Управляемое устройство для гашения колебаний

(51)5 Р 1 5/03, 9/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕ г нститут им Я.С.Карпов, ф. Морозова системы для удара. Спра, кн. 2,ССР1.ТВО ДЛЯ ГА вание ударГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВ(21) 4788140/28 (22) 29.01,90 (46) 30.05.92. Бюл. М 20 (71) Харьковский авиационный Н.Е,Жуковского (72) Б,Н.Вирский, В.Е.Гайдачук В.П.Люшнин, Т,Б.Богачева, Н и А.У, Соломя ный (53) 621.567,5(088.8) (56) Клюев В.В, .Приборы и измерения вибрации, шума и вочник. М,: Машиностроение, с,336-338.Авторское свидетельство С М 151532, кл, Р 16 Р 15/03, 196 (54) УПРАВЛЯЕМОЕ УСТРОЙС ШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ . (57) Использование: демпфирных воздействий объектов бол С ущность изобретения: управляемое устройство содержит упругие элементы, один йз которых выполнен в виде резервуара 2, заполненного упруговяэким наполнителем 3 и соединен с исполнительным органом, другой - в виде мягких проточных оболочек 5, заполненных воздухом. Резервуар и оболочки разделены платформой 4, Изменения импульса добиваются регулированием давления воздуха в оболочках 5 посредством регулятора 21 расхода воздуха и изменением с помощью привода 9 массы 7 жидкости в цилиндрах 6, обращенные к резервуару 2, полости которых связаны с гидроаккумулятором 10. Для согласования регулирования давления и изменения массы 7 жидкости предусмотрена система управления, включающая блок 16 переналаживаемых реле времени 1 з и ф-лы 2 илИзобретение относится к демпфированию ударных воздействий объектов большой массы.Известно устройство для демпфирования ударных воздействий от испытуемыхобъектов о наковальню с упругой подвеской, где характеристики ударного импульса меняют за счет начальной скоростисоударения, изменения соотношения массударной платформы с закрепленным объектом и наковальни и их абсолютных значений,Недостатком устройства является то, что его наладка производится до начала испытаний и изменение его виброгасящих характеристик в течение колебательного и роцесса невозможно.Известно также устройство для гашения колебаний, обеспечивающее наложение дополнительной связи, которая изменяет упругость, массу или число. степеней свободы приемной системы в процессе колебаний.Недостатком является то, что устройство не обеспечивает сохранности объекта испытаний, так как не защищает его от соударения с приемной системой, не исключает сосредоточенных нагрузок на опорную поверхность и не снижает их величины. Кроме того, изменение амплитудно-частотныххарактеристик его приемной системы происходит дискретно,Цель изобретения - повышение эффективности за счет снижения сейсмичности при сбросе испытуемого объекта.Поставленная цель достигается тем, что в управляемом устройстве для гашения колебаний, содержащем платформу, упругие элементы и систему управления, включающую датчик, связываемый с перемещающимся объектом и исполнительным органом, обеспечивающим изменение массы упругих элементов, последние разделены платформой, один из них выполнен в виде резервуара, заполненного упруговязким наполнителем, и соединен с исполнительным органом, а другой - в виде мягких проточных оболочек, заполненных воздухом; связываемых с источником сжатоговоздуха посредством регулятора расходавоздуха и прижимаемых к опорной поверхности посредством регулируемой по длинетяги, соединенной с опорной поверхностью посредством замка, связанного с исполнительным органом и регулятором расхода воздуха датчиком, представляющим собой блок переналаживаемых реле времени.Исполнительный орган выполнен в виде расположенных по обе стороны от реэервуара цилиндров. разделенных10 15 20 25 30 35 40 50 55 соединенными с одним приводом поршнями на полости, из которых обращенные крезервуару заполнены жидкостью и связаны с гидроаккумулятором.На фиг.1 представлено устройство длядемпфирования ударных воздействий привзаимодействии испытуемого обьекта сплатформой (условно показаны следующиелинии связи: электрическая - штрихпунктирной, гидравлическая - основной одинарной, пневматическая - основной двойной);на фиг,2 - график изменения во времениперемещения испытуемого объекта (штриховая линия) и приемной системы (сплошная линия).Управляемое устройство для гашениясодержит приемную систему 1, состоящуюиз резервуара 2, заполненного упруговязким наполнителем 3 (например, пенополиуретаном), и платформы 4.с закрепленным наней упругим элементом в виде мягких проточнь 1 х оболочек 5, заполняемых воздухом,а платформа 4 разделяет упругие элементы:резервуар 2 с наполнителем 3 и мягкие оболочки 5, Резервуар 2 соединен с исполнительным органом, обеспечивающимизменение массы приемной системы, который выполнен в виде цилиндров 6, расположенных по обе стороны резервуара 2 инаполненных жидкостью 7, Цилиндры 6 разделены поршнями 8, соединенными с однимобщим приводом 9 (например, пневматическим), на полости, из которых жидкостью 7наполнены обращенные к резервуару 2. Этиже полости связаны с гидроаккумулятором10, который может быть выполнен аналогично цилиндрам 6,Кроме того, приемная система снабжена тягой 11 регулируемой длины с замком12, соединяющей. платформу 4 с опорнойповерхностью 13. Сила притягивания платформы 4 контролируется динамометром 14,который установлен на тяге 11,Исполнительный орган, состоящий иэ5 цилиндров 6, привода 9 и гидроаккумулятора 10, и замок 12 связаны с системой 15управления сбросом испытуемого объекта,Система включает в себя датчик, представляющий собой блок 16 переналаживаемыхреле времени, реагирующих на отсоединение испытуемого объекта 17 от узла 18 подвеса подъемного механизма (на фиг.1подъемный механизм не показан). Отсоединение испытуемого объекта фиксируетсяпри размыкании замка 19, который связан сблоком 16.Блок 16 связан с замком 12 тяги 11,исполнительным органом,"осуществляющим изменение массы приемной системы, иисточником 20 сжатого воздуха. Связь с по1737184 10 15 темой 15 сброса, где на узле 18 подвеса 20через замок 19 закреплен испытуемый объ-ект 17. 25 40 45 притягивания платформы 4 контролируют .55 5.следним осуществляется через регулятор 21 расхода воздуха, управляющий поступлением воздуха в мягкие проточные оболочки 5.Регулятор 21 и привод 9 выполнены как система отсасывающе-нагнетающих блоков и снабжены индивидуальным реле времени, входящим в блок 16. Для согласования работы элементов общего привода 9 от источника 20 сжатого воздуха может быть установлен стабилизатор 22 давления Устройство работает следующим образом.Перед началом работы производят следующие действия,Приемную систему 1, состоящую из резервуара 2 с наполнителем 3, размещенного на платформе 4 с упругими элементами в виде мягких проточных оболочек; с помощью последних устанавливают под сисПеремещение приемной системы намягких проточных оболочках происходит следующим образом. От источника 20 подают сжатый воздух в полости. ограниченные мягкими оболочками 5, Оболочки раздуваются, приподнимая систему над опорной поверхностью 13 и ограничивая зону повышенного давления. При этом, поскольку оболочки проточные, избыток сжатого воздуха из зоны повышенного давления истекает в атмосферу, образуя зазор между раздутыми оболочками 5 и опорной поверхностью 13, Истечение воздуха в этот зазоробеспечивает низкой коэффициент тренияпри перемещении приемной системы в нужном направлении. После установки приемной системы 1 под системой 15 сброса платформу 4 прикрепляют к опорной поверхности 13 при помощи замка 12. Увеличивают подачу воздуха от источника 20 к платформе 4, При этом мягкие оболочки 5 платформы 4 раздуваются и стремятся приподнять последнюю над опорной поверхностью 13, чему препятствует тяга 11. Одновременно наполняют жидкостью 7 цилиндры 6, Жидкость 7 отбйрают из гидроаккумулятора 10 при г 1 омощи горизонтально расположенных поршней 6, приводимых в движение единым пневматическим приводом 9, выполненным как отсасывающе-нагнетающий блокСилу динамометром 14. Величину этой силы регулируют давлением и расходом воздуха от источника 20, а также изменением длины тяги 11 (например, при помощи винтового механизма). Система готова к работе. К началу работы устройства производятрасчет колебательного процесса объекта относительно платформы 4, При известныхвысоте сброса объекта 17 и коэффициенте5 восстановления импульса упруговязким наполнителем 3 определяют скорости и импульсы при соударении, а такжепромежутки времени между взаимодействиями (на фиг.2 тп 1, Ь 2, Ьп), После этогоосуществляют подбор параметров приемной системы 1. При максимальной массеплатформы 4 (цилиндры 6 наполнены жидкостью 7) определяют усилие притягиванияплатформы 4 к опорной поверхности 13 дляобеспечения соотношения .М 1 Ч 1 = М 2 Ч 2, (1)где М 1,М 2 - массы соответственно сбрасываемого объекта 17 и приемной системы 1,состоящей из массы резервуара 2 с наполнителем 3, массы жидкости 7 в цилиндрах 6и массы платформы 4,Ч 1,Ч 2 - скорости в момент соударениясоответственно сбрасываемого объекта 17 иприемной системы 1,Для выполнения условия (1) при первомсоударении требуемое соотношение скоростей Ч 1 и Ч 2 достигается величиной силыпредварительного натяжения тяги 11 и временным согласованием размыкания замков0 12 и.19. По характеристикам платформы 4 смягкими проточными оболочками 5 и определенной из соотношения (1) потребнойскорости приемной системы 1 в момент соударения можно определить время всплытия Ьспл,2. до соударения при любомначальном давлении в мягких оболочках 5платформы 4. Если известны 1 р 1 и 1 р 2 времяразмыкания замков 19 и 12, можно согласованием времени выдержки до. включениязамков сь 1 - ть 2, где сь 1 - время выдержкизамка 19. а 1 ь 2 - замка 12, и.соответствующей настройкой соответствующего релевремени блока 16 включения замков обеспечить условие(1) при первом взаимодействии.Если в качестве наполнителя 3 используется упруговязкий материал, напримерпенополиуретан, после взаимодействияобъект 17 подбрасывается, но уже на меньшую высоту, что определяет время его свободного полета 1 п 2 и величинунепогашенного импульса К М 1 Ч 11 = М 1 Ч 12.где Ча - скорость объекта 17 при второмсоударении.Таким образом, для каждого последующего соударения выражение (1) приобретает видК 1 М 1 Ч 1 МглЧ 2 л (2)где и - номер соударения;К - коэффициент восстановления ударного импульса после взаимодействия с упруговязким наполнителемДля обеспечения необходимой величины импульса приемной систьмы 1 правая часть формулы 2 уменьшается с каждым новым взаимодействием, причем изменяют один из сомножителей или оба одновременно. Величину М 2 п изменяют, откачивая жидкость 7 из цилиндров 6 в гидроаккумуляор 10. Это осуществляется включением при помощи, заранее настроенного на Ьреле времени блока 16 привода 9 отсасывающенагнетательных блоков, вытесняющих жидкость 7 посредством поршней 8 из цилиндров 6 в гидроаккумулятор 10.Для эффективного демпфирования необходимо обеспечить кратность промежутков времени между взаимодействиями тпрр периоду колебаний приемной системы 1, причем таким образом, чтобы взаимодействие происходило в момент достижения объектом 17 скорости; направленной вверх и обеспечивающей величину Ч 2 п, удовлетворяющую выражению (2), Для этого изменяют после каждого взаимодействия собственную частоту колебаний приемной системы 1. Этого достигают как изменением (уменьшением) массы М 2 п приемной системы 1 изложенным выше способом, так и изменением (снижением) расхода воздуха в мягких оболочках 5. Для этого реле времени блока 16, управляющее работой регулятора 21 расхода воздуха в мягких оболочках 5.и настроенное на время начала полета объекта 17, включает регулятор 21, который уменьшает подачу воздуха в мягкие оболочки 5 и тем самым обеспечивает сокращение собственных колебаний приемной системы 1. Блок 16 реле времени обеспечивает через каждый заранее определенный промежуток вРемени бл включение откачки жидкости 7 для уменьшения массы и собственной частоты колебаний приемной системы 1 и сокращения расхода воздуха в мягких оболочках 5 на заранее рассчитанные величйны, При этом горизонтальное расположение поршней 8 цилиндров 6 исключает нагрузки на них при вертикальныхколебаниях приемной системы 1, а также предотвращает "болтание" жидкости 7 в цилиндрах 6. Когда вес объекта 17 уравновесится упругими силами наполнителя 3, прекращается и колебательный процесс приемной системы 1,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Применение предлагаемого устройства позволяет исключить сосредоточенные нагрузки на опорную поверхность, повысить за счет проточности мягких оболочек демпфирующие качества и снизить сейсмичность устройства; обеспечить сохранность испытуемого объекта и приемной системы; расширить диапазон масс испытуемых объектов, причем путем распределенного нагружения опорной поверхности существенно увеличить их массу, что может сократить номенклатуру испытательных стендов, а следовательно, материальные затраты на их создание,Предлагаемое устройство расширяет диапазон моделируемых взаимодействий, что позволяет получить более достоверные результаты меньшими материальными затратами (на создание нового стенда, переналадку существующего, пересчет результатов моделирования на реальный процесс) и т.д,Формула изобретения 1.,Управляемое устройство для гашения колебаний, содержащее платформУ Упругие элементы и систему управления, включающую датчик, связываемый с перемещающимся объектом и исполнительным органом, обеспечивающим изменение массы упругих элементов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности за счет снижения сейсмичности при сбросе испытуемого объекта, упругие элементы разделены платформой, один из них выполнен в виде резервуара, заполненного упруговязким наполнителем и соединен с исполнительным органом, а другой - в виде мягких проточных оболочек, заполненных воздухом, связываемых с источником сжатого воздуха посредством регулятора расхода воздуха и прижимаемых к опорной поверхности посредством регулируемой по длине тяги, соединенной с опорной поверхностью посредством замка, связанного с исполнительным органом и регулятором расхода воздуха датчиком, представляющим собой блок переналаживаемых реле времени.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что исполнительный орган выполнен в виде располокенных по обе стороны от резервуара цилиндров, разделенных соединенными с одним приводом поршнями на полости, из которых обращенные к резервуару заполнены жидкостью и связаны с гидроаккумулятором.1737184Составитель Н,Морозова Редактор Э. Слиган Техред М,Моргентал Корректор В. Г аказ 1879 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5изаодстаенно-издательский комбинат "Пдтент", г, ужгоред, ул: Гагарина.