Пружинный виброизолятор

Пружинный виброизолятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в машиностроении и на транспорте для поглощения и рассеивания механической энергии при колебаниях. Сущность изобретения: пружинный виброизолятор содержит пружину 1 и закрепленный по всей длине демпфирующий элемент 2. Пружина 1 выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, а демпфирующий элемент 2 в поперечном сечении имеет форму ромба, большая диагональ которого перпендикулярна оси пружины 1. Кроме того, шаг витков уменьшается от центра к ее торцам. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (19) (11) (и)3 F 16 F 7/00

ГОСУДАРСТВЕЯ.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4909610/28 (22) 17 12.90 (46) 23.09.92. Бюль 35 (72)"C.È.Âàõðóøåâ, Ю.Н.Нуждов, В.H.Самсонов и P.В.Йаповалов (56) Вибрации в технике. Справочник, т.6, М.: Машиностроение. 1981, с. 234, рис. 16.

Авторское свидетельство СССР

М 1465655, кл. F 16 F 7/00, 1986. (54) ПРУЖИННЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР (57) Использование: в машиностроении и на транспорте для поглощения и рассеивания

2 механической энергии при колебаниях.

Сущность изобретения: пружинный виброизолятор содержит пружину 1 и закрепленный по всей длине демпфирующий элемент

2. Пружина 1 выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения. а демпфирующий элемент 2 в поперечном сечении имеет форму ромба, большая диагональ которого перпендикулярна оси пружины 1.

Кроме того, шаг витков уменьшается от центра к ее торцам. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1763748

Изобретение относится к вибрационной защите оборудования от механических воздействий ударов и вибраций и может быть использовано в машиностроении и на транспорте для поглощения и рассеивания механической энергии при колебаниях.

Известно устройство в виде конической винтовой пружины, используемое в конструкциях виброизоляторов и обладающее нелинейностью упругих характеристик (1).

Недостатком указанного устройства являются слабые диссипативные свойства за счет внутреннего трения, возникающего в упругом элементе при его деформациях.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является виброиэолятор, содержащий цилиндрическую пружину и закрепленный по всей ее длине демпфирующий элемент, выполненный в поперечном сечении в виде прямоугольника, большая сторона которого перпендикулярна оси пружины (2). Однако пружинный виброизолятор не обеспечивает эффективного виброгашения в широком диапазоне амплитудно-частотных характеристик вследствие постоянства жесткости цилиндрической . пружины и неизменной площади демпфирующего элемента.

Целью изобретения является повышение эффективности виброгашения путем увеличения нелинейности амплитудно-частотной характеристики виброизолятора.

Поставленная цель достигается тем, что в пружинном виброизоляторе, содержащем пружину и закрепленный по всей ее длине демпфирующий элемент, пружина выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, а демпфирующий элемент в поперечном сечении имеет форму ромба, большая диагональ которого перпендикулярна оси пружины. Кроме тога шаг витков пружины уменьшается от ее центра к торцам.

На фиг.1 изображен пружинный виброизолятор, продольный разрез; на фиг.2 — то же, общий вид при нагружении; на фиг,3— поперечный разрез витка пружинного виброизолятора; на фиг.4 — упругая характеристика виброизолятора; на фиг.5 амплитудно-частотная характеристика с сопротивлением. 2

Пружинный виброизолятор содержит пружину 1. выполненную в виде однополостного гиперболоида вращения и демпфирующий элемент 2, закрепленный по всей длине пружины 1. Демпфирующий элемент имеет в поперечном сечении форму ромба, большая диагональ которого перпендикулярна оси пружины. Витки пружины выполнены с уменьшающим шагом от ее центра к торцам, Виброиэолятор работает следующим образом.

5 При воздействии вертикальной нагрузки пружина сжимается, при этом точки приложения нагрузки лежат на внутренних сторонах витков пружинного виброизолятора. По мере сжатия пружины уменьшается

10 фокусное расстояние и эксцентриситет однополостного гиперболоида (см. поперечное сечение на фигЛи фиг.2). Это позволяет постепенно увеличивать площадь контакта двух противоположных сторон ромба де15 мпфирующего элемента и, в свою очередь, диссипацию механического воздействия.

Уменьшающийся шаг витков пружины от ее центра к торцам позволяет выдержать со-противление ходу амортизируемого обьекта

20 в начальный момент времени незначитель- ное,и жесткость виброизолятора понижается, а эффективность виброзащиты на низких. частотах повышается. С увеличением хода виброиэолятора его жесткость увеличивает25 ся (возрастает нелинейность), гасятся высокочастотные колебания. Выполнение пружины с переменным шагом позволяет исключить резонансные явления.

Экспериментальные исследования

30 предложенного устройства на вибростенде показали, что наиболее эффективны характеристики пружинного виброизолятора при следующих геометрических соотношениях: отношения предыдущего шага витков пру35 жины к последующему Ь

М вЂ” 1 h> отношения диагоналей ромба

С»

40 гъ

Ожидаемый технико-экономический эффект от применения предложенного устройства выражается в обеспечении высокой эффективности виброгашения в широком

45 диапазоне амплитудно-частотных характеристик внешнего возмущающего воздействия, Под эффективностью вибразащиты понимается степень реализации виброзащитным

- 50 устройством целей виброэащиты. Количественно степень реализации цели виброзащиты можно охарактеризовать значением безразмерного коэффициента виброизоляции Кя(для прототипа К>» 1/1).

Он обеспечивается на АЧХ в частотном диапазоне в R VT.

Эффективность виброизоляции предложенного устройства рассмотрим на приме1763748

6 ре одномассовой системы, подверженной гармоническому воздействию.

Пусть F (х) — нелинейная характеристика упругого элемента, выражающая зависимость восстанавливающей силы от дефор- 5 мации х. отсчитываемой от положения статического равновесия (см. фиг.4). Диссипативную силу будем считать пропорциональной скорости деформации Н - bx, Уравнение движения одномэссовой си- 10 стемы запишется в следующей форме:

mx+ Ьх+ F(x) = G0 cos М (1) где m — масса обьекта;

Graces mt — гармоническое воздействие.

Введя обозначения: 15 — =2 n, — - = f(x), — =gî, (2)

m N m приводим уравнение (1) к форме х+2 пх+1(х)= gpcosoat . (3)

Отметим наиболее существенные осо- 20 бенности поведения этой системы, связанные с нелинейностью упругой силы.

Периодическое решение уравнения (3), =2K имеющее период Т =, обычно оказыва-. 25 ется близким к гармоническому процессу (высшие гармоники этого решения обычно сравнительно малы по амплитуде) и может поэтому в .1-м приближении разыскиваться в форме 30 х-ac+ acos(u t+p), (4) . где ао — смещение середины размаха колебаний от положеиия статического равновесия; а — амплитуда колебаний; 35

jp — сдвиг по фазе между колебаниями и вынуждающей силой.

Связь между э и а получается из условия равенства нулю постоянной составляющей силы f (х), которое может быть 4О приведено к форме:

2Х

3 f (ао + а cos ф) д ф = 1 (а,а) = О (5) о

Из уравнения (5) можно определить зависи- 45 мость а (а). Амплитуда колебаний выразится: 1 . Э (6) Здесь функция il (а) выражает зависимость частоты свободных колебаний массы нэ нелинейной пружине F (х) от амплитуды, причем

l 2 1

Л (а) = f t(a (a)+acosg) cosgdg, (71

Зависимость Л (а) называется скелетной кривой одномассовой системы (см, штрихпунктирную кривую на фиг.5).

Иэ уравнения (6) определяется сдвиг по фазе р

Л (э) — аР

Определив периодическое решение (4), легко находится коэффициент виброизоляции, характеризующий в предложенном устройстве отношение амплитуд первых гармоник соответствующих сил, ускорений и перемещений.

Решив уравнение (6) при различных значениях частоты (а), строится резонансная кривая системы э (со). Одна иэ возможных форм резонансной кривой показана нэ фиг.5.

В широком диапазоне частот существует несколько периодических решений, при которых Кр < 1.

Формула изобретения

1. Пружинный виброизолятор, содержащий пружину и закрепленный по всей ее длине демпфирующий элемент, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью повышения эффективности виброгашения эа счет увеличения нелинейности амплитудно-частотной характеристики, пружина выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, а демпфирующий элемент в поперечном сечении имеет форму ромба, большая диагональ которого перпендикулярна оси пружины.

2. Виброизолятор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что шаг витков пружины уменьшается от ее центра к торцам.

1763748

Фиг; 2

Фиг. 3

1763748 фИГ. 4

Фиг.5

Составитель B.ÑàNIñîíîâ

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор Т.Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Улггород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3443 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рвушская наб., 4!5