RU97783U1

RU97783U1 - VIBRATOR WITH ELECTROMAGNETIC RIGID COMPENSATOR

Info

Publication number: RU97783U1
Application number: RU2010121808/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Юлиусович Гросс; Елена Геннадьевна Гурова
Original assignee: Владимир Юлиусович Гросс; Елена Геннадьевна Гурова
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2010-09-20

Abstract

Виброизолятор с электромагнитным компенсатором жесткости содержит расположенные между вибрирующим и защищаемым основаниями упругий элемент и параллельный ему электромагнитный компенсатор жесткости, выполненный в виде двух встречновключенных электромагнитов постоянного тока с общим якорем, катушки которых соединены с источником питания через регулятор напряжения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения эффективной виброзащиты при изменяющихся внешних нагрузках, электромагнитный компенсатор жесткости дополнительно снабжен устройством управления, выполненным в виде датчика относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов и включенного последовательно с ним нелинейного регулятора напряжений, обеспечивающего перераспределение питающего напряжения электромагнитов при изменении относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов для обеспечения постоянного коэффициента жесткости виброизолятора. A vibration isolator with an electromagnetic stiffener contains an elastic element located between the vibrating and protected bases and an electromagnetic stiffener parallel to it, made in the form of two interconnected DC electromagnets with a common armature, the coils of which are connected to the power source through a voltage regulator, characterized in that, for the purpose of ensuring effective vibration protection at changing external loads, the electromagnetic stiffener is additionally equipped with roystvom control made in the form of a vibrating sensor of the relative position and the protected objects and in series with it a non-linear voltage regulator providing the supply voltage of the electromagnets redistribution when changing the relative position of vibrating and the protected objects to provide a constant coefficient isolator stiffness.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к виброизолирующим устройствам и может быть использовано в любой области машиностроения и техники в качестве устройства, снижающего уровни вибрации.The proposed solution relates to vibration isolating devices and can be used in any field of engineering and technology as a device that reduces vibration levels.

Известна виброизолирующая опора, которая содержит цилиндрический корпус, в котором соосно установлены опорный стержень и кольцевая резиновая мембрана, которая со стенками корпуса образует пневматическую демпферную камеру. В верхнем торце корпуса с помощью подшипника, выполненного из трех шариков, установлен соосно с корпусом постоянный кольцевой электромагнит, который является основным узлом электродинамического компенсатора виброизолирующей опоры. В зазоре магнитопровода постоянного кольцевого электромагнита установлена подвижная катушка. Магнитопровод и подвижная катушка центрированы относительно опорного стержня с помощью металлической мембраны. Корпус подвижной катушки связан с опорным стержнем муфтой трения. (Пат. РФ №2222729, опубл. 27.01.2004 г.)Known vibration isolating support, which contains a cylindrical body in which the support rod and an annular rubber membrane, which forms a pneumatic damper chamber with the walls of the housing, are coaxially mounted. In the upper end of the housing with the help of a bearing made of three balls, a permanent ring electromagnet is installed coaxially with the housing, which is the main unit of the electrodynamic compensator of the vibration isolating support. A movable coil is installed in the gap of the magnetic circuit of the permanent ring electromagnet. The magnetic core and the moving coil are centered relative to the support rod using a metal membrane. The housing of the moving coil is connected to the support rod by a friction clutch. (Pat. RF №2222729, publ. 01/27/2004)

Недостаток этого устройства заключается в том, что электромагнит является вспомогательным виброзащитным элементом, для функционирования которого необходим датчик параметров вибраций (акселерометр), сигнал которого должен обрабатываться сложной системой управления.The disadvantage of this device is that the electromagnet is an auxiliary vibration-protective element, the functioning of which requires a vibration parameter sensor (accelerometer), the signal of which must be processed by a complex control system.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является виброзащитное устройство, которое содержит упругий элемент и параллельный ему компенсатор жесткости, выполненный в виде двух встречно включенных электромагнитов с общим якорем. Общее ярмо электромагнитов жестко связано с вибрирующим, а якорь - с защищаемым объектами. Обмотки электромагнитов подключены к источнику питания через регулятор напряжений, выполненный в виде реостатов, движки которых связаны с вибрирующей частью. (Авт. св. СССР №1290021, опубл. 15.02.1987 г.)The closest in technical essence to the claimed one is a vibration-protective device, which contains an elastic element and a parallel to it stiffener, made in the form of two counter-connected electromagnets with a common armature. The general yoke of electromagnets is rigidly connected with the vibrating one, and the anchor - with the protected objects. The electromagnet windings are connected to the power source through a voltage regulator made in the form of rheostats, the motors of which are connected to the vibrating part. (Aut. St. USSR No. 1290021, publ. 02.15.1987)

Недостатком этого устройства является то, что при изменении относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов, из-за нелинейности тяговых характеристик электромагнитов меняется коэффициент жесткости компенсатора, следовательно, и суммарный коэффициент жесткости виброизолятора в целом, что приводит к изменению виброзащитных свойств последнего. Недостатком также является наличие подвижных ползунковых реостатов, подверженных истиранию в процессе эксплуатации.The disadvantage of this device is that when the relative position of the vibrating and protected objects changes, due to the nonlinearity of the traction characteristics of the electromagnets, the stiffness coefficient of the compensator changes, therefore, the total stiffness coefficient of the vibration isolator as a whole, which leads to a change in the vibration-proof properties of the latter. The disadvantage is the presence of movable slide rheostats, subject to abrasion during operation.

Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в улучшении виброизолирующих свойств устройства путем обеспечения постоянства его коэффициента жесткости, как при постоянных по величине, так и при произвольно меняющихся нагрузках.The problem solved by the claimed technical solution is to improve the vibration-isolating properties of the device by ensuring the constancy of its stiffness coefficient, both at constant magnitude and at randomly varying loads.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом виброизоляторе с электромагнитным компенсатором жесткости, содержащем, расположенные между вибрирующим и защищаемым основаниями упругий элемент и параллельный ему электромагнитный компенсатор жесткости, выполненный в виде двух встречно включенных электромагнитов постоянного тока с общим якорем, катушки которых соединены с источником питания через регулятор напряжения, электромагнитный компенсатор жесткости дополнительно снабжен устройством управления, выполненным в виде датчика относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов и включенного последовательно с ним нелинейного регулятора напряжений, обеспечивающего перераспределение питающего напряжения электромагнитов при изменении относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов для обеспечения постоянного коэффициента жесткости виброизолятора.The problem is solved due to the fact that in the inventive vibration isolator with an electromagnetic stiffener containing, located between the vibrating and protected bases, an elastic element and an electromagnetic stiffener parallel to it, made in the form of two counter-connected DC electromagnets with a common armature, the coils of which are connected to the source power supply through the voltage regulator, the electromagnetic stiffener is additionally equipped with a control device made in ide vibrating sensor relative position and securable objects and in series with it a non-linear voltage regulator providing the supply voltage of the electromagnets redistribution changing relative position and vibratory protected objects to ensure constant coefficient isolator stiffness.

Существенными отличиями заявляемого виброизолятора являются:Significant differences of the claimed vibration isolator are:

- электромагнитный компенсатор жесткости снабжен устройством управления, не содержащим трущихся деталей;- the electromagnetic stiffener is equipped with a control device that does not contain rubbing parts;

- устройство управления выполнено в виде датчика относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов и включенного последовательно с ним регулятора напряжений;- the control device is made in the form of a sensor of the relative position of the vibrating and protected objects and a voltage regulator connected in series with it;

- регулятор напряжения имеет нелинейную характеристику «вход - выход»;- the voltage regulator has a non-linear characteristic "input - output";

- нелинейный регулятор напряжения выполнен с возможностью перераспределения питающего напряжения электромагнитов при изменении относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов для обеспечения постоянного коэффициента жесткости виброизолятора.- a non-linear voltage regulator is configured to redistribute the supply voltage of the electromagnets when changing the relative position of the vibrating and protected objects to ensure a constant stiffness coefficient of the vibration isolator.

Проведенный патентный поиск показал, что заявляемое техническое решение обладает новизной.A patent search has shown that the claimed technical solution has novelty.

Заявляемый виброизолятор соответствует критерию «промышленная применимость», может найти широкое применение в любой области машиностроения и техники в качестве устройства, снижающего уровни вибрации.The inventive vibration isolator meets the criterion of "industrial applicability", can be widely used in any field of engineering and technology as a device that reduces vibration levels.

При изменении величины внешнего усилия Р изменяется относительное положение Х вибрирующего и защищаемого объектов, что является входным воздействием устройства управления, в котором изменяется выходной сигнал датчика относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов, являющийся входным воздействием нелинейного регулятора напряжений. Нелинейный регулятор перераспределяет напряжения на катушках электромагнитов таким образом, чтобы при новом положении объектов наклон тяговой характеристики электромагнитного компенсатора жесткости оставался неизменным, что обеспечивает нулевую жесткость всего виброизолятора, и, следовательно, исключает передачу динамических усилий при различных значениях внешнего усилия Р.When the magnitude of the external force P changes, the relative position X of the vibrating and protected objects changes, which is the input of the control device, in which the output signal of the sensor of the relative position of the vibrating and protected objects changes, which is the input of the nonlinear voltage regulator. The non-linear controller redistributes the voltages on the coils of the electromagnets in such a way that, with the new position of the objects, the slope of the traction characteristic of the electromagnetic stiffener remains unchanged, which ensures zero rigidity of the entire vibration isolator, and, therefore, excludes the transmission of dynamic forces at various values of the external force R.

На фиг.1 изображена принципиальная схема заявляемого виброизолятора.Figure 1 shows a schematic diagram of the inventive vibration isolator.

Полезная модель виброизолятора включает в себя упругий элемент 18 и параллельный ему электромагнитный компенсатор жесткости. Электромагнитный компенсатор жесткости представляет собой два встречно включенных электромагнита постоянного тока 3 и 4, жестко закрепленных на вибрирующем объекте 1, общий якорь 5 которых жестко связан через шток 10 с защищаемым объектом 2. Необходимое расстояние между электромагнитами выдержано за счет скоб 13, 14, жестко закрепленных между магнитопроводами 11, 12 электромагнитов. Электромагнитный компенсатор жесткости снабжен устройством управления 15, выполненным в виде датчика 16 относительного положения вибрирующего и защищаемого объектов и нелинейного регулятора напряжений 17. Катушки 7, 9 электромагнитов получают питание от источника 19 через устройство управления 15. Катушки 6, 8 получают питание последовательно с катушками 7, 9 электромагнитов по связям а, б, в, г.A useful model of a vibration isolator includes an elastic element 18 and an electromagnetic stiffener parallel to it. The electromagnetic stiffener is two counterclockwise electromagnets of direct current 3 and 4, rigidly fixed to the vibrating object 1, the common armature 5 of which is rigidly connected through the rod 10 to the protected object 2. The necessary distance between the electromagnets is maintained by brackets 13, 14, rigidly fixed between the magnetic circuits 11, 12 of the electromagnets. The electromagnetic stiffener is equipped with a control device 15, made in the form of a sensor 16 of the relative position of the vibrating and protected objects and a non-linear voltage regulator 17. The coils 7, 9 of the electromagnets receive power from the source 19 through the control device 15. The coils 6, 8 receive power in series with the coils 7 , 9 electromagnets for the bonds a, b, c, d.

Заявляемый виброизолятор с электромагнитным компенсатором жесткости работает следующим образом.The inventive vibration isolator with electromagnetic stiffener works as follows.

Виброизолятор с электромагнитным компенсатором жесткости является основным несущим и исполнительным элементом системы виброзащиты и устанавливается между вибрирующим и защищаемым объектами.The vibration isolator with electromagnetic stiffener is the main supporting and actuating element of the vibration protection system and is installed between the vibrating and protected objects.

При неизменном по величине внешнем усилии Р, действующем между защищаемым и вибрирующим объектами, и вибрациях последнего, суммарная тяговая характеристика электромагнитов имеет по абсолютной величине такой же наклон, что и силовая характеристика упругого элемента 18. Поскольку электромагниты имеют падающую силовую характеристику, суммарная силовая характеристика виброизолятора в пределах размаха колебаний горизонтальна, что исключает передачу на защищаемый объект динамических усилий, вызванных колебаниями вибрирующего объекта.With a constant external force P acting between the protected and vibrating objects and the vibrations of the latter, the total traction characteristic of the electromagnets has the same slope in absolute value as the power characteristic of the elastic element 18. Since the electromagnets have a falling power characteristic, the total power characteristic of the vibration isolator within the range of oscillations is horizontal, which excludes the transfer of dynamic forces to the protected object caused by vibrations of the vibrating object.

При изменении статической составляющей усилия Р изменяется относительное положение Х вибрирующего и защищаемого объектов, что приводит к изменению выходного сигнала датчика положения 16, и, следовательно, выходных напряжений нелинейного регулятора 17. Напряжения на катушках электромагнитов перераспределяются таким образом, чтобы при новом положении объектов 1 и 2 наклон тяговой характеристики электромагнитного компенсатора жесткости оставался неизменным, что обеспечивает нулевую жесткость всего виброизолятора при новом значении усилия Р, и, следовательно, исключает передачу динамических усилий при различных значениях внешнего усилия.When the static component of the force P changes, the relative position X of the vibrating and protected objects changes, which leads to a change in the output signal of the position sensor 16, and, consequently, the output voltages of the nonlinear controller 17. The voltages on the electromagnet coils are redistributed so that with a new position of objects 1 and 2, the slope of the traction characteristic of the electromagnetic stiffener remained unchanged, which ensures zero stiffness of the entire vibration isolator with a new value of tions P, and hence eliminates the transmission of dynamic forces at various values of external force.

По сравнению с прототипом, заявляемый виброизолятор обеспечивает нулевую жесткость при любых значениях нагрузки на вибрирующем объекте, что обеспечивает эффективную виброизоляцию в подвесках, испытывающих постоянно изменяющиеся внешние нагрузки.Compared with the prototype, the inventive vibration isolator provides zero rigidity at any load value on a vibrating object, which provides effective vibration isolation in suspensions experiencing constantly changing external loads.

Опытная эксплуатация предлагаемого устройства показала высокую работоспособность и эффективность.Pilot operation of the proposed device has shown high performance and efficiency.

Claims

A vibration isolator with an electromagnetic stiffener contains an elastic element located between the vibrating and protected bases and an electromagnetic stiffener parallel to it, made in the form of two interconnected DC electromagnets with a common armature, the coils of which are connected to the power source through a voltage regulator, characterized in that, for the purpose of ensuring effective vibration protection under changing external loads, the electromagnetic stiffener is additionally equipped with roystvom control made in the form of a vibrating sensor of the relative position and the protected objects and in series with it a non-linear voltage regulator providing the supply voltage of the electromagnets redistribution when changing the relative position of vibrating and the protected objects to provide a constant coefficient isolator stiffness.