Патент на изобретение №2301923

(54) ВИБРОИЗОЛЯТОР С ПЕРЕМЕННЫМ ДЕМПФИРОВАНИЕМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации. Виброизолятор содержит корпус с размещенным в нем штоком с поршнем. На конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами. Демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁. Наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂. Усилие прижатия фрикционных элементов ко втулке осуществляется через регулировочные винты. Регулировочные винты связаны с исполнительным серводвигателем, например червячного типа с самотормозящейся передачей. Сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений, например пьезокристаллическим. Достигается повышение эффективности виброизоляции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор, содержащий корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁, а наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, причем усилие прижатия фрикционных элементов ко втулке осуществляется через регулировочные винты (Заявка RU №94008151, F16F 7/00 от 09.04.94).

Недостатком известного виброизолятора является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции.

Технический результат – повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁, а наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, причем усилие прижатия фрикционных элементов ко втулке осуществляется через регулировочные винты, регулировочные винты связаны с исполнительным серводвигателем, например червячного типа с самотормозящейся передачей, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений, например пьезокристаллическим, а коэффициент трения внутренней поверхности втулки о подпружиненный поршень меньше, чем коэффициент трения наружной поверхности втулки о дополнительные фрикционные элементы.

На фиг.1 представлен общий вид виброизолятора, на фиг.2 – амплитудно-частотная характеристика системы виброизоляции с предложенным виброизолятором.

Виброизолятор (фиг.1) включает в себя корпус 1 с размещенным в нем штоком 2 с поршнем 3. На конце штока закреплена виброизолируемая масса 4, например ткацкий станок, удерживаемый пружинами 5 и 6. Демпфер сухого трения представлен в виде фрикционной втулки 7 с ограничительными упорами 8 и 9 по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем 3, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁, а наружная поверхность втулки 7 контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами 10, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, который можно изменить посредством изменения усилия прижатия их ко втулке 7 через регулировочные винты 11, которые связаны с исполнительным серводвигателем 14, например червячного типа с самотормозящейся передачей. Сигнал на включение серводвигателя 14 поступает от микропроцессора 13, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений 12, например пьезокристаллическим.

Виброизолятор работает следующим образом.

На фиг.2 изображены амплитудно-частотные характеристики виброизолирующей системы, работающей с предложенным виброизолятором. Кривая 1 характеризует систему с относительным коэффициентом демпфирования =0,05; кривая 2 с коэффициентом =0,5 является оптимальной с точки зрения величины резонансного пика (T_A()=1,5). Однако в зарезонансной зоне АЧХ, начиная с частоты 2₀, система, имеющая АЧХ с =0,05, более эффективная, чем с =0,5. Поэтому предложенная система виброизоляции обеспечивает ступенчатую характеристику 3, которая на резонансе имеет свойства АЧХ системы с =0,5, а в зарезонансной зоне АЧХ – =0,05. Для этого осуществляют почастотное включение в работу демпфирующих элементов с поверхностями, имеющими различные по значению коэффициенты трения f₁ и f₂. В резонансном режиме подключают к работе следующую пару трения: «наружная поверхность втулки 7 – фрикционные элементы 10» с коэффициентом трения f₂. Во всем остальном частотном диапазоне обеспечивают работу пары трения: «поршень 3 – внутренняя поверхность втулки 7» с коэффициентом трения f₁. Полученная таким способом АЧХ (фиг.2, кривая 3) на резонансе обладает преимуществом демпфированных систем (=0,5), а в зарезонансной зоне – преимуществом систем с небольшим коэффициентом относительного демпфирования (=0,05).

Во всем частотном диапазоне виброизолятор осуществляет гашение колебаний посредством пружин 5 и 6, а демпфирование за счет трения поршня 3 о внутреннюю поверхность втулки 7. При резонансе, когда амплитуда перемещений поршня возрастает, он начнет взаимодействовать с упорами 8 и 9 на торцевой поверхности втулки 7, и демпфирование в этом случае будет осуществляться в основном за счет трения наружной поверхности втулки 7 о фрикционные элементы 10, числом не менее 3-х, которые обеспечивают больший коэффициент трения в этой паре, чем пара – «поршень 3 – внутренняя поверхность втулки 7», причем имеется также возможность его регулировки посредством винтов 11. При резонансе сила инерции, равная произведению массы объекта на виброускорение, обычно превышает величину силы трения между поршнем 3 и втулкой 7, поэтому на резонансных частотах проскальзывание поршня будет препятствовать увеличению резонансных колебаний за счет введения в систему более сильного демпфирования с коэффициентом =0,5. После прохождения резонанса фрикционная втулка 7 останавливается и демпфирование в системе происходит с коэффициентом =0,05, что приводит к эффективному гашению колебаний во всем зарезонансном диапазоне частот.

Таким образом, предложенный виброизолятор позволяет получить оптимальную с точки зрения переменной массы виброизолируемого объекта амплитудно-частотную характеристику, которая на резонансе ведет себя как задемпфированная система, а в зарезонансной области приближается к системе с малым демпфированием, обеспечивая тем самым эффективную виброизоляцию во всем диапазоне частот.

Формула изобретения

1. Виброизолятор с переменным демпфированием, содержащий корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁, а наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, причем усилие прижатия фрикционных элементов ко втулке осуществляется через регулировочные винты, отличающийся тем, что регулировочные винты связаны с исполнительным серводвигателем, например, червячного типа с самотормозящейся передачей, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений, например, пьезокристаллическим.

2. Виброизолятор с переменным демпфированием по п.1, отличающийся тем, что коэффициент трения внутренней поверхности втулки о подпружиненный поршень меньше, чем коэффициент трения наружной поверхности втулки о дополнительные фрикционные элементы.

РИСУНКИ