RU190537U1

RU190537U1 - Anti-vibration device

Info

Publication number: RU190537U1
Application number: RU2018137865U
Authority: RU
Inventors: Яков Львович Либерман; Михаил Александрович Шишминцев
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2019-07-03

Abstract

В заявке предлагается виброгаситель, содержащий устанавливаемый на колеблющемся объекте шток-корпус с упруго закрепленным на нем грузом и датчиком частоты, снабженный гидронасосом, емкостью с жидкостью, электроуправляемым терморегулятором этой жидкости, кольцевой гидролинией, соединяющей гидронасос и терморегулятор, причем шток-корпус, размещенный в емкости с жидкостью, выполнен полым, его полость заполнена вязкой жидкостью, а в грузе выполнены гидродросселирующие отверстия. Отличается предлагаемый виброгаситель тем, что он дополнительно снабжен датчиком температуры окружающей среды и компаратором, прямой вход которого связан с датчиком частоты, инверсный вход связан с датчиком температуры окружающей среды, а выход компаратора связан с управляющим входом терморегулятора.Техническим результатом предложения является повышение надежности виброгашения, что способствует повышению эффективности машин (станков) при их эксплуатации.The application proposes a vibration damper containing a stem-body mounted on an oscillating object with a cargo elastically fixed on it and a frequency sensor equipped with a hydraulic pump, a container with a fluid electrically controlled by the thermostat of this fluid, an annular hydroline connecting the hydraulic pump and the thermostat, and containers with liquid are hollow, its cavity is filled with a viscous liquid, and hydrodropel holes are made in the cargo. The proposed vibration damper is different in that it is additionally equipped with an ambient temperature sensor and a comparator, whose direct input is connected to a frequency sensor, an inverse input is connected to an ambient temperature sensor, and the comparator output is connected to the control input of a thermostat. The technical result of the proposal is to increase the reliability of vibration damping, which contributes to increasing the efficiency of machines (machine tools) during their operation.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к виброгасящим устройствам в машиностроении и может быть использована для снижения уровня вибраций, возникающих при работе на металлообрабатывающем оборудовании и контрольно-измерительных машинах.The proposed utility model relates to vibration-damping devices in mechanical engineering and can be used to reduce the level of vibrations that occur when working on metalworking equipment and control and measuring machines.

Устройства, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относятся, в частности, динамические виброгасители, описанные в книге: Б.П. Бармин Вибрации и режимы резания. – М.: Машиностроение, 1972. Стр. 55. Основными элементами в них являются шток, связанный с колеблющимся объектом, закрепленная перпендикулярно его оси упругая мембрана и соединенный с ней груз. Энергия колебаний объекта в таких виброгасителях гасится за счет того, что сила инерции груза и силы, вызывающей колебания объекта, направлены встречно.Devices similar to the proposed known. These include, in particular, the dynamic vibration dampers described in the book: B.P. Barmin Vibrations and cutting conditions. - M .: Mashinostroenie, 1972. Pp. 55. The main elements in them are a rod connected with an oscillating object, an elastic membrane fixed perpendicular to its axis and a weight connected to it. The oscillation energy of an object in such vibration suppressors is extinguished due to the fact that the force of inertia of the load and the force causing oscillations of the object are directed oppositely.

Известные виброгасители довольно просты, однако надежно они работают только в узком диапазоне возмущающих частот.Known vibration dampers are quite simple, but they work reliably only in a narrow range of disturbing frequencies.

Отмеченного недостатка лишен динамический виброгаситель, защищенный авторским свидетельством СССР №518589, кл. F16F 15/02. Этот виброгаситель содержит шток-корпус, закрепленный на колеблющемся объекте, соединенную с ним упругую мембрану, груз, связанный со штоком-корпусом через мембрану, электромагнит, установленный неподвижно на штоке над грузом и электрически связанный с ним датчик частоты.Noted deficiency deprived of a dynamic vibration damper, protected by the copyright certificate of the USSR №518589, cl. F16F 15/02. This vibration damper contains a stem-body, attached to an oscillating object, an elastic membrane connected to it, a weight connected to the stem-body through a membrane, an electromagnet mounted stationary on the rod above the load and electrically connected with it a frequency sensor.

Для использования виброгасителя шток-корпус ввертывают в колеблющийся объект. Под действием вибраций датчик частоты генерирует напряжение, пропорциональное частоте вынужденных колебаний объекта, и подает его на электромагнит. Электромагнит начинает действовать на груз и вместе с ним создает некоторую деформацию мембраны.To use the vibration damper, the stem-housing is screwed into the oscillating object. Under the action of vibrations, the frequency sensor generates a voltage proportional to the frequency of the forced oscillations of the object, and supplies it to the electromagnet. The electromagnet begins to act on the load and together with it creates a certain deformation of the membrane.

Подавая дополнительное напряжение на клемму питания электромагнита и уменьшая этим деформацию мембраны, устанавливают частоту собственных колебаний груза, равную частоте вынужденных колебаний объекта, и тем самым обеспечивают резонанс и наилучшую виброгасящую способность устройства.By applying additional voltage to the power terminal of the electromagnet and reducing the deformation of the membrane, they establish the frequency of natural oscillations of the load equal to the frequency of the forced oscillations of the object, and thereby provide resonance and the best vibration-damping capacity of the device.

Если частота вынужденных колебаний объекта изменится, например, увеличится, изменится (увеличится) так же и сигнал от датчика частоты, электромагнит уменьшит деформацию мембраны (подтянет груз вверх) и соответственно увеличит частоту собственных колебаний груза, сохраняя резонанс. При уменьшении частоты вынужденных колебаний деформация мембраны увеличится (груз несколько опустится), и частота собственных колебаний груза на мембране соответственно уменьшится. Таким образом, обеспечивается равенство вынужденных и собственных частот колебаний и поддержание наилучшей виброгасящей способности прототипа в широком диапазоне возмущающих частот.If the frequency of the forced oscillations of an object changes, for example, increases, the signal from the frequency sensor changes (increases), the electromagnet will reduce the deformation of the diaphragm (pull the load up) and accordingly increase the natural frequency of the load, maintaining resonance. With a decrease in the frequency of forced vibrations, the deformation of the membrane will increase (the load will drop slightly), and the frequency of natural oscillations of the load on the membrane will correspondingly decrease. Thus, the equality of the forced and natural frequencies of oscillations and the maintenance of the best vibration-damping ability of the prototype in a wide range of disturbing frequencies are ensured.

Несмотря на достоинства, виброгаситель, однако, имеет и существенный недостаток. Он пригоден только для гашения вертикальных колебаний, поскольку поднастраивается за счет регулирования статической осадки груза. Это не всегда удобно, так как поверхность, на которую устанавливается виброгаситель, может быть по-разному ориентирована в пространстве, и ее вибрации могут быть так же ориентированы не вертикально.Despite the advantages, the vibration damper, however, has a significant drawback. It is suitable only for damping vertical oscillations, since it is adjusted by adjusting the static draft of the load. This is not always convenient, since the surface on which the vibration damper is installed may be differently oriented in space, and its vibrations may also be oriented not vertically.

Отмеченного недостатка лишено виброгасящее устройство, защищенное патентом РФ №88086, кл. F16F 15/02 и принятое нами за прототип. Этот виброгаситель содержит устанавливаемый на колеблющемся объекте шток-корпус с упруго закрепленным на нем грузом и датчиком частоты, гидронасос, емкостью с жидкостью, электроуправляемый терморегулятор этой жидкости, кольцевую гидролинию, соединяющую гидронасос и терморегулятор, причем шток-корпус размещенный в емкости с жидкостью, выполнен полым, его полость заполнена вязкой жидкостью, в грузе выполнены гидродросселирующие отверстия, а датчик частоты связан с управляющим входом терморегулятора.Noted deficiency deprived vibration control device protected by RF patent №88086, cl. F16F 15/02 and adopted by us for the prototype. This vibration damper contains a stem-case mounted on an oscillating object with a cargo elastically fixed on it and a frequency sensor, a hydraulic pump, a container with a liquid, an electrically controlled thermostat for this liquid, an annular hydroline connecting the hydraulic pump and a thermostat, and the stem-case placed in a container with a liquid is made it is hollow, its cavity is filled with a viscous fluid, hydrodrose holes are made in the cargo, and the frequency sensor is connected to the control input of the thermostat.

При работе устройства используется такое свойство вязких жидкостей, как зависимость их вязкости от температуры. С увеличением температуры вязкость уменьшается, и наоборот, с уменьшением температуры увеличивается. Вязкость жидкости определяет силу вязкого трения в подвижных элементах устройства и частоту их собственных колебаний. В связи с этим, изменяя температуру вязкой жидкости, а через нее вязкость, можно управлять частотой собственных колебаний устройства.When the device is used, such a property of viscous liquids is used as the dependence of their viscosity on temperature. With increasing temperature, viscosity decreases, and vice versa, with decreasing temperature increases. The viscosity of the fluid determines the force of viscous friction in the moving elements of the device and the frequency of their own oscillations. In this regard, by changing the temperature of a viscous fluid, and through it the viscosity, it is possible to control the natural frequency of the device.

Для использования виброгасителя его устанавливают на вибрирующем объекте так, чтобы ось штока-корпуса совпадала с направлением вибрации (это будет горизонтально, вертикально или наклонно, значения не имеет). Под действием вибраций датчик частоты генерирует напряжение, пропорциональное частоте вынужденных колебаний объекта, и через усилитель подает его на электроуправляемый терморегулятор жидкости. Регулятор обеспечивает определенную температуру жидкости в кольцевой гидролинии и емкости (рубашке). (Циркуляцию жидкости его кольцевой гидролинии обеспечивает гидронасос). Определенная температура жидкости в емкости (рубашке) обеспечивает определенную вязкость жидкости в полости штока-корпуса и определенную частоту собственных колебаний устройства. Эту частоту настраивают в резонанс с частотой вибраций объекта, подавая напряжение смещения на клемму через сумматор напряжений, и тем самым обеспечивают наиболее эффективное виброгашение. Если теперь частота вынужденных колебаний (вибраций объекта) возрастает, то по сигналу датчика терморегулятор уменьшает температуру в гидролинии и емкости (рубашке). С уменьшением температуры жидкости в рубашке уменьшается температура и вязкость жидкости в полости корпуса-штока, и частота собственных колебаний груза так же возрастает. Аналогично, уменьшение частоты вынужденных колебаний приводит к уменьшению собственной частоты. В результате устройство, однажды настроенное на резонанс частот, все время будет сохранять такое состояние. Это обеспечивает поддержание наиболее эффективной виброгасящей способности устройства при разных частотах вибраций объекта. При этом работа устройства не зависит от того, вибрации какого направления нужно гасить. Необходимо только установить его так, чтобы ось штока-корпуса совпадала с направлением вибраций.To use the vibration damper, it is installed on the vibrating object so that the axis of the stem-body coincides with the direction of vibration (it will be horizontal, vertical or inclined, it does not matter). Under the action of vibrations, the frequency sensor generates a voltage proportional to the frequency of the forced oscillations of the object, and through the amplifier supplies it to an electrically controlled liquid thermostat. The regulator provides a certain temperature of the liquid in the annular hydroline and capacity (jacket). (The circulation of the fluid of its annular hydroline provides the hydraulic pump). A certain temperature of the fluid in the tank (jacket) provides a certain viscosity of the fluid in the cavity of the stem-body and a certain natural frequency of the device. This frequency is tuned to resonance with the frequency of vibrations of the object, applying a bias voltage to the terminal through a voltage adder, and thereby provide the most effective vibration damping. If now the frequency of forced oscillations (vibrations of the object) increases, then according to the sensor signal, the thermostat reduces the temperature in the hydroline and capacitance (jacket). With a decrease in the temperature of the fluid in the jacket, the temperature and viscosity of the fluid in the cavity of the housing-rod decrease, and the frequency of natural oscillations of the load also increases. Similarly, reducing the frequency of forced vibrations leads to a decrease in the natural frequency. As a result, a device, once tuned to a frequency resonance, will maintain this state all the time. This ensures the maintenance of the most effective vibration damping capacity of the device at different frequencies of vibration of the object. At the same time, the operation of the device does not depend on the vibration of which direction is necessary to extinguish. You only need to install it so that the axis of the stem-body coincides with the direction of vibration.

Вместе с тем, устройство-прототип так же имеет существенный недостаток. В большинстве случаев оно используются в производственных условиях, а, следовательно, температура окружающей среды во время их работы может неоднократно изменяться. В случае изменения (увеличения) температуры окружающей среды, температура корпуса-штока устройства так же изменится (увеличится), вместе с ним изменится (увеличится) и температура жидкости в кольцевой гидролинии (рубашке), изменение температуры которой, в свою очередь, повлечет изменение (увеличение) температуры рабочей жидкости в полости корпуса-штока устройства. Это приведет к изменению (уменьшению) вязкости рабочей жидкости и, как следствие, к изменению (уменьшению) частоты собственных колебаний виброгасителя. В то время как частота вынужденных колебаний колеблющегося объекта останется неизменной, это приведет к тому, что настройка вынужденных колебаний колеблющегося объекта и частота собственных колебаний виброгасителя в резонанс уже перестанет быть таковой, и виброгасящая способность устройства потеряет свою эффективность.However, the prototype device also has a significant drawback. In most cases, it is used in a production environment, and, therefore, the ambient temperature during their work can be changed several times. In case of a change (increase) in the ambient temperature, the temperature of the device body stem will also change (increase), along with it the temperature of the liquid in the annular hydroline (jacket) will also change (increase), which, in turn, will cause a change ( the increase in the temperature of the working fluid in the cavity of the housing-rod device. This will lead to a change (decrease) in the viscosity of the working fluid and, as a consequence, to a change (decrease) in the vibration frequency of the vibration damper. While the frequency of forced oscillations of an oscillating object will remain unchanged, this will result in the adjustment of the forced oscillations of an oscillating object and the vibration frequency of the vibration damper to resonance already cease to be such, and the vibration damping ability of the device will lose its effectiveness.

В связи с изложенным, проблемой, решаемой предлагаемым виброгасящим устройством, является повышение надежности его работы за счет возможности виброгасителя сохранять наиболее эффективный режим виброгашения при переменных температурах окружающей среды.In connection with the above, the problem solved by the proposed vibration damping device is to increase the reliability of its operation due to the possibility of the vibration damper to maintain the most effective vibration damping mode at variable ambient temperatures.

Технически решение поставленной проблемы достигается путем того, что виброгасящее устройство, содержащее устанавливаемый на колеблющемся объекте шток-корпус с упруго закрепленным на нем грузом и датчиком частоты, снабженное гидронасосом, емкостью с жидкостью, электроуправляемым терморегулятором этой жидкости, кольцевой гидролинией, соединяющей гидронасос и терморегулятор, причем шток-корпус, размещенный в емкости с жидкостью, выполнен полым, его полость заполнена вязкой жидкостью, а в грузе выполнены гидродросселирующие отверстия, устройство дополнительно снабжено датчиком температуры окружающей среды и компаратором, прямой вход которого связан с датчиком частоты, инверсный вход связан с датчиком температуры окружающей среды, а выход компаратора связан с управляющим входом терморегулятора.Technically, the solution of this problem is achieved by the fact that the vibration-attenuating device containing a rod-housing installed on an oscillating object with a cargo elastically fixed on it and a frequency sensor equipped with a hydraulic pump, a container with a liquid electrically controlled by the thermostat of this liquid, an annular hydroline connecting the hydraulic pump and the thermostat, moreover, the stem-body, placed in a container with a liquid, is hollow, its cavity is filled with a viscous liquid, and hydrodrose holes are made in the cargo, stroystvo additionally provided with an ambient temperature sensor and a comparator, a direct input of which is connected to the frequency detector, inverted input is connected with the ambient temperature sensor and the comparator output is connected to the control input of the thermostat.

На фиг. 1 изображено предлагаемое виброгасящее устройство.FIG. 1 shows the proposed vibration damping device.

Виброгасящее устройство содержит устанавливаемый на колеблющемся объекте 1 шток-корпус 2 с упруго закрепленным на нем грузом 3 при помощи спиральных пружин 4 и датчиком частоты 5. Виброгаситель так же снабжен гидронасосом 6, емкостью с жидкостью 7, электроуправляемым терморегулятором 8 этой жидкости, кольцевой гидролинией 9, соединяющей гидронасос и терморегулятор. Причем шток-корпус 2, размещенный в емкости с жидкостью 7, образующей терморубашку, выполнен полым, его полость 10 заполнена вязкой жидкостью, а в грузе 3 выполнены гидродросселирующие отверстия 11. Устройство снабжено датчиком температуры окружающей среды 12 и компаратором 13, прямой вход которого связан с датчиком частоты 5, инверсный вход связан с датчиком температуры окружающей среды 12, а выход компаратора 13 связан с управляющим входом терморегулятора 8.The vibration damping device contains a rod-case 2 mounted on the oscillating object with a weight 3 fixed elastically on it with the help of spiral springs 4 and a frequency sensor 5. The vibration absorber is also equipped with a hydraulic pump 6, a container with liquid 7, an electrically controlled thermostat 8 of this liquid, a ring hydraulic line 9 connecting the hydraulic pump and thermostat. Moreover, the rod housing 2, placed in a container with liquid 7 forming a thermo pole, is made hollow, its cavity 10 is filled with a viscous liquid, and hydrodrottling holes 11 are made in the load 3. The device is equipped with an ambient temperature sensor 12 and a comparator 13, the direct input of which is connected with the frequency sensor 5, the inverse input is connected with the ambient temperature sensor 12, and the output of the comparator 13 is connected with the control input of the thermostat 8.

В случае необходимости между датчиком температуры окружающей среды 12 и компаратором 13 может быть установлен дополнительный усилитель (на фиг. 1 не показан).If necessary, an additional amplifier can be installed between the ambient temperature sensor 12 and the comparator 13 (not shown in Fig. 1).

При использовании устройства его устанавливают на вибрирующем объекте 1 так, чтобы ось штока-корпуса 2 совпадала с направлением вибрации. Под действием вибраций датчик частоты 5 генерирует напряжение, пропорциональное частоте вынужденных колебаний объекта, и через усилитель 14 и компаратор 15, подает его на электроуправляемый терморегулятор жидкости 8. Регулятор обеспечивает определенную температуру жидкости в кольцевой гидролинии 9 и емкости (рубашке) 7. Циркуляцию жидкости его кольцевой гидролинии обеспечивает гидронасос 6. Определенная температура жидкости в емкости (рубашке) 7 обеспечивает определенную вязкость жидкости в полости штока- корпуса 2 и определенную частоту собственных колебаний устройства. Эту частоту настраивают в резонанс с частотой вынужденных вибраций объекта 1, подавая напряжение смещения на клемму А через сумматор напряжений 15, и тем самым обеспечивают наиболее эффективное виброгашение. Если теперь частота вынужденных колебаний (вибраций объекта 1) возрастает, то по сигналу датчика 5 терморегулятор 8 уменьшает температуру в гидролинии и емкости (рубашке) 7. С уменьшением температуры жидкости в рубашке уменьшается температура и вязкость жидкости в полости корпуса-штока 2, и частота собственных колебаний груза 3 так же возрастает. Аналогично, уменьшение частоты вынужденных колебаний приводит к уменьшению собственной частоты. В случае если температура окружающей среды изменится, напряжение на выходе термодатчика 12 так же изменится пропорционально изменению температуры окружающей среды. В результате, изменится и сигнал на выходе компаратора 13, и терморегулятор 8 произведет корректировку температуры жидкости в емкости (рубашке) 7 с учетом воздействия на нее температуры окружающей среды. Если теперь температурный режим вокруг устройства изменится (увеличится), напряжение на выходе термодатчика 12, связанном с инверсным входом компаратора 13, так же увеличится пропорционально увеличению температуры, сигнал на выходе последнего изменится обратно пропорционально (уменьшится) изменению сигнала на инверсном входе, по сигналу от компаратора терморегулятор 8 уменьшит температуру жидкости в кольцевой гидролинии 9 и емкости (рубашке) 7, это приведет к увеличению вязкости жидкости в полости 10 корпуса-штока 2. Но, так как до этого следовало увеличение температуры окружающей среды, а вместе с ним и температуры устройства, это должно было привести к уменьшению вязкости жидкости в полости корпуса-штока 2 устройства. Теперь же суммарная температура этой жидкости, от которой зависит частота собственных колебаний виброгасителя, останется неизменной. А значит, настройка частоты собственных колебаний виброгасителя в резонанс с частотой вынужденных колебаний колеблющегося объекта сохранится, и дальнейшее виброгашение будет производиться без потери эффективности. Аналогично происходит и при уменьшении температуры окружающей среды.When using the device, it is installed on the vibrating object 1 so that the axis of the stem-body 2 coincides with the direction of vibration. Under the action of vibrations, the frequency sensor 5 generates a voltage proportional to the frequency of forced oscillations of the object, and through the amplifier 14 and the comparator 15, supplies it to an electrically controlled thermostat of the liquid 8. The regulator provides a certain temperature of the liquid in the annular hydroline 9 and the tank (jacket) 7. The circulation of the liquid an annular hydroline provides a hydraulic pump 6. A certain temperature of the fluid in the tank (jacket) 7 provides a certain viscosity of the fluid in the cavity of the stem-housing 2 and a certain frequency Your own device oscillations. This frequency is tuned to the resonance with the frequency of the forced vibrations of the object 1, applying the bias voltage to the terminal A through the voltage adder 15, and thus provide the most effective vibration damping. If now the frequency of forced oscillations (vibrations of object 1) increases, then, according to a signal from sensor 5, thermostat 8 reduces the temperature in the hydroline and capacity (jacket) 7. As the temperature of the liquid in the jacket decreases, the temperature and viscosity of the liquid in the cavity of the housing-rod 2 and frequency natural oscillations of cargo 3 also increases. Similarly, reducing the frequency of forced vibrations leads to a decrease in the natural frequency. If the ambient temperature changes, the voltage at the output of the thermal sensor 12 will also change in proportion to the change in ambient temperature. As a result, the signal at the output of the comparator 13 will also change, and the thermostat 8 will correct the temperature of the liquid in the tank (jacket) 7, taking into account the effect of the ambient temperature on it. If now the temperature regime around the device changes (increases), the voltage at the output of thermal sensor 12 connected to the inverter input of the comparator 13 also increases in proportion to the temperature increase, the signal at the output of the latter changes inversely proportional (decreases) to the signal at the inverse input, according to the signal from The comparator thermostat 8 will reduce the temperature of the fluid in the annular hydroline 9 and the tank (jacket) 7, this will lead to an increase in the viscosity of the fluid in the cavity 10 of the housing rod 2. But, since this is the trace An increase in the temperature of the environment, and with it the temperature of the device, this should have led to a decrease in the viscosity of the fluid in the cavity of the body-stem 2 of the device. Now, the total temperature of this fluid, on which the vibration frequency of the vibration damper depends, will remain unchanged. This means that the tuning of the vibration vibration damping frequency to a resonance with the frequency of forced vibration of the oscillating object will remain, and further vibration damping will be carried out without loss of efficiency. Similarly, occurs with a decrease in ambient temperature.

В результате устройство, однажды настроенное на резонанс частот, во время всей его работы будет сохранять такое состояние, вне зависимости от изменения температуры окружающей среды. Это обеспечивает поддержание наиболее эффективной виброгасящей способности.As a result, a device, once tuned to a frequency resonance, during its entire operation will maintain such a state, regardless of a change in ambient temperature. This ensures the maintenance of the most effective vibration damping ability.

Claims

A vibration damping device containing a rod-case mounted on an oscillating object with a weight secured on it and a frequency sensor equipped with a hydraulic pump, a container with a fluid electrically controlled by the thermostat of this liquid, an annular hydroline connecting the hydraulic pump and a thermostat, and the rod-case placed in a tank fluid, made hollow, its cavity is filled with a viscous fluid, and hydrodrottling holes are made in the cargo, characterized in that it is additionally equipped with a temperature sensor environment and the comparator, the direct input of which is connected to the frequency sensor, the inverse input is connected to the environmental temperature sensor, and the output of the comparator is connected to the control input of the thermostat.