активная виброизолирующая опора

Формула изобретения

Активная виброизолирующая опора, содержащая основание, платформу для установки виброизролируемого объекта, инерционную массу и размещенную между объектом и основанием витую цилиндрическую пружину, отличающаяся тем, что в опору введены вертикально установленная на основании труба и замкнутая с одного конца эластичная цилиндрическая камера, при этом закрытой конец эластичной цилиндрической камеры введен внутрь верхней части трубы, а открытой конец, огибая верхний торец трубы, охватывает ее снаружи, прикрепленный к платформе цилиндрический шток плотно с натягом и фиксацией по торцу введен в верхнюю часть трубы до упора в закрытый конец эластичной цилиндрической камеры, инерционная масса выполнена в виде кольца, концентрично охватывающего верхнюю часть трубы с эластичной цилиндрической камерой и прикрепленного к открытому концу эластичной цилиндрической камеры, а витая цилиндрическая пружина свободно вставлена в нижнюю часть трубы между основанием и закрытым концом эластичной цилиндрической камеры и прикреплена к ним торцами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к активным виброзащитным средствам и может быть использовано для защиты различного рода объектов от вибраций и ударов.

Известны активные виброизолирующие опоры, содержащие автоматическую систему регулирования с вибродатчиками, блоками усиления и управления и исполнительными элементами различного типа, размещенными между основанием и виброизолируемым объектом (см., например, а.с. СССР №581345, кл. F 16 F 15/03, 1976 [1]; а.с. СССР №1227853, кл. F 16 F 15/02, 1984 [2]).

Недостатками известных устройств является предельная сложность конструкции за счет наличия большого числа электромеханических блоков и элементов и как следствие низкая надежность устройств.

Известны также активные виброизолирующие опоры с инерционными элементами и кинематическими механизмами преобразования движения, содержащие дополнительные инерционные массы, связанные с помощью пружинно-рычажных шарнирных механизмов с основанием и виброизолируемым объектом (см., например, "Вибрации в технике": Справочник в 6-и томах /Под ред. К.В.Фролова, том 6, М.: "Машиностроение", №1, с.302-303 [3]; а.с. СССР №696212, кл. F 16 F 15/00, 1972 [4]).

Недостатками известных устройств являются также сложность конструкции и низкая надежность, обусловленные наличием значительного числа подвижных и упругих контактирующих механических элементов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению является активная виброизолирующая опора, содержащая основание и платформу для установки виброизолирующего объекта, связанные размещенными между ними витой цилиндрической пружиной и пружинно-рычажным механизмом с закрепленной на его конце инерционной массой (см. а.с. СССР №1153144, кл. F 16 F 15/02, 1983 [5]), и принятая за прототип.

Недостатками данного устройства-прототипа являются сложность конструкции и низкая надежность, обусловленная наличием сложного кинематического шарнирного соединения с упругими и инерционными элементами.

Сущность изобретения заключается в создании опоры, позволяющей осуществлять активную виброизоляцию путем противофазного силового воздействия на изолируемый объект, исключающую однако использование для преобразования инерционных сил дополнительных масс в данное воздействие сложных пружинно-рычажных шарнирных механизмов.

Технический результат - упрощение конструкции опоры и увеличение ее надежности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной активной виброизолирующей опоре, содержащей основание, платформу для установки виброизолируемого объекта, инерционную массу и размещенную между объектом и основанием витую цилиндрическую пружину, особенность заключается в том, что в опору введены вертикально установленная на основании труба и замкнутая с одного конца гибкая эластичная цилиндрическая камера, при этом закрытый конец камеры введен внутрь верхней части трубы, а открытый конец, огибая верхний торец трубы, охватывает ее снаружи, прикрепленный к платформе цилиндрический шток плотно с натягом и фиксацией по торцу введен в верхнюю часть трубы до упора в замкнутый конец камеры, инерционная масса выполнена в виде кольца, концентрично охватывающего верхнюю часть трубы с камерой и прикрепленного к открытому концу камеры, а пружина свободно вставлена в нижнюю часть трубы между основанием и замкнутым концом камеры и прикреплена к ним торцами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображена предлагаемая опора, общий вид с продольным разрезом.

Активная виброизолирующая опора содержит вибрирующее основание 1, платформу 2 для установки виброизолируемого объекта 3, инерционную массу 4 и размещенную между объектом 3 и основанием 1 витую цилиндрическую пружину 5, а также вертикально закрепленную на основании 1 трубу 6 с закругленными ребрами на верхнем торце для лучшего скольжения по торцу трубы 6 введенной в опору, замкнутой с одного конца, гибкой, эластичной цилиндрической камеры 7, при этом закрытый конец камеры 7 введен внутрь верхней части трубы 6, а открытый конец камеры 7, огибая верхний скругленный торец трубы 6, охватывает трубу 6 снаружи, прикрепленный к платформе 2 цилиндрический шток 8 плотно с натягом и фиксацией по торцу введен в верхнюю часть трубы 6 до упора в закрытый конец камеры 7, инерционная масса 4 выполнена в виде кольца, концентрично охватывающего верхнюю часть трубы 6 с камерой 7 и прикрепленного к открытому концу камеры 7, а витая цилиндрическая пружина 5 свободно вставлена в нижнюю часть трубы 6 между основанием 1 и закрытым концом камеры 7 и прикреплена к ним торцами с использованием жесткой прокладки 9, вставленной между верхним торцом пружины 5 и закрытым концом камеры 7.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

В статическом состоянии и при малых амплитудах колебаний объекта 3 на платформе 2 со штоком 8 в удаленных от резонанса режимах камера 7 неподвижна, и инерционные силы колеблющихся элементов компенсируются силами упругости пружины 5 и упругого дна закрытого конца камеры 7 с прикрепленным к нему штоком 8. Теперь рассмотрим возможный процесс резонансных колебаний объекта 3 со значительной амплитудой. Пусть, например, для определенности в один из полупериодов колебаний основание 1 двигается вниз, осуществляя резкое торможение. За счет инерционных сил объект 3 и платформа 2 со штоком 8 двигаются вниз относительно основания 1, сжимая пружину 5. При этом шток 8, кроме максимально возможного растяжения своим торцом закрытого конца камеры 7, пытается сдвинуть камеру 7 внутрь трубы 6, то есть вниз (относительно камеры 7 шток 8 естественно проскальзывать не может). Камера 7 гибкая, эластичная, и она стремится, обогнув верхний закругленный торец трубы 6, сместиться вместе со штоком 8 вниз. Однако дополнительная инерционная масса 4 за счет собственных сил инерции так же, как и объект 3, стремится сместиться вниз, и естественно действует вниз на открытый конец камеры 7, стремясь, наоборот, вытянуть камеру 7 из отверстия трубы 6. Очевидно, что инерционная масса 4 оказывает здесь активное силовое воздействие на объект 3, находящееся в противофазе с внешним возмущающим вибрационным воздействием. Вследствие этого объект 3 остается практически неподвижным, то есть осуществляется его активная виброизоляция. Аналогичный процесс происходит и во второй полупериод, когда за счет инерционных сил объект 3 и инерционная масса 4 одновременно стремятся сместиться вверх. Здесь необходимо только пояснить, что вследствие предельно высоких сил трения плотно натянутой камеры 7, эластичной и гибкой, по значительной площади внутренней и внешней поверхности трубы 6 возможно только в принципе огибание (закручивание) камеры 7 вокруг верхнего торца трубы 6 (аналогичный процесс происходит, например, в известных манжетных мембранах). Однако конкретно в данном случае вследствие действия сил инерции массы 4 и объекта 3, обуславливающих закручивание камеры 7 в противоположные стороны - внутрь в трубу 6 и наружу из трубы, смещение камеры 7, а значит и объекта 3, происходить опять не будет, то есть опять налицо эффект активной виброизоляции.

По мнению заявителя предложенная конструкция опоры предельно проста, технологична, здесь практически исключены узлы и элементы, обуславливающие низкую надежность. При этом за счет сильного эффекта активного противофазного гашения конструкция опоры характеризуется высокой степенью виброизоляции.