виброизолятор

Формула изобретения

Виброизолятор, содержащий размещенные между опорными пластинами две витые конические пружины, установленные соосно одна навстречу другой большими основаниями и снабженные демпфером, отличающийся тем, что одна из пружин закреплена основаниями в полости соосного с ней стального сильфона, соединенного своими жесткими торцами соответственно с опорной пластиной и большим основанием другой пружины, а демпфер выполнен в виде двух постоянных магнитов, установленных на каждой из опорных пластин в зоне крепления пружин, и ферромагнитного порошка, заполняющего часть полости сильфона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам и способам виброзащиты объектов в различных областях техники, в частности приборостроении, машиностроении.

Известны конструкции виброизоляторов, включающие установленную между опорными пластинами систему витых цилиндрических пружин, снабженную связанными с пружинами либо демпфирующими элементами в виде взаимно контактирующих эластичных и фрикционных дисков (см. а.с. СССР №796540,кл. F 16 F 3/00, 1978 [1]), либо гасителями колебаний пружин в виде диска, введенного в ударный контакт с массами на упругих элементах (см. а.с. СССР №1588937, кл. F 16 F 3/00, 1988 [2]), либо демпфирующими элементами и гасителями колебаний пружин в виде двух дисков, разделенных шарикоподшипником с эластичными элементами, и рычагов с массами (см. а.с. СССР №1146494, кл. F 16 F 3/00, 1983 [3]).

Недостатком известных виброизоляторов является низкая эффективность виброизоляции в резонансных режимах. Это объясняется пассивным характером ослабления резонансных колебаний пружин путем приложения к последним фрикционных и диссипативных сил, а также импульсных ударных воздействий, и отсутствием возможности активного срыва возникающих резонансных режимов.

Известны также виброизоляторы, включающие установленную между опорными пластинами систему последовательно соединенных цилиндрических или конических пружин с расположенными между витыми пружинами промежуточной массой (см. а.с. СССР №1262155, кл. F 16 F 11/00, 1983 [3]), либо демпфером из материала с повышенным поглощением энергии (см. а.с. СССР №1460473, кл. F 16 F 13/00, 1986 [4]).

Однако известные конструкции виброизоляторов также характеризуются сравнительно низкой эффективностью виброизоляции в резонансных режимах. Это объясняется возможностью данных виброизоляторов при достижении резонансной амплитуды определенной величины изменять характер амплитудно-частотной характеристики колебательной системы либо за счет изменения ее жесткостных характеристик [3], либо за счет изменения характеристик демпфирования [4], не позволяя, однако, резко в релейном режиме срывать возникающие резонансные колебания.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является виброизолятор, содержащий размещенные между опорными пластинами две витые конические пружины, установленные соосно одна навстречу другой большими основаниями и снабженные коническим демпфером, из материала с повышенным поглощением энергии (см. устройство [4]), и принятый за прототип.

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность виброизоляции в резонансных режимах, объясняемая отсутствием возможности резкого в релейном режиме срыва возникающих резонансных режимов колебаний.

Сущность изобретения заключается в создании виброизолятора с упругими пружинными элементами, обеспечивающего автоматический релейный срыв возникающих резонансных режимов за счет скачкообразного изменения эквивалентной жесткости и, соответственно, собственной частоты упругой колебательной системы с использованием нелинейных сил магнитного взаимодействия.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет релейной автоматической отстройки колебательной системы виброизолятора от резонансных режимов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном виброизоляторе, содержащем размещенные между опорными пластинами две витые конические пружины, установленные соосно одна навстречу другой большими основаниями, особенность заключается в том, что одна из пружин закреплена основаниями в полости соосного с ней стального сильфона, соединенного своими жесткими торцами соответственно с опорной пластиной и большим основанием другой пружины, а демпфер выполнен в виде двух постоянных магнитов, установленных на каждой из опорных пластин в зоне крепления пружин, и ферромагнитного порошка, заполняющего часть полости сильфона.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предлагаемый виброизолятор, общий вид с поперечным разрезом.

Виброизолятор содержит размещенные между опорными пластинами 1 и 2 две витые конические пружины 3, 4, установленные соосно одна навстречу другой большими основаниями и снабженные демпфером, при этом одна из пружин 3 закреплена своими основаниями в полости соосного с ней стального сильфона 5, соединенного своими жесткими торцами 6, 7 соответственно с опорной пластиной 1 и большим основанием другой пружины 4, а демпфер выполнен в виде двух постоянных магнитов 8, 9, установленных на каждой из опорных пластин 1, 2 в зоне крепления пружин 3, 4, и ферромагнитного порошка 10, частично заполняющего полость сильфона 5. Жесткие торцы 6, 7 (центры) сильфона 5 выполнены в виде стальных дисков, вставленных в свободные полые цилиндрические концы сильфона 5 и приваренных к последнему но контуру. При этом плоскости верхнего на рисунке диска 6 соединены с опорной пластиной 1 и меньшим основанием пружины 3, а плоскости нижнего диска 7 - с большими основаниями пружин 3, 4. Постоянные магниты 8, 9 выполнены плоскими аксиально намагниченными, прикрепленными по одной из плоскостей соответственно к опорным пластинам 1 и 2 и имеющими осевые отверстия для размещения соответственно торца 6 сильфона 5 и меньшего основания пружины 4. Такое техническое исполнение постоянных магнитов 8, 9 не принципиально, однако оно позволяет обеспечить максимальную компактность конструкции виброизолятора при достижении требуемой величины сил магнитного взаимодействия постоянных магнитов 8, 9 с ферромагнитным порошком 10.

Работа предлагаемого устройства осуществляется соответствующим образом.

В статическом состоянии виброизолятора (показанном на чертеже) расстояние между опорными пластинами 1 и 2 значительно, ферромагнитный порошок 10 притянут к верхнему на чертеже постоянному магниту 8, и занимает верхнюю на чертеже часть сильфона 5. При этом ферромагнитный порошок 10 выключает из работы верхнюю узкую часть конической пружины 3 вместе с верхней частью сильфона 5, заполняя полости между гофрами сильфона 5 и витками пружины 3, делая эту верхнюю часть практически жесткой. Естественно, при этом жесткость, а следовательно, и собственная частота виброизолятора определяется остающимися свободными частью сильфона 5, широкой частью пружины 3 и всей пружиной 4. При малых колебаниях виброизолятора ферромагнитный порошок 10, оставаясь в зоне магнита 8, совершает местные смещения относительно пружины 3 и сильфона 5, обеспечивая высокую интенсивность демпфирования паразитных колебаний. При возникновении резонансных колебаний виброизолятора со значительной амплитудой пружина 3 с сильфоном 5 и пружина 4 сжимаются (в соответствующий полупериод колебаний), опорные пластины 1 и 2 сближаются. При этом ферромагнитный порошок 10 с магнитом 8 и постоянный магнит 9 приближаются друг к другу, находясь по разные стороны от жесткого торца 7 сильфона 5. Магнитные параметры постоянных магнитов 8, 9 подобраны так (магнит 9 более мощный), что при достаточном сближении ферромагнитный порошок 10 резко перемещается в другой, нижний на чертеже, конец сильфона 5. При этом порошок 10 выключает из работы уже широкую часть пружины 3 такой же высоты, как и раньше узкую часть, и, естественно, такой же участок сильфона 5. Очевидно, что при таком перемещении порошка 10 с сильфоном 5 ситуация не меняется, а вот у пружины 3 включается в работу верхняя, узкая, более податливая часть пружины, и, наоборот, закрепощается нижняя более жесткая ее часть. Это приведет, естественно, к скачкообразному изменению (уменьшению) жесткости виброизолятора, соответственно к скачкообразному уменьшению его собственной частоты, и, как следствие, к релейной автоматической отстройке виброизолятора от возникшего резонансного режима, к срыву его резонансных колебаний. При этом опорные пластины 1, 2 опять расходятся, ферромагнитный порошок 10 опять возвращается в верхнюю часть сильфона 5, так как магнит 9 опять уходит далеко вниз от порошка 10. В случае повторного возникновения резонансного режима процесс перемещения ферромагнитного порошка 10 повторяется. Следует особо отметить, что такое скачкообразное перемещение ферромагнитного порошка 10 через все пространство сильфона 5 наряду со скачкообразным изменением частоты и отстройкой от резонансного режима сопровождается предельно высокой интенсивностью диссипации энергии колебаний за счет трения порошка 10 о внутреннюю поверхность сильфона 5 со сложной геометрической конфигурацией (значительным сопротивлением относительному смещению порошка), о витки пружины 3 и т.д. Таким образом, в данном случае в момент возникновения резонанса реализуется оптимальный вариант совмещения максимальной по интенсивности диссипации энергии паразитных колебаний с адаптивным процессом устранения колебаний путем автоматической отстройки от резонансного режима.

Предлагаемое устройство имеет, но мнению автора, высокую эффективность виброизоляции, особенно в резонансных режимах, просто при изготовлении и сборке, не предъявляет никаких специальных требований к качеству деталей, узлов, размерам и т.д.