SU1104324A1 - Виброизолирующа опора - Google Patents

Abstract

1. ВИБРОИЗОЛИРУЮШАЯ ОПОРА , содержаща  заполненный сжатым газом резинокордный баллон, располагаемый между вибрирующим и изолируемым объектами , и регул тор положени  изолируемого объекта со штоком, сообщенный с резинокордным баллоном, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  виброизолирующи.ч и стабилизирующих свойств, она снабжена электромеханическим вибровозбудителем, корпус и рабочий орган которого предназначены дл  креплени  к вибрирующему и изолируемому объектам, датчиком относительного перемещени  вибрирующего объекта , электромеханическим динамометром, блоком управлени , с входом которого соединены датчик относительного перемещени  и динамометр, а с выходом - э.юктромеханический вибровозбудитель, и двум  упругими элементами, один из которых установлен между штоком регул тора и его корпусом , а другой предназначен дл  передачи взаимодействи  от вибрирующего объекта к штоку регул тора.

Description

2.Опора по п. 1, отличающа с  тем, что электромеханическийвибровозбудитель размещен внутри резинокордного баллона.

3.Опора по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что блок управлени  включает в себ  усилитель мощности, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и аналоговый сумматор , один вход которого через фильтр верхних частот соединен с динамометром, другой вход через фильтр нижних частот - с датчиком относительного перемещени , выход через усилитель мощности - с электромеханическим вибровозбудителем, а частоты среза фильтров выбраны выще собственных частот систем и ниже минимальной частоты вибрационного спектра.

4.Опора по пп. 1 и 3, отличающа с  тем, что блок управлени  снабжен дифференцирующим звеном, включенным между фильтром нижних частот и аналоговым сумматором .

5.Опора по пп. 1, 3 и 4, отличающа с  тем, что электромеханический динамометр предназначен дл  установки между резинокордным баллоном и изолируемым объектом или между рабочим органом вибровозбудител  и изолирующим объектом.

Изобретение относитс  к мащиностроению и может быть использовано дл  виброизол ции виброактивных механизмов и виброчувствительного оборудовани , например, на транспортных средствах. Известна виброизолирующа  опора, содержаща  опорное устройство, установленное на надувной воздущной камере, св занной через пневматический исполнительный элемент с датчиком давлени  1. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  виброизолирующа  опора, содержаща  заполненный сжатым газом резинокордный баллон, располагаемый между вибрирующим и изолируемым объектами, и регул тор положени  изолируемого объекта со штоком , сообщенный с резинокордным баллоном 2. Недостатками известных виброизолирующих опор  вл ютс  их низкие стабилизирующие и виброизолирующие свойства, которые обуславливаютс  неустойчивостью пневматической системы установки уровн  (системы стабилизации). Объ сн етс  это тем, что с понижением жесткости резинокордного баллона (необходимо дл  повышени  виброизол ции) собственные частоты исходной (без регул тора) системы виброизол ции приближаютс  к диапазону эффективной работы пневматической системы установки уровн . При этом допустимый коэффициент усилени  в системе установки уровн  уменьшаетс , поэтому при заданном значении демпфировани  резинокордной подвески и допустимом уровне перемещений амортизируемого объекта при наклонах основани  имеетс  минимально допустимое (с точки зрени  выполнени  условий устойчивости в системе установки уровн ) значение жесткости резинокордного баллона, которое определ ет максимально достижимый виброизолирующий эффект. При высоких требовани х к точности стабилизации установленного на опорах объекта виброизолирующа  способность известной опоры оказываетс  незначительной. Кроме того, эффективность виброизол ции в известной опоре снижаетс  из-за механического контакта щтока регул тора положени  с виброактивным объектом. Целью изобретени   вл етс  улучщение виброизолирующих и стабилизирующих свойств опоры. Указанна  цель достигаетс  тем, что виброизолирующа  опора, содержаща  заполненный сжатым газом резинокордный баллон, располагаемый между вибрирующим и изолируемым объектами, и регул тор положени  изолируемого объекта со штоком , сообщенный с резинокордным баллоном , снабжена электромеханическим вибровозбудителем , корпус и рабочий орган которого предназначены дл  креплени  к вибрирующему и изолируемому объектам, датчиком относительного перемещени  вибрирующего объекта, электромеханическим днамометром, блоком управлени , с входом которого соединены датчик относительного перемещени  и динамометр, а с выходом - электромеханический вибровозбудитель, и двум  упругими элементами, один из которых установлен между щтоком регул тора и его корпусом, а другой предназначен дл  передачи взаимодействи  от вибрирующего объекта к штоку регул тора. При этом электромеханический вибровозбудитель размещен внутри резинокордного баллона. Кроме того, блок управлени  включает в себ  усилитель мощности, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и аналоговый

сумматор, один вход которого через фильтр верхних частот соединен с динамометром, другой вход через фильтр нижних частот - с датчиком относительного перемещени , выход через усилитель мощности - с электромеханическим вибровозбудителем, а частоты среза фильтров выбраны вьше собственных частот системы и ниже минимальной частоты вибрационного спектра.

Причем блок управлени  снабжен дифференцирующим звеном, включенным между фильтром нижних частот и аналоговым сумматором.

Кроме того, электромеханический динамометр предназначен дл  установки между резинокордным баллоном и изолируемым объектом или между рабочим органом вибровозбудител  и изолируемым объектом.

На фиг. 1 изображена виброизолирующа  опора, продольный разрез, в которой электромеханическа  система компенсации вибрационных сил на основании работает по принципу компенсации возмущений; на фиг. 2 - вариант виброизолирующей опоры, продольный разрез, в которой реализован принцип управлени  по отклонению.

Виброизолирующа  опора содержит резинокордный баллон 1, расположенный между вибрирующим 2 и изолируемым 3 объектами , регул тор 4 положени  изолируемого объекта 3, св занный с резинокордным баллоном 1, электромеханический вибровозбудитель 5, корпус 6 и рабочий орган 7 которого жестко креп тс  соответственно к вибрирующему 2 и изолируемому 3 объектам, датчик 8 относительного перемещени  вибрирующего объекта 2, электромеханический динамометр 9, установленный .между нижним опорным фланцем 10 резинокордного баллона 1 и изолируемым объектом 3, блок 11 управлени , к входу которого подключены датчик 8 относительного перемещени  и электромеханический динамометр 9 а к выходу - электромеханический вибровозбудитель 5.

В качестве регул тора 4 положени  вибрирующего объекта 2 используетс  золотник 12, корпус 13 которого устанавливаетс  на изолируемом объекте 3, а шток 14 через упругие элементы 15 и 16 скрепл етс  с вибрирующим объектом 2 и корпусом 13 золотника 12, причем жесткости упругих элементов 15 и 16 выбираютс  так, чтобы перва  частот свободных колебаний штока 14 была в 1,5-2 раза выше максимальной частоты поворотных движений изолируемого объекта 3.

Блок 11 управлени  содержит усилитель 17 мощности, фильтр 18 нижних частот, фильтр 19 верхних частот, аналоговый сумматор 20, один вход которого через фильтр 19 верхних частот соединен с электромеханическим динамометром 9, другой вход

через фильтр 18 нижних частот - с датчиком 8 относительного перемещени  вибрирующего объекта 2, а выход через усилитель 17 мощности подключен к электромеханическому вибровозбудителю 5, причем частоты среза фильтров 18 и 19 выбраны выще собственных частот системы виброизол ции и ниже максимальной частоты вибрационного спектра. Шток 14 регул тора 4 положени  вибрирующего объекта 2 имеет порщень 21, который взаимодействует с входным 22 и выходным 23 отверсти ми корпуса 13, с которыми соединены соответственно трубопроводы 24 и 25. Корпус 13 сообщен также со стравливающей магистралью 26 и напорной магистралью 27.

В варианте виброизолирующей опоры (фнг. 2) электромеханический вибровозбудитель 5 расположен внутри пневматического резинокордного баллона 1, а рабочий орган 7 вибровозбудител  5 взаимодействует с изолируемым объектом 3 через электромеханический динамометр 9. При этом в электромеханической системе виброкомпенсации реализуетс  известный в теории систем автоматического управлени  принцип управлени  по отклонению.

Предлагаема  виброизолирующа  опора работает следующим образом.

Вибрирующий объект 2, деформиру  пневматический резинокордный баллон 1, вызывает силовое вибрационное возбуждение изолируемого объекта 3, амплитуду и фазу которого измер ют с помощью электромеханического динамометра 9. Выходной сигнал динамометра 9 корректируетс  и усиливаетс  в блоке 11 управлени  и подаетс  на вибровозбудитель 5. Параметры фильтра верхних частот (ФВЧ) 19 блока 11 управлени  выбираютс  так, что частота его среза в несколько раз превышает максимальную собственную частоту исходной (без управлени ) системы виброизол ции. При этом устойчивость электромеханической системы управлени  оказываетс  высокой и в ней удаетс  вибрать коэффициент усилени , равный 1, при котором обеспечиваетс  полна  компенсаци  на изолируемом объекте 3 вибрационных сил, передаваемых через резинокордный баллон 1. Выбор таких параметров фильтра высоких частот при заданных перемещени х вибрирующего объекта 2 возможен благодар  наличию в комбинированной опоре пневматического резинокордного баллона 1 с регул тором 4 положени . Эффективно действующа  система стабилизации позвол ет при заданных требовани х к перемещению объекта 2, вызванных наклонами основани  изолируемого объекта 3, выбрать более м гкие пневматические резинокордные баллоны 1 и тем самым расширить диапазон частот, расположеиный между максимальной собственной частотой исходной системы виброизол ции и вибрационной составл ющей с минимальной частотой до несколько октав. Располага  частоту среза фильтра верхних частот приблизительно в середине этого диапазона частот, удаетс  одновременно обеспечить устойчивость электромеханической системы управлени  и отсутствие заметных амплитудно- и фазо-частотных искажений канала управлени  (датчики, блок управлени , вибровозбудитель ). При этом обеспечиваетс  эффективна  автоматическа  компенсаци  всех вибрационных сил,передаваемых на изолируемый объект 3 через пневматический резинокордный баллон 1. Выбор более м гкого резинокордного баллона 1 позвол ет сун;ественно снизить величину передаваемым им вибрационных сил и тем самым улучшить массогабаритные и энергетические показатели виброизолирующей опоры.

Дл  повыщени  точности измерени  вибрационных сил жесткость резинокордного баллона 1 по рабочей оси опоры должна в несколько раз превыщать ее поперечную жесткость. Если это условие не выполн етс , то последовательно с баллоном включаетс  упругий элемент, жесткость которого по рабочей оси опоры в несколько раз превышает жесткость баллона по этой оси, а в поперечных направлени х меньше соответствующей жесткости резинокордного баллона.

Наличие в виброизолирующей опоре регул тора 4 уровн , кроме того, повышает надежность работы электромеханической системы управлени , так как при этом существенно уменьшаетс  изменение рабочих зазоров вибровозбудител  5, и, как следствие , изменение эффективности электромеханической системы управлени  при наклонах изолируемого объекта 3.

Система стабилизации вибрирующего объекта 2, включающа  пневматический резинокордный баллон I, соединенный с ним регул тор 4 положени , работает следующим образом.

При горизонтальном положении основани  поджатием упругих элементов 15 и 16 обеспечивают такое положение поршн  21, что его верхн   кромка совпадает с верхним краем входного отверсти  22 корпуса 13, а нижн   кромка - с нижним краем выходного отверсти  23. Оба трубопровода 24 и 25 при этом перекрыты, а давление в пневматическом резинокордном баллоне 1 не измен етс . Положение установленного на Биброизолирующей опоре вибрирующего объекта 2 остаетс  неизменным.

При наклоне изолируемого объекта 3 весова  нагрузка на пневматический баллон 1 снижаетс , а его деформаци  уменьшаетс . Рассто ние между вибрирующим 2 и изолируемым 3 объектами при этом увеличиваетс , а щток 11 под действием упругой силы упругого элемента 16 перемещаетс  вверх, открыва  выходное отверстие 23 корпуса 13, св занное с помощью трубопровода 25 с пневматическим баллоном 1. При этом часть воздуха баллона 1 поступает в стравливающую магистраль 26, а давление в резинокордном баллоне I начинает падать . Этот процесс сопровождаетс  увеличением статической деформации резинокордного баллона 1 и перемещением вибрирующего объекта 2 к основанию изолируемого объекта 3. Шток 14, упруго св занный с вибрирующим объектом 2, также перемещаетс  вниз, прикрыва  вы.ходное

отверстие 23. В т:рт момент, когда вибрирующий объект 2 возвратитс  в прежнее положение относительно основани  изолируемого объекта 3, поршень 21 полностью перекроет выходное отверстие 23 и процесс управлени  положение.м объекта 2 на это.м

заканчиваетс .

При уменьшении угла наклона основани  весова  нагрузка на баллон 1 увеличиваетс , что сопровождаетс  увеличением

5 его деформации и перемещением вибрирующего объекта 2 в сторону изолируемого объекта 3. При этом рассто ние между ни.ми уменьшаетс  и шток 14 под действием упругого элемента 15 перемещаетс  вниз, открыва  входное отверстие 22 корпуса 13.

0 Воздух из напорной магистрали 27 через трубопровод 24 поступает в резинокордный баллон 1, который возвращает вибрирующий объект 2 в прежнее положение.

Дл  устранени  управлени  с целью увеличени  демпфировани  в диапазоне

5 вибрации в схеме управлени  включен фильтр 18 нижних частот, частота среза которого выбрана выше собственных частот системы виброизол ции и ниже минимальной частоты вибрационного спектра. При

0 этом демпфирующее действие электромеханической системы управлени  не снижает виброизол ции, но повыщает эффективность работы пневматической системы стабилизации . Необходимость применени  крупногабаритных демпфирующих камер при этом

отпадает.

Аналогичным образом работает виброизолирующа  опора, изображенна  на. фиг. 2. Отличительной особенностью этого варианта опоры  вл етс  то, что в ней

электромеханический динамометр измер ет не силу, передаваемую пневматическим резинокордным баллоном 1, а результат сложени  этой силы с компенсирующей силой , развиваемой вибровозбудителем 5. В результате этого в электромеханической

5 системе виброкомпенсации реализуетс  известный в теории автоматических систем управлени  принцип управлени  по отклонению . Этот режим работы системы компенсации характеризуетс  меньшей зависимостью виброизолирующего эффекта (эффекта компенсации) от нестабильности коэффициентов передачи вход щих в нее элементов (датчика), усилительных и корректирующих звеньев, вибровозбудител ). Однако электромеханическа  система управлени , работающа  по этому принципу, более склонна к самовозбуждению, чем при работе по принципу компенсации возмущений .

Размещение вибровозбудител  внутри резинокордного баллона (фиг. 2) может быть полезным с точки зрени  снижени  габаритов опоры и защищенности вибровозбудител  от влаги, пыли и т.д.

Таким образом, благодар  тому, что пневматическа  виброизолирующа  опора снабжена электромеханической системой управлени , обеспечивающей увеличение демпфировани  и компенсацию передаваемых ею вибрационных сил на изолируемом объекте, эффективность каждой из подсистем увеличиваетс , а общий виброизолирующий и стабилизирующий эффекты многократно превыщают суммарный эффект от применени  обеих систем без их функциональной св зи.

Claims (5)

1. ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА, содержащая заполненный сжатым газом резинокордный баллон, располагаемый между вибрирующим и изолируемым объектами, и регулятор положения изолируемого объекта со штоком, сообщенный с резинокордным баллоном, отличающаяся тем, что, с целью улучшения виброизолирующих и стабилизирующих свойств, она снабжена электромеханическим вибровозбудителем, корпус и рабочий орган которого предназначены для крепления к вибрирующему и изолируемому объектам, датчиком относительного перемещения вибрирующего объекта, электромеханическим динамометром, блоком управления, с входом которого соединены датчик относительного перемещения и динамометр, а с выходом — электромеханический вибровозбудитель, и двумя упругими элементами, один из которых установлен между штоком регулятора и его корпусом, а другой предназначен для передачи взаимодействия от вибрирующего объекта к штоку регулятора.

Фиг /

2. Опора по π. 1, отличающаяся тем, что электромеханический вибровозбудитель размещен внутри резинокордного баллона.

3. Опора по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что блок управления включает в себя усилитель мощности, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и аналоговый сумматор, один вход которого через фильтр верхних частот соединен с динамометром, другой вход через фильтр нижних частот — с датчиком относительного перемещения, выход через усилитель мощности — с электромеханическим вибровозбудителем, а частоты среза фильтров выбраны выше соб ственных частот систем и ниже минимальной частоты вибрационного спектра.

4. Опора по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что блок управления снабжен дифференцирующим звеном, включенным между фильтром нижних частот и аналоговым сумматором.

5. Опора по пп. 1, 3 и 4, отличающаяся тем, что электромеханический динамометр предназначен для установки между резинокордным баллоном и изолируемым объектом или между рабочим органом вибровозбудителя и изолирующим объектом.