Амортизатор
Владельцы патента RU 2429394:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)
Изобретение относится к устройствам виброзащитной техники. Амортизатор содержит упругий элемент, размещенный между двумя основаниями, и фрикционную пару. Первое основание предназначено для связи с объектом, а второе - с источником вибрации. Датчик скорости расположен на первом основании и подключен к входу блока управления. Выход блока управления электрически связан с электромагнитом. Первая часть фрикционной пары выполнена в виде вилки с закрепленными на ее концах накладками. Вилка шарнирно закреплена на первом основании. Вторая часть фрикционной пары выполнена в виде ведущего и ведомого шкивов, соединенных гибкой связью. Ведущий шкив установлен на роторе электродвигателя, закрепленного на втором основании. Ось ведомого шкива установлена на кронштейне, закрепленном на втором основании. Электромагнит закреплен на первом основании, а его сердечник шарнирно соединен с ручкой вилки. Достигается повышение эффективности виброзащиты. 4 ил.
Изобретение относится к устройствам виброзащитной техники и может быть использовано в подвесках сидений дорожно-строительных машин для защиты человека-оператора от вибрации.
Известен амортизатор [патент РФ 2060418, кл. F16F 15/03, 1996], содержащий два основания, расположенный между ними упругий элемент, фрикционную пару с электромагнитом и два датчика скорости, включенные в цепь электромагнита, причем первый датчик скорости закреплен на первом основании, а второй - на втором основании.
Данный амортизатор реализует прерывистый процесс работы фрикционной пары, т.е. имеются интервалы движения, на которых фрикционная пара выключается из работы, и динамические нагрузки, воспринимаемые первым основанием, не компенсируются силами трения.
Наиболее близким из известных технических решений является амортизатор [патент РФ 2070999, кл. F16F 7/10, 1996], содержащий два основания, первое из которых предназначено для связи с объектом, второе - с источником вибрации, упругий элемент, размещенный между основаниями, фрикционную пару, электромагнит, кронштейн, закрепленный на втором основании, датчик скорости, расположенный на первом основании, и блок управления, причем датчик скорости подключен к входу блока управления, а выход блока управления электрически связан с электромагнитом.
Недостатком данного амортизатора является то, что формируемое компенсационное воздействие существенно зависит от кинематической энергии фрикционной пары. Увеличение (или уменьшение - расход) кинетической энергии фрикционной пары происходит соответственно на интервалах движения, где направление скорости первого основания совпадает (или не совпадает) с направлением относительной скорости основания. На этих интервалах движения компенсационное воздействие не остается постоянным и, как следствие, не является оптимальным. Кроме того, для работы амортизатора необходима информация о том, с какой скоростью и в каком направлении движутся основания, что существенно усложняет алгоритм управления процессом виброзащиты.
Все это ухудшает качественные показатели амортизатора как устройства виброзащитной техники.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эффективности виброзащиты за счет обеспечения кусочно-постоянного компенсационного воздействия.
Это достигается тем, что амортизатор, содержащий два основания, первое из которых предназначено для связи с объектом, а второе - с источником вибрации, упругий элемент, размещенный между основаниями, фрикционную пару, электромагнит, кронштейн, закрепленный на втором основании, датчик скорости, расположенный на первом основании, и блок управления, причем датчик скорости подключен к входу блока управления, а выход блока управления электрически связан с электромагнитом, в отличие от прототипа дополнительно снабжен электродвигателем, закрепленным на втором основании, первая часть фрикционной пары выполнена в виде вилки с закрепленными на ее концах накладками, вторая часть фрикционной пары выполнена в виде ведущего и ведомого шкивов, соединенных гибкой связью, причем вилка шарнирно закреплена на первом основании, ведущий шкив закреплен на роторе электродвигателя, ось ведомого шкива установлена на кронштейне, электромагнит закреплен на первом основании, а его сердечник шарнирно соединен с ручкой вилки.
На фиг.1 изображен общий вид амортизатора; на фиг.2 - вид амортизатора сбоку; на фиг.3 - соединение ротора электродвигателя с ведущим шкивом; на фиг.4 - соединение оси ведомого шкива с кронштейном.
Амортизатор содержит основание 1, предназначенное для связи с объектом, основание 2, предназначенное для связи с источником вибрации, упругий элемент 3, размещенный между основаниями 1 и 2, фрикционную пару 4, электромагнит 5, закрепленный на основании 1, электродвигатель 6, закрепленный на основании 2, датчик скорости 7, расположенный на основании 1, и блок управления 8.
Датчик скорости 7 подключен к входу блока управления 8, а выход блока управления 8 электрически связан с электромагнитом 5.
Первая часть фрикционной пары 4 выполнена в виде вилки 9, шарнирно закрепленной на основании 1. На концах вилки9 закреплены накладки 10 и 11, а рукоятка 12 вилки 9 шарнирно соединена с сердечником 13 электромагнита 5.
Вторая часть фрикционной пары 4 выполнена в виде ведущего шкива 14 и ведомого шкива 15, соединенных гибкой связью 16. Ведущий шкив 14 закреплен на роторе 17 электродвигателя 6, а ось 18 ведомого шкива 15 установлена на кронштейне 19, жестко закрепленном на основании 2.
Накладки 10 и 11, а также гибкая связь 16, которая представляет собой кольцевую ленту, изготовлены из прорезиненной ткани.
Амортизатор работает следующим образом.
Датчик скорости 6 генерирует электрический сигнал U1, пропорциональный скорости 
основания 1. Электрический сигнал U1 подается на вход блока управления 8 и преобразуется в электрический сигнал
который с выхода блока управления 8 подается на электромагнит 5.
Вращение ротора 17 электродвигателя 6 передается ведущему шкиву 14 и, далее, через гибкую связь 16 ведомому шкиву 15.
При достаточно большой угловой скорости ω вращения ротора 17 абсолютная скорость 
левой ветви гибкой связи 16 всегда направлена вверх (положительна, т.е. 
) и выполняется следующее соотношение для относительной скорости: 
.
Соответственно, абсолютная скорость 
правой ветви гибкой связи 16 всегда направлена вниз (отрицательна, т.е. 
) и выполняется следующее соотношение для относительной скорости: 
.
Если основание 1 движется вверх, то его скорость положительна 
и электрический сигнал U2=+U0. Под действием данного сигнала сердечник 13 электромагнита 5 поворачивает рукоятку 12 вилки 9 по часовой стрелке. В результате этого фрикционная накладка 11 входит в контакт с правой ветвью гибкой связи 16. Поскольку относительная скорость 
, то сила трения между накладкой 11 и правой ветвью гибкой связи 16 направлена вниз. В результате этого создается компенсационное воздействие, которое передается через вилку 9 на основание 1 и замедляет его движение. Скорость основания 1 уменьшается.
Если основание 1 движется вниз, то его скорость отрицательна 
и электрический сигнал U2=-U0. Под действием данного сигнала сердечник 13 электромагнита 5 поворачивает рукоятку 12 вилки 9 против часовой стрелки. В результате этого фрикционная накладка 10 входит в контакт с левой ветвью гибкой связи 16. Поскольку относительная скорость 
то сила трения между накладкой 11 и левой ветвью гибкой связи 16 направлена вверх. В результате этого создается компенсационное воздействие, которое передается через вилку 9 на основание 1 и замедляет его движение. Скорость основания 1 уменьшается (по абсолютной величине).
Снабжение амортизатора электродвигателем 6, обеспечивающим неизменность направления относительных скоростей между трущимися частями фрикционной пары 4, позволяет формировать оптимальное кусочно-постоянное компенсационное воздействие, используя для этого только информацию о направлении скорости основания 1.
Поскольку кусочно-постоянное компенсационное воздействие всегда направлено против движения основания и уменьшает его скорость, то это существенно повышает эффективность виброзащиты основания и, соответственно, объекта от динамических нагрузок, передаваемых от основания.
Амортизатор, содержащий два основания, первое из которых предназначено для связи с объектом, а второе - с источником вибрации, упругий элемент, размещенный между основаниями, фрикционную пару, электромагнит, кронштейн, закрепленный на втором основании, датчик скорости, расположенный на первом основании, и блок управления, причем датчик скорости подключен к входу блока управления, а выход блока управления электрически связан с электромагнитом, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен электродвигателем, закрепленным на втором основании, первая часть фрикционной пары выполнена в виде вилки с закрепленными на ее концах накладками, вторая часть фрикционной пары выполнена в виде ведущего и ведомого шкивов, соединенных гибкой связью, причем вилка шарнирно закреплена на первом основании, ведущий шкив закреплен на роторе электродвигателя, ось ведомого шкива установлена на кронштейне, электромагнит закреплен на первом основании, а его сердечник шарнирно соединен с ручкой вилки.
