×
28.07.2018
218.016.75eb

СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА ЗАЩИТЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Группа изобретений относится к области машиностроения. Динамически гасят колебания в виброзащитной системе с двумя степенями свободы, содержащей механизмы для преобразования движения. Формируют динамический эффект «блокирования» внешних сил. Устройство для реализации способа содержит упругие опоры в виде пружин. Рычажные механизмы установлены на каждой из опор объекта защиты и имеют на свободных концах дополнительные пригрузы, выполненные с возможностью перемещения по плечу рычага для обеспечения возможности достижения определенных значений частоты «блокировки» внешней силы по двум опорам. Устройство автоматического поддержания режима динамического гашения колебаний объекта состоит из датчиков учета изменения координат движения объекта защиты и основания, блоков обработки информации, источников энергии и сервоприводов в виде винтовых механизмов. Автоматическое управление обеспечивает согласованные настроечные движения по изменению положения пригрузов на плечах рычагов посредством сервоприводов. Достигается гашение колебаний одновременно по двум координатам. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Способ одновременного динамического гашения колебаний объекта защиты по двум степеням свободы и устройство для его осуществления предназначены для реализации режимов одновременного ограничения движения объекта защиты по нескольким координатам и относятся к области решения задач динамики машин, оборудования и аппаратуры, работающих в условиях интенсивного динамического нагружения. Подобного рода задачи характерны для транспортных устройств различного назначения, технологических машин и защиты оборудования и приборов для реализации вибрационных технологических процессов и др. Известны способы и средства контроля, оценки и изменения динамического состояния объектов защиты, на которые действуют внутренние и внешние вибрационные возмущения. Вместе с тем вопросы управления динамическим состоянием по-прежнему являются актуальным направлением исследований, имеющим большое значение для обеспечения надежности, безопасности и конкурентоспособности современной техники.

При решении задач вибрационной защиты объектов широко используются физические эффекты и специальные устройства, реализующие режимы динамического гашения колебаний, что по существу связано с созданием в системе с несколькими степенями свободы при действии на отдельные элементы системы внешних возмущений условий для создания нейтрализующих динамических сил.

Внешние возмущения в технических объектах имеют различную природу, в том числе, они могут быть силовыми, то есть прикладываться непосредственно к массоинерционным элементам, а также - кинематическими, когда возмущение передается через вибрирующую опорную поверхность или основание.

Известно изобретение [Алейников А.И., Иванов С.В., «Динамический гаситель колебаний», патент №2176042 С2, МПК F16F 15/02, приоритет 17.12.1999]. Динамический гаситель колебаний обладает приведенной массой, формируемой, по крайней мере, двумя маятниками, приводным устройством с валом для передачи вращения промежуточным элементам, связанным с валом. Гаситель снабжен системой управления, включающей: датчики параметров колебаний защищаемого объекта; электронный блок, обрабатывающий сигналы датчиков; сервопривод, управляемый электронным блоком; рычаг, муфту и тяги, передающие управляющее воздействие от сервопривода на промежуточные элементы. При этом промежуточные элементы выполнены в виде рычагов, кинематически связанных одной стороной с валом, а другой - с осями качания маятников.

К недостаткам данного изобретения следует отнести сложность конструкции, большую нагрузку на объект защиты со стороны исполнительных механизмов, помимо этого система обладает одной степенью свободы, поэтому гашение колебаний происходит только по одной координате движения объекта.

Известен гаситель колебаний [Белый Д.М. «Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний», патент №2230242 С1, МПК F16F 15/00, приоритет 18.10.2002]. Гаситель содержит жестко соединенный с защищаемым объектом стержень, ориентированный вдоль направления колебаний, и прикрепленный перпендикулярно к стержню упругий элемент с установленной на нем с возможностью относительного смещения и фиксации пригрузом. Участок на свободном конце стержня имеет резьбу. Масса выполнена в виде навернутой на вал гайки с шероховатой боковой поверхностью, а на защищаемом объекте по разные стороны от гайки вблизи ее боковой поверхности установлены с возможностью консольного закрепления и снятия две упругие пластины, центр масс одной из которых смещен относительно продольной оси пластины в сторону гайки, а другой - в противоположную от гайки сторону посредством жесткого крепления к соответствующим плоскостям пластин дополнительных масс. Участки обращенных к гайке поверхностей пластин в зоне расположения резьбового вала выполнены шероховатыми.

К недостаткам данного изобретения следует отнести то, что износ трущихся пар со временем приводит к нестабильной работе гасителя колебаний, а также наличие только одного значения частоты динамического гашения колебаний для объекта.

К наиболее близкому техническому решению следует отнести устройство [Гаврилин А.Н., Крауиньш П.Я., Витко А.В., Рожков П.С. «Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний», патент №98792 U1, МПК F16F 7/112, приоритет 01.07.2010]. Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний содержит массу, присоединенную к защищаемому объекту посредством упругого элемента. Упругий элемент выполнен в виде балки, закрепленной консольно к защищаемому объекту через корпус и пневматический демпфер. При этом обладающий массой пригруз имеет Т-образную форму, в верхней части которой сделан сквозной паз для балки, а в нижней выполнено сквозное резьбовое отверстие для ходового винта. Массивный элемент имеет возможность перемещения за счет применения ходового винта и управляемого шагового двигателя.

Недостатком данного устройства является невозможность одновременного гашения колебаний по двум координатам.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение одновременного гашения колебаний по двум координатам объекта защиты.

Способ динамического гашения колебаний в виброзащитной системе с объектом защиты с двумя степенями свободы, содержащей механизмы для преобразования движения, вызванного вибрациями опорной поверхности, обеспечивающий одновременное достижение гашения колебаний по двум координатам, определяющим его положение, отличающийся тем, что формируется и используется динамический эффект «блокирования» внешних сил с помощью создания условий непроходимости внешнего воздействия к точкам контакта объекта защиты и упругих элементов, находящихся в соединениях между опорной поверхностью и объектом.

Устройство для реализации динамического гашения колебаний объекта, установленного на упругих опорах в виде пружин и содержащих в своем составе рычажные механизмы для преобразования движения, отличающееся тем, что рычажные механизмы устанавливаются на каждой из опор объекта защиты и имеют на свободных концах дополнительные пригрузы, которые обладают возможностями перемещения по плечу рычага для обеспечения возможности достижения определенных значений так называемой частоты «блокировки» внешней силы по двум опорам, чем достигается режим динамического гашения колебаний объекта защиты одновременно по двум координатам.

Устройство автоматического поддержания режима динамического гашения колебаний объекта одновременно по двум координатам, состоящее из виброизмерительных устройств, представляющих собой датчики учета изменения координат движения объекта защиты и основания, блоков обработки информации, источников энергии и сервоприводов в виде винтовых механизмов, отличающееся тем, что автоматическое управление обеспечивает одновременное достижение условий «блокировки» внешнего воздействия одновременно по двум координатам объекта защиты путем согласованных настроечных движений по изменению положения пригрузов на плечах рычагов с помощью сервоприводов для достижения признаков стабилизации объекта.

На фиг. 1 показана принципиальная схема динамического гашения колебаний.

На фиг. 2 изображена структурная схема виброзащитной системы при кинематическом возмущении.

На фиг. 3 приведены амплитудно-частотная характеристика системы, отражающая особенности динамического состояния объекта при одновременном динамическом гашении колебаний по двум координатам.

На фиг. 1 показаны: основание 1; рычаги 2, 3; сервоприводы 4, 5; объект защиты 6; виброизмерительные датчики 7, 8; блок управления 9; пружины 10, 11; грузы 12, 13; датчик измерения вибрации основания 14.

Введены следующие обозначения: y0 - колебания центра тяжести объекта защиты 6; y1, y2 - вертикальные колебания объекта защиты 6; М, J - массоинерционные параметры объекта защиты 6; ϕ - угловые колебания объекта защиты 1; ϕ1 - угловые колебания рычага 2; ϕ1 - угловые колебания рычага 3; - длины плеч рычагов 2 и 3; m1, m2 - массы дополнительных грузов 12 и 13; - колебания груза 12; - колебания груза 13; z(t) - кинематическое возмущение основания 1; т. О - центр тяжести объекта защиты 6; т. O1 - точка вращения рычага 2; т. O2 - точка вращения рычага 3; т. А - точка крепления рычага 2 и пружины 10 с объектом защиты 6; т. В - точка крепления рычага 3 и пружины 11 с объектом защиты 6.

Осуществление способа выполняется по следующему принципу: между основанием и объектом защиты устанавливают две пружины. Параллельно пружинам устанавливают два шарнирно-рычажных механизма, на концах которых закрепляют дополнительные массы. Движение рычагов осуществляют за счет блока управления и сервоприводов. Режим работы виброзащитной системы регулируют с помощью виброизмерительных датчиков и блока управления.

Способ реализован с помощью устройства, которое работает следующим образом: со стороны основания 1 на объект защиты 6 передается кинематическое возмущение z(t) через пружины 10, 11. Информация о значении колебаний объекта защиты 6 регистрируется датчиками 7 и 8 и поступает в блок управления 9, запрограммированный на обнуление амплитуд колебаний объекта защиты 6. Из блока управления 9 подается сигнал на сервоприводы 4 и 5 на изменение длины плеч рычагов 2 и 3, при угловых движениях которых грузы 12 и 13 создают дополнительные инерционные силы, способствующие компенсированию колебаний объекта защиты 6. Значение частоты кинематического возмущения, при котором амплитуды колебаний объекта защиты 6 становятся равными нулю, поступает на датчик измерения вибрации основания 14 в блок управления 9.

Предлагаемый способ динамического гашения колебаний по сравнению с другими известными изобретениями позволяет добиться одновременного обнуления амплитуд по двум координатам, обеспечивая при этом способность автоматического поддержания режима на заданных частотных интервалах.

Особенности динамических свойств и возможностей виброзащитной системы оценивались на основе методов вычислительного моделирования. Апробация результатов проводилась на примере следующих параметров: М=20 кг; J=20 кг⋅м2; k1=8000 Н/м; k2=10000 Н/м; m1=15 кг; m2=10 кг; На основании проведенных исследований были построены графики зависимости амплитуд колебаний y1 и y2 от частоты кинематического возмущения z(t), по результатам которых было установлено, что на частоте ωдин.=9,43 Гц наблюдается одновременное «блокирование» движения по двум координатам, что подтверждает соответствие поставленной цели полученным расчетам.


СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА ЗАЩИТЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА ЗАЩИТЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА ЗАЩИТЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 42 items.
10.11.2013
№216.012.7ec6

Маховик с регулируемым моментом инерции

Изобретение относится к машиностроению. Маховик содержит массивный обод, являющийся связующим звеном для полумуфт, размещенных на валах электродвигателя и начального звена механизма. Массивные ползуны выполнены с возможностью перемещения в радиальных пазах обода и образуют с ним поступательные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498127
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.04.2014
№216.012.b515

Укупорочное устройство с индикацией вскрытия

Изобретение относится к укупорочным устройствам для контейнеров, преимущественно для бутылок, с индикацией их вскрытия. Укупорочное устройство включает, по меньшей мере, сливную и запорную втулки, снабженные резьбовыми участками. Внутренняя поверхность запорной втулки снабжена кольцевым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512081
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.08.2016
№216.015.4fe7

Способ настройки режимов работы виброзащитной системы и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области машиностроения. Способ включает регулировку колебаний рычажной системы путем установки между объектом защиты и основанием пружины и шарнирно-рычажного механизма из двух звеньев, которые одним концом соединяют в центральном шарнире. К центральному шарниру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595733
Дата охранного документа: 27.08.2016
13.01.2017
№217.015.8a76

Способ и устройство для динамического гашения колебаний

Группа изобретений относится к области машиностроения. Колебания гасят со стороны основания с помощью инерционных масс, расположенных на стыках рычагов. Обеспечивают расширение диапазона частот гашения колебаний за счет инерционных сил дополнительных масс, установленных в местах соединений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604250
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.b6eb

Способ контроля устойчивости бесстыкового рельсового пути

Предлагаемое изобретение относится к железнодорожному транспорту. Согласно способу контроля устойчивости бесстыкового рельсового пути путем измерения частоты его собственных горизонтальных поперечных колебаний в качестве критерия устойчивости принимают отношение частоты его собственных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614744
Дата охранного документа: 29.03.2017
25.08.2017
№217.015.bb6f

Поглощающее лазерное излучение покрытие и способ его получения

Изобретение относится к получению светопоглощающих покрытий и может быть использовано при лазерной обработке металлических поверхностей. Поглощающее лазерное излучение покрытие, используемое при обработке металлической поверхности CO-лазером, состоит из двух слоев, причем первый слой содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615851
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.c1ad

Способ оценки технического состояния инженерного сооружения

Изобретение относится к средствам и методам диагностики инженерных сооружений и может быть использовано для контроля и оценки ресурса надежности и безопасной эксплуатации сооружений, работающих в условиях динамического нагружения. Способ включает создание динамической нагрузки в выбранных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617456
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c1fe

Способ и устройство оценки технического состояния инженерного сооружения

Изобретения относятся к испытательной технике, в частности к технологиям проведения вибрационных испытаний, и может быть использовано в процессе динамических исследований различных инженерных сооружений. Способ заключается в том, что возбуждают гармонические колебания путем приложения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617800
Дата охранного документа: 26.04.2017
26.08.2017
№217.015.de14

Способ управления характеристикой вибрационного поля и устройство для его осуществления

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для измерения, контроля и управления динамическими характеристиками вибрационных технологических машин. Способ включает установку на поверхности рабочего стола датчиков, фиксацию параметров вибрационного движения рабочего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624829
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.de4c

Способ управления структурой вибрационного поля вибрационной технологической машины на основе использования эффектов динамического гашения и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области машиностроения. Способ управления включает введение в конструктивно-техническую схему системы устройства для преобразования движения несамотормозящегося винтового механизма с гайкой-маховиком. Генерируют дополнительные стабилизирующие движения рабочего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624757
Дата охранного документа: 06.07.2017
+ добавить свой РИД