виброизолятор с переменной структурой демпфирования

Формула изобретения

1. Виброизолятор с переменной структурой демпфирования, содержащий корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁, а наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂ , причем усилие прижатия фрикционных элементов ко втулке осуществляется через регулировочные винты, отличающийся тем, что регулировочные винты связаны с исполнительным серводвигателем, например, червячного типа с самотормозящейся передачей, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений, например пьезокристаллическим.

2. Виброизолятор с переменным демпфированием по п.1, отличающийся тем, что между торцевыми поверхностями втулки и корпуса вводят упругие элементы, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на пружинах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор для ткацких станков, содержащий корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f ₁, а наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, причем усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты (Заявка RU №94008151, F16F 7/00 от 09.04.94).

Недостатком известного виброизолятора является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается тем, что в виброизоляторе с переменной структурой демпфирования, содержащим корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁, а наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, причем усилие прижатия фрикционных элементов ко втулке осуществляется через регулировочные винты, регулировочные винты связаны с исполнительным серводвигателем, например, червячного типа с самотормозящейся передачей, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений, например пьезокристаллическим, а между торцевыми поверхностями втулки и корпуса вводят упругие элементы, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на пружинах.

На фиг.1 представлен общий вид виброизолятора; на фиг.2 - амплитудно-частотная характеристика системы виброизоляции с предложенным виброизолятором.

Виброизолятор (фиг.1) включает в себя корпус 1 с размещенным в нем штоком 2 с поршнем 3. На конце штока закреплена виброизолируемая масса 4, например ткацкий станок, удерживаемый пружинами 5 и 6. Демпфер сухого трения представлен в виде фрикционной втулки 7 с ограничительными упорами 8 и 9 по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем 3, образуя пару трения с коэффициентом трения f ₁, а наружная поверхность втулки 7 контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами 10, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, который можно изменить посредством изменения усилия прижатия их к втулке 7 через регулировочные винты 11, которые связаны с исполнительным серводвигателем 14, например, червячного типа с самотормозящейся передачей. Сигнал на включение серводвигателя 14 поступает от микропроцессора 13, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений 12, например пьезокристаллическим. Между торцевыми поверхностями втулки и корпуса вводят упругие элементы 10 и 11, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на пружинах 5 и 6. В этом случае происходит более эффективное демпфирование за счет быстродействия эффекта перехода на более сильное демпфирование наружной поверхности втулки с фрикционными элементами 8, т.е. резонанс самой втулки 7 помогает системе переключиться на другой коэффициент демпфирования.

Виброизолятор работает следующим образом.

На фиг.2 изображены амплитудно-частотные характеристики виброизолирующей системы, работающей с предложенным виброизолятором. Кривая 1 характеризует систему с относительным коэффициентом демпфирования =0,05; кривая 2 с коэффициентом =0,5 является оптимальной с точки зрения величины резонансного пика (Т_А( )=1,5). Однако в зарезонансной зоне АЧХ, начиная с частоты 2 ₀, система, имеющая АЧХ с =0,05, более эффективная, чем с =0,5. Поэтому предложенная система виброизоляции обеспечивает ступенчатую характеристику 3, которая на резонансе имеет свойства АЧХ системы с =0,5, а в зарезонансной зоне АЧХ - =0,05. Для этого осуществляют почастотное включение в работу демпфирующих элементов с поверхностями, имеющими различные по значению коэффициенты трения f₁ и f ₂. В резонансном режиме подключают к работе следующую пару трения: «наружная поверхность втулки 7 - фрикционные элементы 10» с коэффициентом трения f₂. Во всем остальном частотном диапазоне обеспечивают работу пары трения: «поршень 3 - внутренняя поверхность втулки 7» с коэффициентом трения f₁. Полученная таким способом АЧХ (фиг.2, кривая 3) на резонансе обладает преимуществом демпфированных систем ( =0,5) систем, а в зарезонансной зоне - преимуществом систем с небольшим коэффициентом относительного демпфирования ( =0,05).

Во всем частотном диапазоне виброизолятор осуществляет гашение колебаний посредством пружин 5 и 6, а демпфирование - за счет трения поршня 3 о внутреннюю поверхность втулки 7. При резонансе, когда амплитуда перемещений поршня возрастает, он начнет взаимодействовать с упорами 8 и 9 на торцевой поверхности втулки 7, и демпфирование в этом случае будет осуществляться в основном за счет трения наружной поверхности втулки 7 о фрикционные элементы 10, числом не менее 3-х, которые обеспечивают больший коэффициент трения в этой паре, чем пара «поршень 3 - внутренняя поверхность втулки 7»; причем имеется также возможность его регулировки посредством винтов 11. При резонансе сила инерции, равная произведению массы объекта на виброускорение, обычно превышает величину силы трения между поршнем 3 и втулкой 7, поэтому на резонансных частотах проскальзывание поршня будет препятствовать увеличению резонансных колебаний за счет введения в систему более сильного демпфирования с коэффициентом =0,5. После прохождения резонанса фрикционная втулка 7 останавливается и демпфирование в системе происходит с коэффициентом =0,05, что приводит к эффективному гашению колебаний во всем зарезонансном диапазоне частот.

Таким образом, предложенный виброизолятор позволяет получить оптимальную с точки зрения переменной массы виброизолируемого объекта амплитудно-частотную характеристику, которая на резонансе ведет себя как задемпфированная система, а в зарезонансной области приближается к системе с малым демпфированием, обеспечивая тем самым эффективную виброизоляцию во всем диапазоне частот.