Упругая подвеска

. (51)4 Р 3 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСНОМУ ельство СССР1/18, 1964. ьство СССР 13/00, 1971,54) уПР57) Изотроениюашения явля М ОО У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше(56) Авторское свидетВ 198935, кл. Р 16 ГАвторское свидетелУ 456935, кл. Р 16 Р ГАЯ ПОДВЕСКАретение относится к машинов частности к средствамибрации, Целью изобретенияповышение эффективности ви роизоляции за счет создания кусочнолинейной характеристики, достигаемойза счет выполнения работающей на изгиб упругой .балки с концами, жесткозакрепленными на основании 1, издвух частей (упругих элементов 2 и 3установленных внахлест фрикционнопо отношению друг к другу, и одна изкоторых предназначена для взаимодействия с объектом 4. Эффективностьподвески состоит в уменьшении интенсивности виброускорений защищаемогообъекта на резонансных режимах припеременном частотном спектре нагружения, когда заранее выделить доминирующие частоты внешнего возбужде,ния не представляется возможным.Когда величина щищаемого объекта ной (или несколько ругие элементы 2 и модействовать друг мый объект 4 при э связь только с упр вследствие чего пе кообразно увеличив (участок аЬ упруго на фиг. 2). Коэффи Купругой систе еремещения х застановится равбольшеи 3 перес д упют взаи За щаес другом, щитом сохраняетугим элементомремещение х скаается от йдой характеристикциент жесткостимы в указанном и чИзобретение относится к машино/строению, в частности к средствам;гашения вибрацииЦелью изобретения является повышение эффективности виброизоляцииза счет создания кусочно-линейнойхарактеристики,На фиг. 1 приведена принципиальная схема упругой подвески; нафиг. 2 - упругая характеристика под,вески; на фиг. 3 - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) виброускорений у защищаемого объекта в резонансной области частот (кривая 1соответствует предлагаемому изобретению, кривая 2 - устройству-прототипу).Упругая подвеска содержит рабо,тающую на изгиб балку длиной 1 с кон,:цами, жестко закрепленными на основании 1, и выполненную из двух частей (упругих элементов) 2 и 3 длиной,отношению друг к другу, и одна изкоторых, например 1, предназначенадля взаимодействия с объектом 4,Подвеска работает следующим образом, 30При нагружении подвески, напримервследствие вибрации основания 1,упругие элементы 2 и 3 изгибаются, совместно, как показано пунктиромна фиг. 1, до тех пор, пока амплитуда колебаний защищаемого объекта 4не превысит некоторой величины а=Р 0 (К,+ К ), где К, 1( - жесткостьбалок 2 и 3; Р 0 - зависящее от величины нахлеста д( /= 1+ 1- 1) значение внешней силы, при котором балки 2 и 3 перестают взаимодействоватьдруг с другом. Смещению д, и значению Р 0 соответствует участок Оа нафиг. 2, Коэффициент жесткости упругой системы на этом участке 1(451- К+ Кпсобственная частота анной системы.АЧХ позволяет установить В подвеске-прототипе мягр упругой нелинейностилишь при относительно мплитудах колебаний (учаснансной кривой 2). С росимального уровня виброусолебания все более затя- область высоких частотк (участок 13 резонанс) и упругая характеристики становится жесткой. естная упругая подвеска лишь при относительно нешних нагрузках, когда реягкая нелинейность, спонекоторому уменьшениювиброускорений защищаеа (по сравнению с линейнеаризо али следующее.кий характпроявляетснебольших ток шп рез том же мак корений у гиваются в возбуждени ной кривой ка фактиче Поэтому из эффективна больших вн ализуется м собствующая резонансных мого объек тервале перемещений (д,с хса,) обращается в нуль (К;, = 0). Отметим,что величина В определяется выражением д= Р/КПри дальнейшем росте перемещенияХ(хз 2) работает только упругий элемент 2, Поэтому коэффициент жесткости подвески в целом становится равным К; = К(участок Ьс упругой характеристики на фиг. 2).Обратное перемещение защищаемогообъекта 4 (уменьшение х ) происходитуже по прямому участку сО упругойхарактеристики (коэффициент жесткости системы при этом остается неизменным и равным К р,= К,). При х " 0упругие элементы 2 и 3 вновь начинают взаимодействовать друг с другоми описанный выше процесс измененияэквивалентной жесткости упругой системы полностью повторяется в обратном направлении ( х с 0) .Эффективность изобретения посравнению с устройством-прототипомиллюстрируется резонансными кривымина фиг. 3, Резонансная кривая 1 соответствует предложенному техническому решению (а/ д= 0,2; К/К;= 6),а резонансная кривая 2 - прототипу(д/а,= 0,2; К,/К = 0,5), Приведенные резонансные кривые построены порезультатам аналогового моделирования колебаний защищаемого объекта наАЫМ прямых аналогий, По осям координат отложены относительные значения виброускорения у = х/а ы0и частоты возбуждения Ж/ж, где ю,=офным случаем). С ростом же интенсивности внешнего возмущения система3неизбежно выходит на участок К ре -зонансной кривой и уровень виброускорений у защищаемого объекта резко5возрастает. Помимо этого увеличивается и собственная частота колебаний(по сравнению с линейным случаем),что еще более ухудшает виброзащитныесвойства системы,В противоположность этому в предлагаемом техническом решении упругаяхарактеристика является существенномягкой (К 1/К;, и К/К ш значительнобольше едйницы), что соответствующимобразом отражается и на АЧХ виброускорений защищаемого объекта (кривая 1).Вне зависимости от интенсивностивнешней нагрузки резонансная криваярезко смещена в область низких частот возбуждения р (по сравнению ссобственной частотой ы ). Само по сеобе данное обстоятельство благоприятно сказывается на эффективности системы виброзащиты. Но вдобавок к этому значительно уменьшается и величина виброускорений у защищаемого объекта, Наибольшую опасность представляют резонансные колебания йа ветвяхЕр и ес, реализация которых возможналишь при существенно ненулевых начальных условиях (например, в случаерезких внешних толчков). Однако особенность рассматриваемой нелинейнойсистемы состоит в том, что указанныерезонансные колебания (в случае ихвозбуждения) не смогут просуществовать более одного полупериода, поскольку при обратном ходе защищаемого объекта упругая характеристика 40становится линейной (сравнить участки ОаЪс и сЬО упругой характеристики на фиг. 2), Последнее обстоятельство приводит к бифуркации и кнеизбежному срыву колебаний с резонансной ветви Кц (или ес) на ветвь1 аЬ. Отметим также, что конструкция предложенной подвески допускает установку практически любых численных значений параметров л , дКК е Ф упругой характеристики. Это позволяет заранее ограничить на заданном уровне предельную величину виброускорений х защищаемого объекта путем надлежащего выбора параметров д д , д, К Кна стадиях проектирования и расчета устройства.Таким образом, использование предлагаемой упругой подвески позволяет существенно уменьшить интенсивность виброускорений защищаемого объекта на резонансных режимах и тем самым повысить эффективность виброизоляции при переменном частотном спектре нагружения, когда заранее выделить доминирующие частоты внешнего возбуждения не представляется возможным. Качественно такие же результаты были получены и для другого варианта виброзащитной системы, когда внешняя нагрузка вида Р з 1 пцг, приложена не к основанию 2, а к машине 4 (фиг. 1). В последнем случае использование предлагаемого изобретения позволяет существенно уменьшить силу давления на основание 2 на резонансных режимах. Формула изобретенияУпругая подвеска для установки между объектом и основанием, содержащая работающую на изгиб упругую бал-. ку с концами, жестко закрепленными на основании, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности виброизоляции за счет создания кусочно-линейной характеристики, балка выполнена из двух частей, установленных внахлест фрикционно по отношению одна к другой.и одна из ко-. торых предназначена для взаимодействия с объектом.1381282 Соста Техре ель Э.НЧ.Ходан еловск едактор Э.Сли ректор Л.Патай 77/34 Тираж 784ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений3035, Москва, Ж, Рау Зак сное Помитета СССР открыт ая наб., д. Проектная,зводственно-полиграфическое предприятие, г, У