SU1732076A1 - Опора - Google Patents

Abstract

Использование: машиностроение, дл  гашени  колебаний в элементах различных конструкций. Сущность: опора содержит корпус 1. заполненный жидкостью, размещенные в ней шток 2 с мембраной 3 и диафрагму 6. Мембрана 3 имеет сферическую чашку 5 и дросселирующие отверсти  4. Полость 7 заполнена газом. Диафрагма 6 имеет сферический выступ дл  взаимодействи  с внутренней сферической поверхностью чашки 5. Радиус образующей выступа и жесткость диафрагмы 6 больше радиуса образующей сферической внутренней чашки 5 и жесткости мембраны 3.1 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  гашени  колебаний в элементах различных конструкций.

Известно устройство, состо щее из упругого элемента в виде консольно закрепленной на основании пластины и демпфера, который включает цилиндр, имеющий радиальные окна в средней части, крышку с профилированным отверстием и крышку с круглым отверстием, которые жестко прикреплены к торцам цилиндра, Внутри цилиндра находитс  поршень с каналом, который с помощью штока через шарнир св зан с свободным концом пластины. К крышке герметично присоединена колоколообразна  эластична  камера. В нерабочем положении демпфера радиальные окна в цилиндре совпадают с каналами в поршне и демпфер отключен 1.

Недостатком устройства  вл етс  наличие сухого трени , которое преобладает в до- резонансной и зарезонансной област х. Демпфирующа  сила при наличии сухого трени  имеет непосто нное значение и крайне критична к состо нию трущихс  поверхностей цилиндра и поршн .

При резонансе, когда колоколообразна  эластична  камера касаетс  основани  и из-под нее выдавливаетс  воздух, амплитуда колебаний снижаетс . Но это происходит только при движении всего устройства вниз. Во втором полупериоде колебани  когда движение устройства направлено вверх, колоколообразна  камера отдел етс  от основани  и амплитуда колебани  в этом случае определ етс  только жесткостью пластины и массой защищаемого объекта .

Недостатком устройства  вл етс  также то, что сила сухого трени  работает только тогда, когда колоколообразна  камера касаетс  основани . В оставшеес  врем  периода колебаний демпфирующее устройство не работает вообще и диссипаци  колебательной энергии происходит только за счет внутреннего трени  в гибкой пластине.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  опора, содержаща  корпус с винтом дл  креплени  к объекту, уплотнением и гайкой, чашеобразную крышку, состо щую из фланца и втулки, зажатой между крышкой и корпусом, пористую перегородку и пропущенный через уплотнение крышки шток, св занный с перегородкой (мембраной) и снабженный противоударной подушкой (чашкой) из спрессованного проволочного материала, повернутой основанием к опорной поверхности амортизатора. Св зь болта с перегородкой

осуществл етс  гайкой и шайбой. После заполнени  полостей амортизатора жидкостью корпус устанавливают на чашу и через прокладки ст гивают винтами 2.

Основной недостаток опоры - мала  надежность в работе, так как наличие уплотни- тельного соединени  между штоком и чашеобразным корпусом допускает только осесимметричные нагрузки. Однако и в этом

0 случае при возрастании динамических нагрузок возможна разгерметизаци  устройства .

Кроме того, опора обладает посто нной собственной частотой, не зависимой от ве5 личины внешней приложенной нагрузки и, таким образом, возрастающа  амплитуда колебаний штока с закрепленной на нем мембраной противоударной чашкой при совпадении частоты воздействи  внешней

0 нагрузки и собственной, присущей опоре, неизбежно вызывает удары чашки о корпус. Частые удары привод т к снижению надежности работы опоры в целом. В результате снижаютс  эксплуатационные возможности

5 опоры.

Цель изобретени  - расширение эксплуатационных возможностей за счет повышени  эффективности гашени  ударных импульсов.

0 Указанна  цель достигаетс  тем, что чашка выполнена сферической, а опора снабжена диафрагмой, образующей с корпусом заполненную газом полость и имеющей дл  взаимодействи  с внутренней

5 сферической поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны.

0 На чертеже изображена опора.

Опора содержит заполненный рабочей жидкостью корпус 1, размещенный в нем шток 2 с мембраной 3, имеющей дросселирующие отверсти  4, закрепленную на тор5 це штока наружной частью дна сферическую чашку 5, диафрагму б, образующую с корпусом заполненную газом полость 7 и имеющую дл  взаимодействи  с внутренней сферической поверхностью чашки сфериче0 ский выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны.

Опора работает следующим образом..

5 Под действием внешней нагрузки на шток 2 он смещаетс , причем под действием нагрузки происходит деформаци  эластичной обечайки,  вл ющейс  неотъемлемой частью корпуса, а также упругой мембраны 3. На высоких частотах входного вибросигнала (более 50 Гц) основную функцию в диссипации вибрационной энергии выполн ет эластична  обечайка. При этом рассе нна  за один период энерги  составл ет

у ,

где

Kw jfislnrrtr,

// - коэффициент, характеризующий диссипативные свойства обечайки (обычно принимает значени  от 0 до 4);

со- частота внешнего вибрационного воздействи ;

bf.i - коэффициент эквивалентного демпфировани ;

а - амплитуда смещени  штока 2.

Коэффициент by, зависит не только от характеристик диссипативных сил, но и от параметров процесса. При больших виброскорост х , когда имеет место квадратична  зависимость диссипативной силы от скорости , коэффициент эквивалентного демпфировани  принимает вид

ь - /о Рд ( - a«sinft t)sinurtdt,

где Рд-демпфирующа  сила.

В этом случае основную часть диссипативной энергии поглощает в зкоупруга  среда, заполн юща  полость в корпусе, ограниченную снизу диафрагмой 6.

Процесс происходит следующим образом . При движении штока 2 вниз под действием силы F часть жидкости, наход щейс  под мембраной 3, приходит в движение по направлению от центра мембраны к ее периферии . При малых амплитудах вибрации, когда сферическа  чашка, укрепленна  на мембране, не касаетс  буртиком сферического выступа на диафрагме, тогда соблюдаетс  принцип Гельмгольца минимума диссипируемой энергии. В этом случае за счет разности давлений по обе стороны мембраны 3 через дросселирующие отверсти  4 начинает продавливатьс  жидкость из нижней части рабочей камеры в верхнюю . Количество переместившейс  жидкости составл ет

Q

л: а

АР

8/г

где АР - разность давлений в рабочей и компенсационной камерах;

а - радиус дросселирующего отверсти ;

ц - коэффициент динамической в зкости жидкости, заполн ющей камеру; .

I - толщина мембраны в местах отверстий .

Процесс диссипации механической энергии обусловлен тем фактом, что приве- 5 денна  в движение в зка  жидкость рассеивает сообщенную ей энергию за счет дисперсии ее по всему объему рабочей камеры . Дисперси  осуществл етс  двум  процессами: конвекцией и диффузией.

0При повышении амплитуды колебаний,

что может иметь место на некоторых собственных частотах системы (опоры с двигателем ), сферическа  чашка на мембране начинает касатьс  буртиком сферического

5 выступа на диафрагме 6.

В этом случае принцип Гельмгольца перестает выполн тьс . В процессе диссипации колебательной энергии основную роль начинает играть конвекци  за счет возника0 ющих автоколебаний. Автоколебани  возникают следующим образом. При касании чашкой мембраны сферического выступа, расположенного на диафрагме и радиус которого несколько превышает радиус сфери5 ческой чашки на мембране, происходит частичное выдавливание жидкости из объема , ограниченного сверху чашкой, а снизу - шаровой поверхностью диафрагмы, во внешнюю часть компенсационной камеры с

0 последующим дросселированием жидкости в верхнюю часть рабочей камеры. Поскольку жесткость диафрагмы превышает жесткость мембраны, процесс выдавливани  жидкости во внешнюю часть компенсационной ка5 меры происходит квантованными порци ми до полного ее вытеснени . За счет возникающих при этом в жидкости автоколебаний частота конвекции возрастает в несколько раз по сравнению с частотой внешнего виб0 росигнала.

При дальнейшем увеличении давлени  на шток жидкость из объема, ограниченного шаровой поверхностью чашки мембраны и шаровой поверхностью выступа диафраг5 мы, вытесн етс  полностью, автоколебани  в этом случае прекращаютс  и демпфирующа  сила увеличиваетс  за счет сжати  газа, заполн ющего полость под диафрагмой. За счет эффекта залипани  между сфе0 рическими поверхност ми мембраны и диафрагмы возрастает суммарна  жесткость опоры. Поэтому собственна  частота опоры смещаетс  в высокочастотную область. Амплитуда вынужденных колебаний штока из5 за несовпадэни  собственной частоты опоры и частоты изменени  внешней нагрузки резко снижаетс . В этом случае вс  система становитс  существенно нелинейной , диссипаци  также возрастает за счет конвекции, но причины, вызывающие конвекцию в этом случае, уже иные. Конвекци  вызываетс  гармоническими составл ющими сигнала, действующего на диафрагму, которые возникают за счет отсечки нижней части полупериода колебаний штока.

Уровень гармонических составл ющих оцениваетс  по формуле

I 2(slnQeose - псо$пвз1пв)

In го„ о , „

 п(гг -1)(1 -cos©)

где в- угол отсечки, завис щий от жесткости чашеобразного кольца диафрагмы и его рассто ни  до мембраны;

Im - амплитуда входного вибросигнала, действующего на шток.

Предложенна  конструкци  виброопоры обеспечивает большую диссипацию энергии на ее резонансных частотах.

0

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Опора, содержаща  заполненный рабочей жидкостью корпус, размещенный в нем шток с мембраной на конце, имеющей дросселирующие отверсти , и закрепленную на торце штока наружной частью дна чашку, отличающа с  тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей за счет повышени  эффективности гашени  ударных импульсов, чашка выполнена сферической, а опора снабжена диафрагмой, образующей с корпусом заполненную газом полость и имеющей дл  взаимодействи  с внутренней сферической поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны.