виброизолирующая опора

Формула изобретения

Виброизолирующая опора, содержащая корпус и упругую площадку для установки виброизолируемого объекта, образующие полость, а также установленную на упругой мембране массу и камеру, заполненную, как и полость, рабочей средой, отличающаяся тем, что камера выполнена замкнутой и полностью отдельной от полости без наличия общих стенок, размещенной внутри последней и герметически изолированной, при этом камера прикреплена к корпусу, упругая мембрана с массой установлена на параллельном упругой площадке и удаленном от нее основании камеры, а остальные стороны камеры выполнены абсолютно жесткими.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам виброзащиты объектов различного назначения.

Известны виброизолирующие опоры, осуществляющие противофазное активное воздействие на изолируемый объект, содержащие автоматическую систему регулирования с вибродатчиками, блоками усиления и управления, и гидродинамическими (пневматическими) исполнительными элементами, размещенными между объектом и основанием и выполненными в виде либо заполненного рабочей средой сильфона, соединенного с вибратором (см. а.с. СССР №989200, кл. F 16 F 15/03, 1981 [1]), либо гидроцилиндра, соединенного с регулятором расхода (см. а.с. СССР №1087717, кл. F 16 F 15/00, 1981 [2]), либо манометрических трубок, связанных с устройством для подачи рабочей жидкости (см. а.с. СССР №1227853, кл. F 16 F 15/02, 1984 [3]).

Недостатками всех известных устройств является предельная сложность конструкции, и, соответственно, низкая надежность, обусловленная наличием значительного числа электромеханических узлов и блоков.

Известна также виброизолирующая опора для противофазного активного воздействия на изолируемый объект, содержащая систему регулирования, связанную через вибратор с эластичной перегородкой, управляющей объемом рабочей камеры для установки защищаемого объекта (см. а.с. СССР №1490345, кл. F 16 F 15/03, 1987 [4]).

Недостатком известной опоры также является значительная сложность конструкции и низкая надежность.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является виброизолирующая опора, содержащая корпус и площадку для установки виброизолируемого объекта, образующие полость, заполненную рабочей средой и разделенную массой и соединенной с ней и корпусом упругой мембраной на две камеры, связанные между собой дроссельным устройством (см. а.с. СССР №714074, кл. F 16 F 15/04, 1978 [5]), и принятой за прототип.

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность виброизоляции объекта. Это объясняется тем, что в устройстве отсутствует процесс активной виброизоляции за счет создания противофазного воздействия на объект, а осуществляется только процесс демпфирования колебаний за счет рассеяния энергии при протекании рабочей среды из одной камеры в другую через дроссельное устройство (подробно о недостатках устройства-прототипа смотри далее при описании работы предлагаемого устройства).

Примечание

Известно также устройство по а.с. СССР №802677, кл. F 16 F 15/00, Е 21 В 7/02, 1979 [6], абсолютно дублирующее устройство-прототип [5], но имеющее более поздний приоритет. Поэтому заявитель устройство [6] в принципе не рассматривает.

Сущность изобретения заключается в создании виброизолирующей опоры, обеспечивающей активный метод гашения колебаний за счет формирования встречных гидродинамических воздействий в противофазе с возмущением, получаемых преобразованием механических воздействий при колебаниях инерционной массы.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции объектов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной виброизолирующей опоре, содержащей корпус и упругую площадку для установки виброизолируемого объекта, образующие полость, а также установленную на упругой мембране массу и камеру, заполненную, как и полость, рабочей средой, особенность заключается в том, что камера выполнена замкнутой и полностью отдельной от полости без наличия общих стенок, размещенной внутри последней и герметически изолированной, при этом камера прикреплена к корпусу, упругая мембрана с массой установлена на параллельном площадке и удаленном от нее основании камеры, а остальные стороны камеры выполнены абсолютно жесткими.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображена предлагаемая опора, общий вид с продольным разрезом.

Виброизолирующая опора содержит установленный на вибрирующем основании 1 корпус 2 с упругой площадкой 3 для установки виброизолируемого объекта 4 (в частном случае корпус 2 выполнен в форме полого цилиндра), образующие полость 5, заполненную рабочей средой (в частном случае, воздухом). Внутри полости 5 размещена замкнутая камера 6, полностью отдельная от полости 5 без наличия общих с ней стенок, герметически изолированная и заполненная той же рабочей средой под тем же давлением. При этом нижнее, то есть параллельное площадке 3 и удаленное от нее основание камеры 6 выполнено в виде упругой мембраны 7 с установленной на ней массой 8, а остальные стороны 9 камеры 6 выполнены абсолютно жесткими. Камера 6 жестко прикреплена к корпусу 2 с помощью кольца 10 с выполненными в ней отверстиями 11, поэтому обе части полости 5 выше и ниже камеры 6 образуют гидравлически единую полость 5. В общем случае полость 5 и камера 6 могут быть любой формы, в частности, в данной конструкции они выполнены в форме концентричных полых цилиндров.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Предварительно остановимся на работе устройства-прототипа. В статистике вес объекта компенсируется силой упругости площадки при ее прогибе и силой давления со стороны рабочей среды в верхней полости. При движении объекта под действием вибрации, например, вниз (дополнительную массу пока не рассматриваем) прогиб увеличивается до тех пор, пока он не скомпенсируется сила тяжести и плюс сила виброперегрузки опять силой упругости площадки (увеличенной) и также увеличенной силой давления со стороны верхней камеры. Теперь учтем дополнительную массу. Если под действием сил инерции объект движется например вниз, то масса также движется вниз, при этом объем верхней камеры увеличивается, давление в нем уменьшается, противофазное давление со стороны камеры не только увеличивается, а наоборот уменьшается, что вызовет еще большее смещение объекта вниз. Однако за счет дросселей давления в верхней и нижней камерах сразу выравнивается, и в результате абсолютно никакого эффекта противофазного воздействия происходить не будет. Будет только наблюдаться эффект демпфирования за счет дросселирования рабочей среды из полости в полость.

Теперь переходим к работе предлагаемого устройства. Пусть, например, основание 1 с корпусом 2 идет вниз (вектор скорости вниз) и резко тормозит (вектор ускорения вверх). Объект 4 с площадкой 3 идет по инерции вниз. Одновременно масса 8 на мембране 7 также идет вниз, объем камеры 6 при этом увеличивается, за счет чего уменьшается объем полости 5 (это общая полость выше и ниже камеры 6), соответственно увеличивается давление в полости 5, а следовательно, возникает активное противофазное воздействие, действующее вверх на площадку 3 с объектом 4 и компенсирующее смещение объекта 4 вниз. Очевидно, что по сравнению с устройством-прототипом здесь совсем другая ситуация. За счет синфазного с объектом 4 движения массы 8 из за сил инерции возникает противофазное гидравлическое воздействие на объект 4, причем это воздействие обусловлено именно массой 8. Подбором давления рабочей среды в полости 5 и камеры 6, взаимного соотношения объемов полости 5 и камеры 6, величины массы 8, упругости мембраны 7 и т.п. можно добиться эффекта полного гашения паразитных колебаний виброизолируемого объекта 4.

По мнению заявителя предлагаемая конструкция достаточно проста, не требует значительных вложений при изготовлении и эксплуатации и обеспечивает эффективную виброизоляцию объектов в широком диапазоне вибрационных воздействий.