Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ НАСТРОЙКИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВИБРОЗАЩИТНОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах вибрационной защиты оборудования, приборов и аппаратуры, в том числе в системах защиты от ударов человека-оператора на сидениях строительно-дорожных и транспортных машин.

К наиболее близкому техническому решению следует отнести патент РФ №2440523: «Способ регулирования жесткости», который заключается в установке пружины с положительной жесткостью и дополнительного упругого элемента в виде вращающихся масс. Вращение масс вокруг вертикальной оси создает центробежные силы, обеспечивающие изменение суммарной жесткости устройства. Вращение масс создает «отрицательную»жесткость, которая зависит от угловой скорости вращения. Упругие дополнительные устройства представлены в виде отдельных масс, соединенных шарнирно с помощью рычагов с основанием и объектом защиты с возможность создания центробежных инерционных сил вращения, вокруг вертикальной оси.

К недостаткам известного способа можно отнести сложность настройки процесса и необходимость обеспечения вращения дополнительных масс вокруг вертикальной оси с применением источников энергии, а также сравнительно невысокую эффективность виброзащитной системы за счет отсутствия демпфирования в системе.

Технический результат - повышение эффективности виброзащитной системы за счет увеличения демпфирования в системе.

Это достигается тем, что в способе настройки режимов работы виброзащитной системы, включающем регулировку колебаний рычажной системы, устанавливают между объектом защиты и основанием пружину и шарнирно-рычажный механизм из двух звеньев, которые одним концом соединяют в центральном шарнире, к которому также закрепляют дополнительную массу, фиксируют показания акселерометров и с помощью блока управления настраивают угол между рычагами, изменяя массу виброзащитной системы, обеспечивая настройку режимов работы виброзащитной системы, пружину, расположенную между объектом защиты и основанием, выполняют в виде пружины с встроенным демпфером, содержащую цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей с встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполняют с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполняют с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас.%:

На фиг. 1 показана схема устройства для реализации способа настройки режимов работы виброзащитной системы, на фиг. 2 показаны амплитудно-частотные характеристики в зависимости от выбора параметров виброзащитной системы, на фиг. 3 - вариант выполнения пружины 2.

Устройство для реализации способа настройки режимов работы виброзащитной системы включает в себя объект защиты 1, пружину 2, рычаги 3 и 4, ползуны 5 и 6, блок управления 7, силовые коммуникации 8, акселерометры 9 и 10, дополнительную массу 11, основание 12. Введены следующие обозначения: M - масса объекта защиты 1; к - жесткость пружины 2; - длина рычагов 3 и 4; y - обобщенная координата относительно неподвижного базиса; z - кинематическое возмущение; α и β - углы расположения звеньев 3 и 4; m - дополнительная масса 11. Внешнее воздействие носит кинематический характер - основание колеблется по известному закону (движение принято гармоническим).

Способ работает следующим образом. Между основанием и объектом защиты устанавливается пружина 2. Параллельно пружине устанавливают шарнирно-рычажный механизм из двух звеньев с установленной в центральном шарнире дополнительной массой 11, которая, в отличие от прототипа, совершает невращательное движение вокруг неподвижной точки, а поступательное, изменяя свое положение при движении звеньев. Движение рычагов и дополнительной массы осуществляют за счет блока управления и ползунов. Режим работы виброзащитной системы контролируют через блок управления информации, совмещенный с блоком управления. Через основание 12 и пружину 2 на объект защиты 1 передаются колебания. Акселерометры 9 и 10 определяют частоту внешнего воздействия и амплитуды колебаний объекта защиты 1 и передают значения в блок управления 7 через силовые коммуникации 8. Блок управления 7 настроен на установленный диапазон частот внешнего воздействия и амплитуд колебаний объекта защиты 1 для работы виброзащитной системы в заданном режиме. В случае выхода значений частоты внешнего воздействия и амплитуды колебаний объекта защиты 1 за установленные пределы, блок управления 7 дает команду ползунам 5, 6 на перемещение по рычагам 3,4 и смещение дополнительной массы 11.

Устройство для реализации способа настройки режимов работы виброзащитной системы, содержащее пружину, дополнительную массу и систему рычагов, рычажная система выполнена из двух рычагов со скользящими по ним ползунами, одним концом рычаги соединены между собой в центральном шарнире и снабжены дополнительной массой, верхний рычаг другим концом соединен с объектом защиты, а нижний рычаг другим концом соединен с основанием, на рычагах помещены акселерометры, соединенные с блоком управления.

При изменении углов расположения рычагов 3, 4 и дополнительной массы 11 создаются дополнительные инерционные силы, что существенным образом меняет вид амплитудно-частотных характеристик, определяющих режим работы виброзащитной системы.

На фиг. 2 изображены зависимости (кривые 1 и 3) изменения амплитуды колебаний от частоты внешнего воздействия в пределах от 0 до 150 Гц. При этом, изменяя углы установки рычажного механизма, получено три режима работы виброзащитной системы: кривая 13 - система имеет резонанс, после которого амплитуда колебаний стремится к нулю; кривая 14 - в системе наблюдаются резонанс и эффект динамического гашения (частота динамического гашения 32 Гц), затем амплитуда снизу устремится к конечному пределу; кривая 15 - проявляется резонанс, после чего амплитуда колебаний стремится сверху к такому же значению, что и на кривой 2.

На фиг. 3 изображен вариант выполнения пружины 2, расположенной между объектом 1 защиты и основанием 12, и выполненной в виде пружины со встроенным демпфером, продольный разрез.

Пружина со встроенным демпфером содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 18 и 19 со встречно направленными концами 21 и 20 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 16 и 17 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.

Первая часть винтовой пружины 18 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 19 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 21 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 20, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 17, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (не показана).

В полости второй части 19 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 18 пружины, зазоры 22 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 18 и 19 пружины.

Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 22 сегментного профиля контактирующих частей 18 и 19 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 5 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 22 сегментного профиля контактирующих частей 18 и 19 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».

Первую часть 18 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 23 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».

Зазоры, в первой части 18 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 23 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (не показано).

Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас.%:

Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.

Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 16 и 17 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.

Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х.У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.