упругая подвеска

Формула изобретения

Упругая подвеска, содержащая основание, консольно закрепленный на нем упругий элемент для установки защищаемого объекта и соединенную с упругим элементом дополнительную массу, отличающаяся тем, что на основании под упругим элементом установлен замкнутый П-образный магнитопровод со стержневым постоянным магнитом, имеющий рабочий воздушный зазор, при этом дополнительная масса выполнена в виде подвешенного к упругому элементу с помощью витой цилиндрической пружины плоского постоянного магнита с размещенным на его нижнем торце грузом из ферромагнитного материала в форме диска, установленного с возможностью перемещения в рабочем воздушном зазоре круговой формы, соосной с грузом, а между стержневым постоянным магнитом и рабочим воздушным зазором в магнитопровод свободно введен ферромагнитный шунт, соединенный с витой цилиндрической пружиной с возможностью линейно-поворотного смещения относительно магнитопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам и способам виброзащиты объектов в различных областях техники, в частности приборостроении и машиностроении.

Известны упругие подвески с автоматической регулировкой собственной частоты непосредственно в процессе работы, а следовательно, с возможностью автоматической отстройки от возникающих резонансных режимов,содержащие замкнутую следящую систему, включающую блоки измерения и преобразования, а также гидравлический или пневматический исполнительный механизмы /см. а.с. СССР №832168, кл. F 16 F 3/00, 1978 [1]; патент РФ №2006901, кл. G 05 D 19/00, F 16 F 15/00, 1991 [2]/.

Известны также упругие подвески с автоматической регулировкой собственной частоты в процессе работы, содержащие замкнутую следящую систему с электромеханическими цепями измерения, управления и приводом, включающим блоки вибродатчиков, усилительные устройства, двигатели, исполнительные электромагнитные механизмы /см. а.с. СССР №581345, кл. F 16 F 15/03, 1976 [3]; а.с. СССР №1499001, кл. F 16 F 7/08, 1986 [4]/.

Недостатками известных устройств являются предельная сложность и громоздкость конструкций, наличие дополнительных источников энергии и, как следствие, ограниченные возможности их применения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является упругая подвеска, содержащая основание, консольно закрепленный на нем упругий элемент для установки защищаемого объекта, и соединенную с упругим элементом дополнительную массу в виде демпфера, включающего цилиндр с радиальными окнами, поршень со штоком и каналами, а также колоколообразную эластичную камеру /см. а.с. СССР №1017856, кл. F 16 F 13/00, 1981 [5]/, принятая за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются сравнительная сложность конструкции, необходимость подвешивания значительной дополнительной массы на рабочей упругой подвеске /всего механизма демпфера/, малая стабильность режимов включения-отключения демпфера /возможность перекосов колоколообразной эластичной камеры, пропускания ею воздуха ввиду неплотного прилегания к основанию, попаданию посторонних предметов, неточное совмещение окон в цилиндре с каналами в поршне и т.д./ и, как следствие, низкая надежность устройства и ограничение областей его применения.

Сущность изобретения заключается в создании упругой подвески, обеспечивающей возможность автоматической отстройки от резонанса в процессе работы за счет релейного изменения массы упругой колебательной системы и соответственно ее собственной частоты с использованием нелинейных сил магнитного взаимодействия.

Технический результат - упрощение конструкции, повышение ее надежности и расширение областей применения.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной упругой подвеске, содержащей основание, консольно закрепленный на нем упругий элемент для установки защищаемого объекта и соединенную с упругим элементом дополнительную массу, особенность заключается в том, что дополнительная масса выполнена в виде подвешенного к упругому элементу с помощью витой цилиндрической пружины плоского постоянного магнита с размещенным на его нижнем торце грузом из ферромагнитного материала в форме диска, на основании под упругим элементом установлен замкнутый П-образный магнитопровод со стержневым постоянным магнитом и рабочим воздушным зазором соосной с грузом круговой формы, а между стержневым постоянным магнитом и воздушным зазором в магнитопровод свободно введен ферромагнитный шунт, соединенный с витой цилиндрической пружиной с возможностью линейно-поворотного перемещения относительно магнитопровода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена предлагаемая упругая подвеска, общий вид с поперечным разрезом; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Упругая подвеска содержит основание 1, консольно закрепленный на нем упругий элемент 2 для установки защищаемого объекта 3, соединенную с упругим элементом 2 дополнительную массу, которая выполнена в виде подвешенного к упругому элементу 2 в зоне его свободного конца с помощью витой цилиндрической пружины 4 плоского постоянного круглого магнита 5 с размещенным на его нижнем торце грузом 6 из ферромагнитного материала в форме диска. При этом на основании 1 под упругим элементом 2 установлен замкнутый П-образный магнитопровод 7 со стержневым постоянным магнитом 8 и рабочим воздушным зазором 9 соосной с грузом 6 круговой формы, а между стержневым постоянным магнитом 8 и воздушным зазором 9 в полость магнитопровода 7 сверху свободно введен ферромагнитный шунт 10 в виде пластины, соединенной с витой цилиндрической пружиной 4 жестким стержнем 11 с возможностью линейно-поворотного смещения шунта 10 относительно магнитопровода 7 с вертикальным выходом - заходом в полость магнитонровода 7 и поворотом за пределы магнитопровода 7. По периферии кругового воздушного зазора 9 в последний вертикально плотно по посадке вставлен полый немагнитный направляющий цилиндр 12, концентрично с радиальным зазором охватывающий дискообразные груз 6 и постоянный магнит 5 на пружине 4.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Пусть в статическом состоянии при отсутствии вибровозмущений объект находится в покое, упругий элемент 2 практически не деформирован /за исключением деформации от силы тяжести груза 3/ и находится практически в горизонтальном положении, груз 6 расположен отдельно от упругого элемента 2 и находится в рабочем воздушном зазоре 9 магнитопровода 7 внутри цилиндра 12, шунт 10, соединенный с пружиной 4 стержнем 11, находится непосредственно над магнитопроводом 7 выше его полости, то есть ферромагнитный груз 6 находится в зазоре 9 магнитопровода 7 под действием магнитного поля постоянного магнита 8 /на чертежах такое исходное положение устройства не показано/. При малых по амплитуде колебаниях объекта 3 на упругом элементе 2 описанная выше схема расположения элементов конструкции принципиально не меняется. Пусть теперь при возникновении резонансных колебаний объекта 3 со значительной амплитудой смещаются вниз упругий элемент 2, и, естественно, пружина 4 с плоским постоянным магнитом 5 также идут вниз внутри цилиндра 12. При этом постоянный магнит 5 приближается сверху своей нижней плоскостью к магнитопроводу 7, а так как магнит 5 расположен непосредственно над воздушным зазором 9, то его нижняя плоскость располагается как раз над верхней плоскостью ферромагнитного груза 6, удерживаемого в воздушном зазоре 9 силами магнитного притяжения магнита 8, о чем уже говорилось выше. Одновременно с опусканием вниз пружины 4 с магнитом 5 и грузом 6 опускается вниз жестко соединенный с пружиной 4 через стержень 11 шунт 10, входя при этом сверху в полость магнитопровода 7 между постоянным магнитом 8 и воздушным зазором 9 /см. фиг.1 и фиг.2/. При этом шунт 10 шунтирует магнитопровод 7, то есть замыкает через себя магнитный поток постоянного магнита 8, ферромагнитный груз 6, находясь в зазоре 9 практически без действия сил магнитного взаимодействия со стороны магнита 8, релейно притягивается к плоскому постоянному магниту 5 /см. фиг.1/. При этом масса упругой колебательной системы объект 3 - упругий элемент 2 - пружина 4 - магнит 5 и груз 6 скачкообразно увеличивается, так же скачкообразно уменьшается ее собственная частота, в результате чего происходит релейный мгновенный срыв резонансных колебаний объекта 3 на упругом элементе 2. Упругий элемент 2 сразу же вместе с пружиной 4 и грузом 6 уходит вверх от магнитопровода 7, вместе с пружиной 4 поднимается вверх, выходя из полости магнитопровода 7 шунт 10. Одновременно с подъемом винтовая цилиндрическая пружина 4 под действие силы тяжести груза 6 разворачивается вокруг собственной оси, занимая новое равновесное положение /этот фант подробно описан в теории витых цилиндрических пружин/. Соответственно шунт 10, выйдя вверх из полости магнитопровода 7, еще и поворачивается вместе с пружиной 4, выходя при этом вбок за пределы магнитопровода 7 /при этом его положение показано на фиг.2 пунктиром/. Таким образом, шунт 10 совершает в итоге линейно-поворотное движение. Упругая подвеска 2 опять находится в статическом режиме, но уже с более низкой собственной частотой за счет висячего на ней груза 6. Если теперь опять возникнет резонансный режим колебаний объекта 3 уже на новой частоте, подвеска 2 с грузом 6 опять движется со значительной амплитудой вниз к магнитопроводу 7, но шунт 10 опускается вниз уже мимо магнитопровода 7 /сбоку от последнего/. Поэтому при подходе груза 6 к воздушному зазору 9 магнитопровода 7 достаточно близко шунт 10 не работает, и груз 6 скачком втягивается в воздушный зазор 9 и отрывается от колебательной системы подвески. При этом опять происходит срыв колебательного режима /резонансного/, но уже за счет скачкообразного увеличения собственной частоты колебательной системы, упругий элемент 2 уходит вверх в горизонтальное положение, шунт 10 также идет вверх и разворачивается в обратную прошлому повороту сторону, занимая теперь положение непосредственно вертикально над магнитопроводом 7. Таким образом, система опять занимает исходное положение, с которого и было начато описание работы устройства. Таким образом, в любом случае происходит срыв возникающих резонансных колебаний объекта 3 на упругой подвеске. Цилиндр 12 необходим только для предотвращения возможных смещений груза 6 от вертикали при его перескакивании от магнита 5 в воздушный зазор 9 магнитопровода 7 и обратно, что возможно в случаях боковых толчков и т.п.

По мнению автора, предлагаемая конструкция довольно проста и надежна, не требует дополнительных источников энергии, специальных исполнительных механизмов, используемых во всех известных конструкциях, имеет довольно оригинальный принцип работы и может быть использована в различных областях техники.