Опора

1732076 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 Е 16 Е 9/14, 13/00 . НИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСА ГОСУДАРСТВЕН(ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Нижегородский филиал Института машиностроения им, А, А. Благонравова (72) Б. А, Гордеев, Д. И. Образцов, В.Б. Глумин и М, В. Новожилов(56)1, Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1017856, кл. Е 16 Е 13/00, 1981.2,Авторское свидетельство СССР ЬЬ 823701, кл. Е 16 Е 9/14, 1979.(57) Использование: машиностроение, для гашения колебаний в элементах различных конструкций. Сущность; опора содержит корпус 1, заполненный жидкостью, размещенные в ней шток 2 с мембраной 3 и диафрагму 6. Мембрана 3 имеет сферическую чашку 5 и дросселирующие отверстия 4, Полость 7 заполнена газом. Диафрагма 6 имеет сферический выступ для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки 5. Радиус образующей выступа и же. сткость диафрагмы 6 больше радиуса образующей сферической внутренней чашки 5 и жесткости мембраны 3, 1 ил.вверх, колоколообразная камера отделяется от основания и амплитуда колебания в 40 45 50 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для гашения колебаний в элементах различных конструкций.Известно устройство, состоящее из упругого элемента в виде консольно закрепленной на основании пластины и демпфера, который включает цилиндр, имеющий радиальные окна в средней части, крышку с профилированным отверстием и крышку с круглым отверстием, которые жестко прикреплены к торцам цилиндра. Внутри цилиндра находится поршень с каналом, который с помощью штока через шарнир связан с свободным концом пластины. К крышке герметично присоединена колоколообразная эластичная камера. В нерабочем положении демпфера радиальные окна в цилиндре совпадают с каналами в поршне и демпфер отключен 1).Недостатком устройства является наличие сухого трения, которое преобладает в дорезонансной и зарезонансной областях. Демпфирующая сила при наличии сухого трения имеет непостоянное значение и крайне критична к состоянию трущихся поверхностей цилиндра и поршня.При резонансе, когда .колоколообразная,эластичная камера касается основания и из-под нее выдавливается воздух, амплитуда колебаний снижается. Но это происходит только при движении всего устройства вниз. Во втором полупериоде колебания,когда движение устройства направлено этом случае определяется только жесткостью пластины и массой защищаемого объекта.Недостатком устройства является также то, что сила сухого трения работает только тогда, когда колоколообразная камера касается основания. В оставшееся время периода колебаний демпфирующее устройство не работает вообще и диссипация колебательной энергии происходит только за счет внутреннего трения в гибкой пластине,Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является опора, содержащая корпус с винтом для крепления к обьекту, уплотнением и гайкой, чашеобразную крышку, состоящую из фланца и втулки, зажатой между крышкой и корпусом, пористую перегородку и пропущенный через уплотнение крышки шток, связанный с перегородкой (мембраной) и снабженный противоударной подушкой(чашкой) из спрессованного проволочного материала, повернутой основанием к опорной поверхности амортизатора. Связь болта с перегородкой 5 10 15 20 25 30 осуществляется гайкой и шайбой, После заполнения полостей амортизатора жидкостью корпус устанавливают на чашу и через прокладки стягивают винтами 2.Основной недостаток опоры - малая надежность в работе, так как наличие уплотнительного соединения между штоком и чашеобразным корпусом допускает только осесимметричные нагрузки. Однако и вэтом случае при возрастании динамических на-, грузок возможна разгерметизация устройства,Кроме того, опора обладает постоянной собственной частотой, не зависимой от величины внешней приложенной нагрузки и, таким образом, возрастающая амплитуда колебаний штока с закрепленной на нем мембраной противоударной чашкой при совпадении частоты воздействия внешней нагрузки и собственной, присущей опоре, неизбежно вызывает удары чашки о корпус. Частые удары приводят к снижению надежности работы опоры в целом. В результате снижаются эксплуатационные возможности опоры,Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет повышения эффективности гашения ударных импульсов,Указанная цель достигается тем, что чашка выполнена сферической, а опора снабжена диафрагмой, образующей с корпусом заполненную газом полость и имеющей для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны,На чертеже изображена опора.Опора содержит заполненный рабочей жидкостью корпус 1, размещенный в нем шток 2 с мембраной 3, имеющей дросселирующие отверстия 4, закрепленную на торце штока наружной частью дна сферическую чашку 5, диафрагму 6, образующую с корпусом заполненную газом полость 7 и имеющую для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткость диафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны,Опора работает следующим образом, Под действием внешней нагрузки М на, шток 2 он смещается, причем под действием нагрузки происходит деформация эластичной обечайки, являющейся неотьемлемой частью корпуса, а также упругой мембраны 3. На высоких частотах входного вибросиг1732076 где 25 30 35 40 45 50 4 др8 р нала (более 50 Гц) основную функцию в диссипации вибрационной энергии выполняет эластичная обечайка. При этом рассеянная за один период энергия оставляеттих= К аР аРЬ,Кд=ф в 1 пт бт,Мр - коэффициент, характеризующий диссипативные свойства обечайки (обычно принимает значения от 0 до 4);в - частота внешнего вибрационного воздействия;Ьр - коэффициент эквивалентного демпфирования;а - амплитуда смещения штока.2, Коэффициент Ьд зависит не только от характеристик диссипативных сил, но и от параметров процесса, При больших виброскоростях, когда имеет место квадратичная зависимость диссипативной силы от скорости, коэффициент эквивалентного демпфирования принимает видЬ = - - а Х, Гд ( - авэпвС)зпв 1 Й,1 т где Рд - демпфирующая сила.В этом случае основную часть диссипативной энергии поглощает вязкоупругая среда,.заполняющая полость в корпусе, ограниченную снизу диафрагмой 6,Процесс происходит следующим образом. При движении штока 2 вниз под дей. ствием силы Г часть жидкости, находящейся под мембраной 3, приходит в движение по направлению от центра мембраны к ее периферии. При малых амплитудах вибрации, когда сферическая чашка, укрепленная на мембране, не касается буртиком сферического выступа на диафрагме, тогда соблюдается принцип Гельмгольца минимума. диссипируемой энергии. В этом случае за счет разности давлений по обе стороны мембраны 3 через дросселирующие отверстия 4 начинает продавливаться жидкость из нижней части рабочей камеры в верхнюю. Количество переместившейся жидкости составляет где ЬР - разность давлений в рабочей и компенсационной камерах;а - радиус дросселирующего отверстия; ,и - коэффициент динамической вязкости жидкости, заполняющей камеру;,5 10 15 20- толщина мембраны в местах отверстий.Процесс диссипации механической энергии обусловлен тем фактом, что приведенная в движение вязкая жидкость рассе-ивает сообщенную ей энергию за счет дисперсии ее по всему объему рабочей камеры. Дисперсия осуществляется двумя процессами; кон векцией и диффузией.При повышении амплитуды колебаний, что может иметь место на некоторых собственных частотах системы (опоры с двигателем), сферическая чашка на мембране начинает касаться буртиком сферического выступа на диафрагме 6.В этом случае принцип Гельмгольца перестает выполняться. В процессе диссипации колебательной энергии основную роль начинает играть конвекция за счет возникающих автоколебаний. Автоколебания возникают следующим образом, При касании чашкой мембраны сферического выступа, расположенного на диафрагме и радиус которого несколько превышает радиус сферической чашки на мембране, происходит частичное выдавливание жидкости из объема, ограниченного сверху чашкой, а снизу - шаровой поверхностью диафрагмы, во внешнюю часть компенсационной камеры с последующим дросселированием жидкости в верхнюю часть рабочей камеры, Поскольку жесткость диафрагмы превышает жесткость мембраны, процесс выдавливания жидкости во внешнюю часть компенсационной камеры происходит квантованными порциями до полного ее вытеснения. За счет эозникающих при этом в жидкости автоколебаний частота конвекции возрастает в несколько раз по сравнению с частотой внешнего вибросигнала.При дальнейшем увеличении давления на шток жидкость из объема, ограниченного шаровой поверхностью чашки мембраны и шаровой поверхностью выступа диафрагмы, вытесняется полностью, автоколебания в этом случае прекращаются и демпфирующая сила увеличивается за счет сжатия газа,заполняющего полость под диафрагмой,За счет эффекта залипания между сферическими поверхностями мембраны и ди- афрагмы возрастает суммарная жесткость опоры, Поэтому собственная частота опоры смещается в высокочастотную область. Амплитуда вынужденных колебаний штока изза несовпадения собственной частоты опоры и частоты. изменения внешней нагрузки резко снижается. В этом случае вся система становится существенно нелинейной, диссипация также возрастает за счет конвекции, но причины, вызывающие кон1732076 о" 1 в озО де. 9- угол отсечки, зави ти чашеобразного кольца асстояния до мембраны;Ь - амплитуда входно ействующего на шток.Предложенная констр ы обеспечивает больш ергии на ее резонансны ящий отдиафрагм и его го вибросигнал укция виброопоую диссипацию 20х частотах,зн Составитель Б.ГордеевРедактор О.Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревс Заказ 1570 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 векцию е этом случае, уже иные, Конвекция вызывается гармоническими составляющими сигнала, действующего на диафрагму, которые возникают за счет отсечки нижней части полупериода колебаний штока, 5 Уровень гармонических составляющихоценивается по формуле Формула изобретения Опора, содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус, размещенный в нем шток с мембраной на конце, имеющей дросселирующие отверстия, и закрепленную на . торце штока наружной частью дна чашку, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения эксплуатацйонных возможностей за счет повышения эффективности гашения ударных импульсов, чашка выполнена сферической, а опора снабжена диафрагмой, образующей с корпусом заполненную газом полость и имеющей для взаимодействия с внутренней сферической поверхностью чашки сферический выступ, радиус образующей которого и жесткостьдиафрагмы больше радиуса образующей сферической внутренней поверхности чашки и жесткости мембраны.