RU2695472C1 - Magnetically controlled hydraulic vibro bearing - Google Patents
Magnetically controlled hydraulic vibro bearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695472C1 RU2695472C1 RU2018133315A RU2018133315A RU2695472C1 RU 2695472 C1 RU2695472 C1 RU 2695472C1 RU 2018133315 A RU2018133315 A RU 2018133315A RU 2018133315 A RU2018133315 A RU 2018133315A RU 2695472 C1 RU2695472 C1 RU 2695472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- compensation
- controlled hydraulic
- cylindrical gap
- vibration mount
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
- F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
- F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
- F16F13/08—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper the plastics spring forming at least a part of the wall of the fluid chamber of the damper
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
- Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к магнитореологическим амортизаторам, применяемым для демпфирования вибраций, создаваемых работающими силовыми агрегатами транспортных средств, стационарными энергетическими установками, противооткатными устройствами.The invention relates to the field of engineering, in particular to magnetorheological shock absorbers used for damping vibrations generated by working power units of vehicles, stationary power plants, recoil devices.
Известна гидравлическая виброопора, содержащая заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем разделительной перегородкой. Разделительная перегородка выполнена с внутренней полостью и дроссельными каналами, сообщающими внутреннюю полость с указанными камерами, из которых рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной (патент US 4650168 «Elastic engine mount with hydraulic damping» МПК F16F 9/08, от 17.03.87 г.). При действии на опорную плату внешнего вибросигнала за счет повысившегося внутреннего давления в рабочей камере и благодаря дроссельным каналам, соединяющим компенсационную и рабочую камеры через внутреннюю полость в перегородке, повышается давление в компенсационной камере. Поскольку это давление превышает атмосферное, то деформируется эластичная мембрана, ограничивающая снизу компенсационную камеру. За счет возникающей при этом разности давлений в рабочей и компенсационной камерах начинается процесс дросселирования рабочей жидкости по внутреннему кольцеобразному каналу. При смене полярности внешнего вибросигнала, т.е. во втором полупериоде действия вибронагрузки, движение жидкости в каналах происходит в обратном направлении. Для обеспечения смены направления циркуляции рабочей жидкости необходимо, прежде всего, остановить поток рабочей жидкости, а затем с возрастающим ускорением заставить ее двигаться в обратном направлении. Этот процесс способствует возрастанию времени переходных процессов в гидравлической виброопоре и расширяет, таким образом, петлю гистерезиса линий нагрузки и разгрузки виброопоры, что приводит к возрастанию диссипации энергии колебаний.Known hydraulic vibration mount, containing filled with a damping fluid working and compensation chambers, limited to a common housing with a partition wall fixed therein. The dividing wall is made with an internal cavity and throttle channels communicating the internal cavity with the indicated chambers, of which the working chamber is limited by a support plate and an elastic shell, and the compensation chamber is a membrane (patent US 4650168 "Elastic engine mount with hydraulic damping" IPC
Недостатком данной виброопоры является различная эффективность демпфирования в каждом полупериоде входного вибросигнала. Кроме того повышается доля нелинейных искажений выходного вибросигнала, поскольку гармонический сигнал превращается в искаженный меандр. Происходит «перекачка» энергии низкочастотного гармонического входного вибросигнала в энергию высокочастотных, кратных основной, гармоник. Это приводит к тому, что высокочастотные составляющие, распространяясь по жестким элементам конструкции транспортного средства, трансформируются в изгибные волны и служат источниками внутреннего шума. Еще один недостаток описанной виброопоры заключается в том, что при низких температурах рабочая жидкость имеет неньютоновские свойства. Поэтому для обеспечения качественного демпфирования при низких температурах необходимо затратить добавочное время для придания ей ньютоновских свойств во всех режимах и организовать ее интенсивное движение по кольцеобразному каналу. Наконец, в данной конструкции гидравлической виброопоры имеются области, в которых остаются невозмущенные слои рабочей жидкости, не участвующие в поглощении энергии внешнего вибросигнала. Это явление ограничивает функциональные возможности гидравлической виброопоры и снижает эффект виброгашения на низких частотах входного вибросигнала. Таким образом, данная виброопора обладает невысокой надежностью и ресурсом, так как повышенная амплитуда входного вибросигнала при ударных нагрузках приводит к быстрому разрушению виброопоры.The disadvantage of this vibration mount is the different damping efficiency in each half-period of the input vibration signal. In addition, the proportion of nonlinear distortion of the output vibrating signal increases, since the harmonic signal turns into a distorted meander. There is a "pumping" of the energy of the low-frequency harmonic input vibration signal into the energy of high-frequency, multiples of the main, harmonics. This leads to the fact that the high-frequency components, propagating through the rigid structural elements of the vehicle, are transformed into bending waves and serve as sources of internal noise. Another disadvantage of the described vibration mounts is that at low temperatures the working fluid has non-Newtonian properties. Therefore, to ensure high-quality damping at low temperatures, it is necessary to spend additional time to give it Newtonian properties in all modes and organize its intense movement along the annular channel. Finally, in this design of a hydraulic vibration mount, there are areas in which there remain undisturbed layers of the working fluid that are not involved in the absorption of the energy of the external vibration signal. This phenomenon limits the functionality of the hydraulic vibration mount and reduces the effect of vibration damping at low frequencies of the input vibration signal. Thus, this vibration mount has a low reliability and resource, since the increased amplitude of the input vibration signal under shock loads leads to the rapid destruction of the vibration mount.
По патенту DE 3526607 «Elastic mount with hydraulic damping», МПК F16F 13/00 от 29.01.1987 г. известна гидравлическая виброопора, содержащая заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем разделительной перегородкой, снабженной средствами сообщения камер. Рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной. Средства сообщений между камерами выполнены в виде полостей и дроссельных каналов, размещенных в разделительной перегородке.According to patent DE 3526607 "Elastic mount with hydraulic damping", IPC F16F 13/00 dated 01/29/1987, a hydraulic vibration mount is known containing a working and compensation chambers filled with a damping fluid, bounded by a common housing with a dividing wall fixed in it, equipped with camera communication means . The working chamber is limited by the base plate and elastic shell, and the compensation chamber by the membrane. Means of communication between the cameras are made in the form of cavities and throttle channels located in the dividing wall.
В первом полупериоде входного гармонического вибросигнала при направлении нагрузки вертикально вниз рабочая жидкость из рабочей камеры вытесняется в компенсационную камеру. В процессе дросселирования по каналам разделительной перегородки из рабочей камеры в компенсационную жидкость движется по закручивающейся к центру разделительной перегородки спирали, выход которой расположен рядом с центром разделительной перегородки. Движение жидкости по каналу происходит с возрастающим сопротивлением за счет центробежных сил инерции. Это приводит к тому, что повышающееся сопротивление току жидкости в первом полупериоде снижает линейность характеристики, и рабочая жидкость выбрасывается в компенсационную камеру, имея повышенную температуру, которая тем выше, чем больше сопротивление потоку. Высокая температура рабочей жидкости негативно влияет на гибкую резиновую мембрану, повышая с течением времени ее твердость. Во втором полупериоде, когда направление внешней нагрузки меняет полярность, начинается обратный процесс дросселирования рабочей жидкости из компенсационной камеры в рабочую. При этом в центре разделительной перегородки происходит всасывание рабочей жидкости, которая, не взаимодействуя с периферийными областями рабочей жидкости, поступает через окно в заборную полость и далее в рабочую камеру. Поскольку в компенсационной камере отсутствует конвективный теплообмен между слоями рабочей жидкости, отвод тепловой энергии разделительной перегородкой малоэффективен. Это приводит к тому, что жидкость, поступающая в рабочую камеру, имеет повышенную температуру. Вследствие этого снижается ее вязкость и динамическая жесткость виброопоры в целом. Поэтому происходит неравномерное гашение вибрации в первом и втором полупериодах входного гармонического вибросигнала. А это означает, что спектр выходного сигнала обогащается дополнительными высокочастотными гармоническими составляющими, которые не способствуют снижению уровня шума.In the first half-cycle of the input harmonic vibration signal, when the load is directed vertically downward, the working fluid is displaced from the working chamber into the compensation chamber. In the process of throttling along the channels of the separation wall from the working chamber to the compensation fluid, it moves along a spiral twisting towards the center of the separation wall, the outlet of which is located near the center of the separation wall. The movement of fluid along the channel occurs with increasing resistance due to centrifugal inertia. This leads to the fact that the increasing resistance to fluid flow in the first half-cycle reduces the linearity of the characteristic, and the working fluid is ejected into the compensation chamber, having an elevated temperature, which is higher, the greater the resistance to flow. The high temperature of the working fluid negatively affects the flexible rubber membrane, increasing its hardness over time. In the second half-cycle, when the direction of the external load changes polarity, the reverse process of throttling the working fluid from the compensation chamber to the working one begins. At the same time, in the center of the dividing wall, the suction of the working fluid occurs, which, without interacting with the peripheral areas of the working fluid, enters through the window into the intake cavity and then into the working chamber. Since there is no convective heat exchange between the layers of the working fluid in the compensation chamber, the removal of thermal energy by the dividing wall is ineffective. This leads to the fact that the liquid entering the working chamber has an elevated temperature. As a result of this, its viscosity and dynamic stiffness of the vibration mount as a whole are reduced. Therefore, there is uneven damping of vibration in the first and second half-periods of the input harmonic vibration signal. This means that the spectrum of the output signal is enriched with additional high-frequency harmonic components that do not contribute to noise reduction.
Еще один недостаток данной виброопоры заключается в том, что и в рабочей, и в компенсационной камерах имеются области невозмущенного состояния рабочей жидкости, объем которых по отношению к суммарному объему рабочей и компенсационной камер достигает 50%. Это значительно снижает функциональные возможности виброопоры.Another disadvantage of this vibration mount is that in the working and in the compensation chambers there are regions of the undisturbed state of the working fluid, the volume of which in relation to the total volume of the working and compensation chambers reaches 50%. This significantly reduces the functionality of the vibration mount.
По патенту RU 2135855 «Гидравлическая виброопора», МПК F16F 5/00, F16F 9/10 от 20.08.1997 г. известна виброопора, содержащая заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем металлической разделительной перегородкой. Перегородка выполнена как с периферийной кольцевой полостью и дроссельными каналами, тангенциально примыкающими к ней и камерам, так и с дополнительными дроссельными каналами в ее средней части, сообщающими полость с указанными камерами. Рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной. При этом в средней части разделительной перегородки выполнены дополнительные дроссельные каналы диффузорного типа, сообщающие камеры и обращенные диффузорами в сторону, противоположную компенсационной камере, периферийная часть которой выполнена торообразной формы и тангенциально примыкающей к этим каналам. В первом полупериоде входного гармонического вибросигнала движение демпфирующей жидкости через диффузорные дроссельные каналы осуществляется из рабочей камеры в компенсационную. Пока предельное напряжение сдвига в рабочей жидкости не достигло критической величины, протекание рабочей жидкости через дроссельные каналы затруднено из-за значительной ее вязкости. Благодаря резким границам раздела сред на нижней стороне разделительной перегородки даже при незначительном повышении давления на опорную плату, у острых кромок на выходе каналов в компенсационную камеру возникают резкие градиенты сдвиговых напряжений, вызывающие возмущение вязкопластичной среды и перемещение слоев жидкости относительно друг друга. Располагая тангенциально направленные дроссельные каналы под различными углами к образующей торообразной полости, спиралеобразные шнуры и потоки будут обладать разной длиной шагов, что вызовет интенсивный конвективный теплообмен. Во втором полупериоде направления векторов статической и динамической нагрузок находятся в противофазе. Поскольку диффузоры в перегородке имеют прямой выход в рабочую камеру, то поток жидкости здесь не образует турбулентных участков. Сопротивление потоку рабочей жидкости в верхнюю рабочую камеру во втором полупериоде будет превышать сопротивление потоку через эти же каналы в компенсационную камеру в первом полупериоде. Дополнительное сопротивление потоку компенсирует уменьшение жесткости эластичной обечайки во втором полупериоде входного воздействия и общая жесткость гидравлической виброопоры остается практически постоянной.According to the patent RU 2135855 "Hydraulic vibration mount", IPC F16F 5/00, F16F 9/10 dated 08/20/1997, a vibration mount is known containing a working and compensation chambers filled with damping fluid, bounded by a common casing with a metal dividing wall fixed therein. The partition is made both with a peripheral annular cavity and throttle channels tangentially adjacent to it and the chambers, and with additional throttle channels in its middle part, communicating the cavity with these cameras. The working chamber is limited by the base plate and elastic shell, and the compensation chamber by the membrane. Moreover, in the middle part of the dividing wall, additional diffuser-type throttle channels are made, communicating chambers and facing diffusers in the direction opposite to the compensation chamber, the peripheral part of which is made in a toroidal shape and tangentially adjacent to these channels. In the first half-cycle of the input harmonic vibration signal, the movement of the damping fluid through the diffuser throttle channels is carried out from the working chamber into the compensation chamber. While the ultimate shear stress in the working fluid has not reached a critical value, the flow of the working fluid through the throttle channels is difficult due to its significant viscosity. Due to the sharp boundaries of the media on the lower side of the partition wall, even with a slight increase in pressure on the base plate, sharp edges at the outlet of the channels into the compensation chamber cause sharp shear stress gradients, causing disturbance of the visco-plastic medium and the movement of the fluid layers relative to each other. Having tangentially directed throttle channels at different angles to the generatrix of the toroidal cavity, spiral cords and streams will have different step lengths, which will cause intense convective heat transfer. In the second half-cycle, the directions of the vectors of static and dynamic loads are in antiphase. Since the diffusers in the partition have direct access to the working chamber, the fluid flow here does not form turbulent sections. The resistance to the flow of working fluid into the upper working chamber in the second half-cycle will exceed the resistance to flow through the same channels into the compensation chamber in the first half-cycle. Additional flow resistance compensates for the decrease in the rigidity of the elastic shell in the second half-cycle of the input impact and the total rigidity of the hydraulic vibration mount remains almost constant.
Недостатком данной виброопоры является ее небольшой рабочий ресурс. Из-за того что масса нагретой части жидкости, поступающей через диффузоры в рабочую камеру значительно превышает массу охлажденной жидкости, поступающей через дроссельные каналы, внутренняя часть эластичной обечайки виброопоры сильно нагревается, понижая ее рабочий ресурс. Кроме того, на границе рабочей камеры с разделительной перегородкой имеются области с невозмущенными и маловозмущенными состояниями. Наличие внутри гидравлической виброопоры невозмущенных областей демпфирующей жидкости снижает демпфирующие характеристики виброопоры, поскольку не полностью поглощается энергия колебаний от внешнего источника. К тому же данная виброопора недостаточно эффективно поглощает энергию высокочастотных гармонических составляющих (свыше 500 Гц) входного вибросигнала. В основном поглощение этой энергии происходит за счет структурного демпфирования в обечайке. Но часть ее, иногда значительная, передается от опорной платы на вытеснитель и затем излучается в виде продольных волн в заполненную жидкостью рабочую камеру.The disadvantage of this vibration mount is its small working resource. Due to the fact that the mass of the heated part of the liquid entering through the diffusers into the working chamber significantly exceeds the mass of the cooled liquid entering through the throttle channels, the inner part of the elastic shell of the vibration support is very hot, reducing its working life. In addition, at the boundary of the working chamber with the dividing wall, there are regions with unperturbed and low perturbed states. The presence of unperturbed areas of the damping fluid inside the hydraulic vibration support reduces the damping characteristics of the vibration support, since the vibration energy from an external source is not completely absorbed. In addition, this vibration mount does not sufficiently absorb the energy of the high-frequency harmonic components (over 500 Hz) of the input vibration signal. Basically, the absorption of this energy occurs due to structural damping in the shell. But part of it, sometimes significant, is transmitted from the base plate to the displacer and then is radiated in the form of longitudinal waves into the working chamber filled with liquid.
Ближайшим аналогом разработанного устройства является устройство, известное по патенту RU 2407929 «Гидравлическая виброопора», МПК F16F 13/08 от 17.07.2009 г. Гидравлическая виброопора содержит заполненные демпфирующей магнитореологической жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем металлической разделительной перегородкой. Перегородка выполнена с периферийной кольцевой полостью и тангенциально примыкающими к ней и камерам дроссельными каналами, и с промежуточной камерой с дополнительными дроссельными каналами в ее средней части. При этом рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной. Виброопора имеет выполненную внутри металлической разделительной перегородки перемычку с капиллярами, соединяющими рабочую и компенсационную камеры, и периферийную кольцевую полость соединенную каналами с промежуточной камерой. Дополнительно она снабжена двумя соленоидами, которые через усилитель мощности последовательно соединены с фазовращателем, согласующим усилителем и акселерометром. А выход согласующего усилителя соединен с осциллографом и блоком управления, который в свою очередь, соединен с фазовращателем. Соленоид может быть выполнен в виде отдельных электромагнитов, расположенных на противоположных сторонах разделительной перегородки с противоположными полюсами.The closest analogue of the developed device is the device known according to the patent RU 2407929 "Hydraulic vibration mount", IPC F16F 13/08 of 07/17/2009. The hydraulic vibration mount contains working and compensation chambers filled with damping magnetorheological fluid, limited to a common housing with a metal dividing wall fixed to it . The partition is made with a peripheral annular cavity and throttling channels tangentially adjacent to it and the chambers, and with an intermediate chamber with additional throttling channels in its middle part. At the same time, the working chamber is limited by the base plate and elastic shell, and the compensation chamber by the membrane. The vibro-support has a jumper made inside the metal dividing partition with capillaries connecting the working and compensation chambers, and a peripheral annular cavity connected by channels to the intermediate chamber. Additionally, it is equipped with two solenoids, which are connected through a power amplifier in series with a phase shifter, matching amplifier and accelerometer. And the output of the matching amplifier is connected to the oscilloscope and the control unit, which, in turn, is connected to the phase shifter. The solenoid can be made in the form of separate electromagnets located on opposite sides of the dividing wall with opposite poles.
При стационарной работе любого силового агрегата (источника вибрации) на виброопору действует знакопеременное давление. В первом полупериоде входного периодического вибросигнала динамическая нагрузка совпадает со статической. Тогда давление с учетом несжимаемости жидкости в рабочей и компенсационной камерах резко возрастает, что приводит к растяжению гибкой мембраны. Возникший перепад давлений приводит к движению жидкости из рабочей камеры через дроссельные каналы в кольцевую и промежуточную камеры. Во втором полупериоде воздействия на виброопору входного вибросигнала давление в камерах понижается, и все описанные процессы проходят в обратном порядке. Благодаря разности давлений в рабочей и компенсационной камерах через дроссельные каналы жидкость поступает из кольцевой и промежуточной полостей в рабочую камеру. При поступлении рабочей жидкости из компенсационной камеры через дроссельные каналы в кольцеобразную и промежуточную камеры в последних, благодаря тангенциальным вводам каналов, создаются встречные спиралеобразные потоки, как и в первом полупериоде.During stationary operation of any power unit (vibration source), an alternating pressure acts on the vibration support. In the first half-cycle of the input periodic vibration signal, the dynamic load coincides with the static one. Then the pressure, taking into account the incompressibility of the liquid in the working and compensation chambers, increases sharply, which leads to stretching of the flexible membrane. The resulting pressure drop leads to the movement of fluid from the working chamber through the throttle channels into the annular and intermediate chambers. In the second half-period of exposure to the vibration support of the input vibration signal, the pressure in the chambers decreases, and all the described processes proceed in the reverse order. Due to the pressure difference in the working and compensation chambers, liquid enters from the annular and intermediate cavities into the working chamber through the throttle channels. When the working fluid enters from the compensation chamber through the throttle channels into the annular and intermediate chambers in the latter, due to the tangential entries of the channels, counter helical flows are created, as in the first half-cycle.
Недостатком описанной виброопоры является невозможность контролирования вязкости демпфирующей магнитореологической жидкости, поскольку действие магнитного поля эффективно лишь в области его неоднородности (приблизительно на половине длины дроссельных каналов, выполненных в виде капилляров). Дроссельные каналы, выполненные в диамагнитной металлической разделительной перегородке за пределами соленоидов, еще в меньшей степени подвергаются действию магнитного поля. Кроме того, в промежуточных камерах, расположенных внутри перегородки, магнитореологическая жидкость не подвергается действию магнитного поля, и со временем там образуется осадок магнитных частиц из магнитореологической жидкости. При ударных нагрузках на виброопору этот осадок взбалтывается, и твердые частички попадают в дроссельные каналы, расположенные за пределами действия магнитного поля. Такое явление вызывает «тромбы» в этих каналах. И таким образом снижается эффективность и надежность работы магнитоуправляемой гидравлической виброопоры.The disadvantage of the described vibration mounts is the inability to control the viscosity of the damping magnetorheological fluid, since the action of the magnetic field is effective only in the area of its heterogeneity (approximately half the length of the throttle channels made in the form of capillaries). Throttle channels made in a diamagnetic metal dividing wall outside the solenoids are even less exposed to the magnetic field. In addition, in the intermediate chambers located inside the partition, the magnetorheological fluid is not exposed to a magnetic field, and over time, a precipitation of magnetic particles from the magnetorheological fluid is formed there. Under shock loads on the vibration mount, this sediment shakes, and solid particles fall into the throttle channels located outside the magnetic field. This phenomenon causes “blood clots” in these channels. And thus, the efficiency and reliability of the magnetically controlled hydraulic vibration mount are reduced.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности и надежности работы магнитоуправляемой гидравлической виброопоры за счет управления вязкостью демпфирующей магнитореологической жидкости при ее движении во всей рабочей зоне.The problem to which this invention is directed is to increase the efficiency and reliability of a magnetically controlled hydraulic vibration mount by controlling the viscosity of a damping magnetorheological fluid during its movement in the entire working area.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработанная магнитоуправляемая гидравлическая виброопора также, как и виброопора, которая является ближайшим аналогом, содержит заполненные демпфирующей магнитореологической жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем диамагнитной металлической разделительной перегородкой, при этом рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной, внутри диамагнитной металлической разделительной перегородки выполнены дроссельные каналы, соединяющие рабочую и компенсационную камеры.The specified technical result is achieved due to the fact that the developed magnetically controlled hydraulic vibration mount, as well as the vibration mount, which is the closest analogue, contains working and compensation chambers filled with damping magnetorheological fluid, limited by a common housing with a diamagnetic metal dividing wall fixed in it, while the working chamber is limited a support plate and an elastic shell, and a compensation one with a membrane, inside a diamagnetic metal section Call duration partitions are throttle channels connecting the working and compensation chambers.
Новым в разработанной магнитоуправляемой гидравлической виброопоре является то, что диамагнитная металлическая разделительная перегородка выполнена в виде двух коаксиальных цилиндров, размещенных внутри сердечника с обмотками индуктора, смещенными друг относительно друга на 360/n градусов, где n=3, 6, 12, а дроссельными каналами, соединяющими рабочую и компенсационную камеры, служат продольные каналы, выполненные в центральной части внутреннего коаксиального цилиндра и цилиндрический зазор между внутренним и внешним коаксиальными цилиндрами, причем длина каждого продольного канала равна длине окружности основания внутреннего коаксиального цилиндра, к тому же в верхнем и нижнем основаниях внешнего коаксиального цилиндра выполнены отверстия, соединяющие цилиндрический зазор с рабочей и компенсационной камерами, при этом обмотки индуктора подключены к преобразователю переменного напряжения, на вход которого поступает сигнал с первого акселерометра, прикрепленного к опорной плате, а второй акселерометр, расположенный на выходе магнитоуправляемой гидравлической виброопоры, соединен с регистратором выходного сигнала.New in the developed magnetically controlled hydraulic vibration mount is that the diamagnetic metal separation partition is made in the form of two coaxial cylinders located inside the core with inductor windings offset 360 / n degrees relative to each other, where n = 3, 6, 12, and throttle channels connecting the working and compensation chambers are longitudinal channels made in the central part of the inner coaxial cylinder and a cylindrical gap between the inner and outer coaxial cylinders frames, and the length of each longitudinal channel is equal to the circumference of the base of the inner coaxial cylinder, moreover, holes are made in the upper and lower bases of the outer coaxial cylinder that connect the cylindrical gap to the working and compensation chambers, while the inductor windings are connected to an AC converter which receives a signal from the first accelerometer attached to the base plate, and the second accelerometer located at the output of the magnetically controlled hydraulic vibra supports, connected to the output signal recorder.
В первом частном случае реализации разработанного устройства отверстия, соединяющие цилиндрический зазор с рабочей и компенсационной камерами, выполнены в верхнем и нижнем основаниях внешнего коаксиального цилиндра равномерно по окружностям.In the first particular case of the implementation of the developed device, the holes connecting the cylindrical gap with the working and compensation chambers are made in the upper and lower bases of the external coaxial cylinder uniformly around the circumferences.
Во втором частном случае реализации разработанного устройства отверстия, соединяющие цилиндрический зазор с рабочей и компенсационной камерами, выполнены в верхнем и нижнем основаниях внешнего коаксиального цилиндра группами в сегментах расположения обмоток индуктора.In the second particular case of the implementation of the developed device, the holes connecting the cylindrical gap with the working and compensation chambers are made in the upper and lower bases of the external coaxial cylinder in groups in the segments of the location of the inductor windings.
На фиг. 1 представлена схема реализации разработанной магнитоуправляемой гидравлической виброопоры.In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the developed magnetically controlled hydraulic vibration mounts.
На фиг. 2 представлены волновые диаграммы токов трехфазных обмоток индуктора.In FIG. 2 shows wave diagrams of currents of three-phase windings of an inductor.
Разработанная магнитоуправляемая гидравлическая виброопора состоит из заполненных демпфирующей магнитореологической жидкостью рабочей камеры 1 и компенсационной камеры 2, ограниченных общим корпусом 3. Кроме того, рабочая камера 1 ограничена опорной платой 4 и эластичной обечайкой 5, а компенсационная камера 2 - мембраной 6. В корпусе 3 виброопоры закреплена диамагнитная металлическая разделительная перегородка, выполненная в виде двух коаксиальных цилиндров (внутреннего коаксиального цилиндра 7 и внешнего коаксиального цилиндра 8), размещенных внутри сердечника 9 с обмотками 10 индуктора. В центральной части внутреннего коаксиального цилиндра 7 выполнены продольные каналы 11, соединяющие рабочую камеру 1 и компенсационную камеру 2. К тому же между внутренним коаксиальным цилиндром 7 и внешним коаксиальным цилиндром 8 выполнен цилиндрический зазор 12, также соединяющий рабочую камеру 1 и компенсационную камеру 2.The developed magnetically controlled hydraulic vibration mount consists of a working chamber 1 and a compensation chamber 2 filled with a damping magnetorheological fluid, limited by a
В верхнем и нижнем основаниях внешнего коаксиального цилиндра 8 выполнены входные отверстия 13 и, соответственно, выходные отверстия, соединяющие цилиндрический зазор 12 с рабочей камерой 1 и компенсационной камерой 2.In the upper and lower bases of the external
В частном случае реализации разработанного устройства входные отверстия 13 и выходные отверстия выполняют в верхнем и нижнем основаниях внешнего коаксиального цилиндра 8 равномерно по окружностям. Этот способ размещения отверстий прост в реализации, что удешевляет устройство в целом.In the particular case of the implementation of the developed device, the
В другом частном случае для более эффективного управления магнитореологической жидкостью магнитными полями, создаваемыми обмотками 10 индуктора, входные отверстия 13 и выходные отверстия выполняют в верхнем и нижнем основаниях внешнего коаксиального цилиндра 8 в сегментах расположения обмоток 10 индуктора.In another particular case, for more effective control of the magnetorheological fluid by the magnetic fields generated by the
При действии на опорную плату 4 внешней силы сверху вниз, в первом полупериоде, деформируемая обечайка 5 создает повышенное давление в рабочей камере 1. Так как демпфирующая магнитореологическая жидкость, заполняющая внутренний объем корпуса 3, является несжимаемой, то деформируется упругая мембрана 6. Поэтому уменьшается объем рабочей камеры 1. Вследствие этого часть демпфирующей магнитореологической жидкости из рабочей камеры 1 выталкивается через входные отверстия 13 в цилиндрический зазор 12 и далее через выходные отверстия в компенсационную камеру 2. Другая часть магнитореологической жидкости из рабочей камеры 1 поступает в компенсационную камеру 2 через продольные каналы 11.When an external force is applied to the base plate 4 from top to bottom, in the first half-cycle, the deformable shell 5 creates an increased pressure in the working chamber 1. Since the damping magnetorheological fluid filling the internal volume of the
Кроме того, при действии знакопеременной нагрузки на опорную плату 4, появляется электрический сигнал с первого акселерометра 14, прикрепленного к опорной плате 4. Этот сигнал поступает на вход преобразователя переменного напряжения 15 и далее на обмотки 10 индуктора. Возникающее при этом магнитное поле в цилиндрическом зазоре 12 действует на находящуюся в нем демпфирующую магнитореологическую жидкость. Кроме поступательного движения возникает и вращательное движение магнитореологической жидкости с частотой равной частоте основной гармоники входного вибросигнала.In addition, under the action of an alternating load on the base plate 4, an electrical signal appears from the
Регулирование вязкости демпфирующей магнитореологической жидкости в заявленной магнитоуправляемой гидравлической виброопоре осуществляют за счет изменения напряженности вращающегося магнитного поля, ортогонального по отношению к направлению движения демпфирующей магнитореологической жидкости во всех дроссельных каналах, соединяющих рабочую камеру 1 и компенсационную камеру 2, то есть в продольных каналах 11 и в цилиндрическом зазоре 12. Для создания вращающегося магнитного поля в цилиндрическом зазоре 12 виброопоры используют сердечник 9 с обмотками 10 индуктора, подключенные к преобразователю переменного напряжения 15. Сердечник 9 с обмотками 10 индуктора выполняют роль статора асинхронного двигателя. В роли ротора выступает магнитореологическая жидкость, заполняющую пространство между внутренним коаксиальным цилиндром 7 и внешним коаксиальным цилиндром 8.The viscosity of the damping magnetorheological fluid in the claimed magnetically controlled hydraulic vibration mount is controlled by changing the strength of the rotating magnetic field orthogonal to the direction of motion of the damping magnetorheological fluid in all throttle channels connecting the working chamber 1 and the compensation chamber 2, that is, in the
Обмотки 10 индуктора могут быть смещены друг относительно друга на 360/n градусов, где n=3, 6, 12. В частном случае при n=3 обмотки 10 индуктора смещены друг относительно друга на 120 градусов. На трехфазные обмотки 10 индуктора подают синусоидальное входное напряжение с преобразователя переменного напряжения 15. Напряжения UA, UB и UC в фазах вызывают соответствующие токи IA, IB и IC, сдвинутые на 120 градусов по отношению друг к другу. Магнитные поля, возбуждаемые токами обмоток 10 индуктора, также сдвинуты по фазе на 120 градусов. Таким образом, они создают вращающееся магнитное поле, которое позволяет поддерживать вязкость демпфирующей магнитореологической жидкости однородной по всему ее объему, находящемуся в продольных каналах 11 и в цилиндрическом зазоре 12.The
Этот частный случай применения трехфазных обмоток 10 индуктора является простым и дешевым в изготовлении. При n=6, 12 обмотки 10 индуктора будут соответственно шестифазными и двенадцатифазными. Применение многофазных обмоток индуктора, более трех фаз, связано с усложнением технологии изготовления магнитоуправляемой гидравлической виброопоры. Однако применение шестифазных и двенадцатифазных обмоток индуктора позволяет повысить точность управления магнитным полем в переходных режимах, в моменты пуска, реверса и достичь более надежной работы в случае обрыва одной из фазовых обмоток.This special case of the use of three-
При идеализации трехфазных обмоток 10 индуктора вращение магнитного поля является равномерным и осуществляется с частотой питающего напряжения, деленной на число пар полюсов трехфазной машины. Например, при питании индуктора с одной парой полюсов напряжением с частотой 50 Гц частота вращения магнитного поля составит также 50 Гц.When idealizing the three-
Магнитное поле, проходя через демпфирующую магнитореологическую жидкость, увеличивает ее вязкость за счет действия магнитных сил. Эти силы заставляют магнитные частицы выстраиваться вдоль линий магнитной индукции, одновременно повышая гидравлическое сопротивление в зазоре. Поскольку магнитореологическая жидкость является диэлектриком ввиду диспергирования частиц поверхностно-активными веществами в диэлектрической среде, то вихревые токи в ней практически отсутствуют. Для правильной работы магнитоуправляемой гидравлической виброопоры это условие является весьма важным.A magnetic field passing through a damping magnetorheological fluid increases its viscosity due to the action of magnetic forces. These forces cause magnetic particles to line up along the lines of magnetic induction, while increasing the hydraulic resistance in the gap. Since the magnetorheological liquid is a dielectric due to the dispersion of particles by surface-active substances in a dielectric medium, eddy currents are practically absent in it. For the correct operation of a magnetically controlled hydraulic vibration mount, this condition is very important.
Таким образом, движение рабочей жидкости в продольных каналах 11 и в цилиндрическом зазоре 12 происходит по спирали, что приводит к дополнительному трению и снижению седиментации. Второй акселерометр 16 преобразует демпфированный сигнал в электрический сигнал, поступающий на регистратор. По значению и спектру выходного сигнала со второго акселерометра 16 судят о результатах демпфирования. Выходной сигнал второго акселерометра 16 и входной сигнал первого акселерометра 14 сравнивают по амплитудам и спектрам. Результат демпфирования определяют по формуле:Thus, the movement of the working fluid in the
где ΔA - результат демпфирования, выраженный в децибелах (дБ),where ΔA is the damping result, expressed in decibels (dB),
Авх - входной вибросигнал регистрируемый первым акселерометром 14,And I - the input vibration signal recorded by the
Авых - выходной сигнал регистрируемый вторым акселерометром 16.And o - the output signal recorded by the
В конкретной реализации магнитоуправляемой гидравлической виброопоры внешний и внутренний коаксиальные цилиндры выполнены из латуни. Цилиндрический зазор между ними составил 1,5 мм. Внешний и внутренний коаксиальные цилиндры размещены внутри сердечника, выполненного из листов электротехнической стали. Корпус виброопоры изготовлен из стали Ст 3. Проведенные испытания в частотном диапазоне от 10 Гц до 100 Гц показали эффективность данной виброопоры порядка 25-30 децибел.In a specific implementation of a magnetically controlled hydraulic vibration mount, the external and internal coaxial cylinders are made of brass. The cylindrical gap between them was 1.5 mm. External and internal coaxial cylinders are placed inside a core made of sheets of electrical steel. The body of the vibration mount is made of
Таким образом, применение управляемого вращающегося магнитного поля, направленного по нормали к направлению движения демпфирующей магнитореологической жидкости в дроссельных каналах (в продольных каналах и в цилиндрическом зазоре), позволяет контролировать вязкость демпфирующей магнитореологической жидкости и исключать возможность выпадения в осадок частичек магнитореологической жидкости, достигая, таким образом, повышенной эффективности и надежности работы магнитоуправляемой гидравлической виброопоры.Thus, the use of a controlled rotating magnetic field directed normal to the direction of motion of the damping magnetorheological fluid in the throttle channels (in the longitudinal channels and in the cylindrical gap) allows controlling the viscosity of the damping magnetorheological fluid and eliminating the possibility of particles of magnetorheological fluid precipitating, reaching, thus image, increased efficiency and reliability of magnetically controlled hydraulic vibration mounts.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133315A RU2695472C1 (en) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | Magnetically controlled hydraulic vibro bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133315A RU2695472C1 (en) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | Magnetically controlled hydraulic vibro bearing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2695472C1 true RU2695472C1 (en) | 2019-07-23 |
Family
ID=67512430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133315A RU2695472C1 (en) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | Magnetically controlled hydraulic vibro bearing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2695472C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744257C1 (en) * | 2020-06-09 | 2021-03-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Magnetically controllable hydraulic vibration support and a method for adjusting optimal operating mode thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02203001A (en) * | 1989-01-30 | 1990-08-13 | Tokai Rubber Ind Ltd | Electroviscous fluid adopting device |
| DE10117817A1 (en) * | 2001-04-10 | 2002-10-17 | Bayerische Motoren Werke Ag | Device for suppressing vibrations in a moving system |
| RU2407929C1 (en) * | 2009-07-17 | 2010-12-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Hydraulic vibratory bearing |
| RU127847U1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" (ННГАСУ) | ADAPTIVE HYDRAULIC VIBRATION SUPPORT |
-
2018
- 2018-09-19 RU RU2018133315A patent/RU2695472C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02203001A (en) * | 1989-01-30 | 1990-08-13 | Tokai Rubber Ind Ltd | Electroviscous fluid adopting device |
| DE10117817A1 (en) * | 2001-04-10 | 2002-10-17 | Bayerische Motoren Werke Ag | Device for suppressing vibrations in a moving system |
| RU2407929C1 (en) * | 2009-07-17 | 2010-12-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Hydraulic vibratory bearing |
| RU127847U1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" (ННГАСУ) | ADAPTIVE HYDRAULIC VIBRATION SUPPORT |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744257C1 (en) * | 2020-06-09 | 2021-03-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Magnetically controllable hydraulic vibration support and a method for adjusting optimal operating mode thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110410612B (en) | Frequency modulation pipeline shock absorber based on magnetorheological elastomer | |
| US10181781B2 (en) | Enhanced magnetic vibration damper with mechanical impedance matching | |
| RU2695472C1 (en) | Magnetically controlled hydraulic vibro bearing | |
| CN108953473A (en) | A kind of vibration isolator of achievable horizontal decoupling | |
| RU2407929C1 (en) | Hydraulic vibratory bearing | |
| Nguyen et al. | A squeeze-flow mode magnetorheological mount: design, modeling, and experimental evaluation | |
| FI104302B (en) | Method and apparatus for attenuating mechanical resonances of a speaker | |
| EP2863058A1 (en) | Tuned vibration neutralizer device | |
| RU2561610C1 (en) | Magnetic rheological shock-absorber | |
| US3278773A (en) | Dynamoelectric machine having vibration damped frame and vibration damping apparatusfor use therein | |
| Nagem et al. | An electromechanical vibration absorber | |
| US3075100A (en) | Flexure assembly for vibration test apparatus | |
| RU2645484C2 (en) | Magnetorheological shock-absorber | |
| Karthick et al. | A Dumb-Bell Shaped Damper with Magnetic Absorber using Ferrofluids | |
| RU127847U1 (en) | ADAPTIVE HYDRAULIC VIBRATION SUPPORT | |
| CN110415972A (en) | A kind of power capacitor and its vibration and noise reducing device | |
| US2925503A (en) | Vibration test apparatus | |
| RU2471098C1 (en) | Hydraulic vibrating support | |
| Zhu | Dynamic performance of a disk-type magnetorheological fluid damper under AC excitation | |
| RU2313704C1 (en) | Hydraulic vibration-isolating base | |
| RU2707587C1 (en) | Sound generation method for testing structures and device for its implementation | |
| RU2654241C2 (en) | Dynamic oscillations damper | |
| RU2503862C2 (en) | Hydraulic vibration support | |
| RU2744257C1 (en) | Magnetically controllable hydraulic vibration support and a method for adjusting optimal operating mode thereof | |
| RU16532U1 (en) | HYDRAULIC VIBROPORA |