихся довольно далеко друг от друга. При возникновении резонансных колебаний объекта 2 на одной из собственных частот /форм колебаний/ резко возрастает амплитуда осевых колебаний объекта 2 вместе с корпусом 1, происходит выпучивание наружу боковой поверхности корпуса 1 вследствие упругости стенок корпуса 1 /фиг.1/ и, соответственно, резкое увеличение давления жидкости 3 внутри корпуса 1. Под действием этого давления происходит "хлопок" мембран 5, 6 внутрь мембранной коробки 5, 6 с преодолением сил отталкивания постоянных магнитов 8, 9 /фиг. 2/. При таком "хлопке" рабочий объем жидкости 3 внутри корпуса 1 резко увеличивается, боковая поверхность корпуса 1 "уходит" внутрь, корпус 1 принимает исходную форму, близкую к цилиндрической, при этом давление жидкости 3 внутри корпуса 1 резко уменьшается. Однако такое скачкообразное уменьшение давления также скачком уменьшает жесткость упругого корпуса 1 во всех направлениях, скачком понижает весь спектр собственных частот упругой системы корпусов 1 по всем формам колебаний и, соответственно, приводит к мгновенному срыву резонансного режима, то есть к автоматической отстройке амортизатора от возникшего резонансного режима. После срыва резонансного режима амплитуда осевых колебаний корпуса 1 резко уменьшается и давление жидкости 3 в корпусе 1 становится сравнительно малым. Поэтому сил отталкивания постоянных магнитов 8, 9, одноименно заряженные полюса которых расположены вблизи друг от друга вплоть до контакта /фиг.2/, достаточно для преодоления малого давления жидкости 3 и совершения обратного "хлопка" мембран 5, 6 в выпуклое наружу состояние, то есть для перехода системы в исходное состояние /фиг.1/. При полном прекращении резонансных явлений упругая система так и остается в данном исходном состоянии. В случае же повторного возникновения резонансного режима опять происходит "хлопок" внутрь мембран 5, 6, скачкообразное уменьшение давления жидкости 3, новая отстройка собственных частот амортизатора и повторный автоматический срыв резонансного режима. Таким образом, в любом случае происходит процесс адаптивного автоматического ухода амортизатора с возникшего резонансного режима.

Очевидно, что предложенная конструкция характеризуется по сравнению с известными предельной простотой и высокой надежностью входящих в нее механических и магнитных элементов, полным отсутствием сложных элементов, узлов и схемных соединений с низкой надежностью: гидравлических исполнительных элементов и узлов системы управления и регулирования, датчиков частоты, счетно-решающих элементов, электрических связей и т.д. Эксплуатация и регулировка предложенного амортизатора также предельно просты и не предусматривают никаких специальных операций.

Формула изобретения

Амортизатор, содержащий упругий цилиндрический корпус, герметично заполненный демпфирующей жидкостью, и нелинейный упругий элемент с двумя положениями устойчивого равновесия, отличающийся тем, что нелинейный упругий элемент установлен внутри упругого корпуса в демпфирующей жидкости и выполнен в виде герметичной анероидной коробки, состоящей из двух соединеных между собой хлопающих мембран, в центральной части каждой из которых на внутренних поверхностях укреплены постоянные магниты в виде аксиально намагниченных дисков, обращенных друг к другу одноименными полюсами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2