Виброизолятор с управляемой жесткостью

 

1. ВИБРОИЗОЛЯТОР С УПРАВЛЯЕМОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ, содержащий нелинейные упругие элементы и устройство для изменения их жесткости, отличающийся тем, что, с целью обеспечения дистанционного управления жесткостью виброизолятора в щироких пределах и с малой инерционностью , устройство для изменения жесткости нелинейных упругих элементов выполнено в виде последовательно соединенных с ними преобразователей электрического сигнала в перемещение. 2.Виброизолятор по п. 1, отличающийся тем, что преобразователи электрического сигнала в перемещение выполнены пьезоэлектрическими или магнитострикционными. 3.Виброизолятор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен гидравлическим усилителем, выполненным в виде по крайней мере двух соединенных между собой сильфонов различного сечения, обращенные один к другому, торцы которых предназначены для связи с объектом, другой торец сильфона с меньщим сечением оперт на нелинейный упругий элемент, а с большим сече€ нием - на преобразователь электрического (Л сигнала в перемещение. ел о оо со

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1075033 з(5 F 16 F 15/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3486306/25-28 (22) 24.08.82 (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) С. В. Власов, М. Д. Генкин, В. Г. Елезов и В. А. Тихонов (71) Институт машиноведения им. А. А. Благонра вова (53) 621-567 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 513195, кл. F 16 F 15/03, 1975.

2. Ильинский В. С. Защита аппаратов от динамических воздействий. М., «Энергия», 1970, с. 269 — 270 (прототип). (54) (57) 1. ВИБРОИЗОЛЯТОР С УПРАВЛЯЕМОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ, содержащий нелинейные упругие элементы и устройство для изменения их жесткости, отличающийся тем, что, с целью обеспечения дистанционного управления жесткостью виброизолятора в широких пределах и с малой инерционностью, устройство для изменения жесткости нелинейных упругих элементов выполнено в виде последовательно соединенных с ними преобразователей электрического сигнала в перемещение.

2. Виброизолятор по п. 1, отличающийся тем, что преобразователи электрического сигнала в перемещение выполнены пьезоэлектрическими или ма гнитострикцион ными.

3. Виброизолятор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен гидравлическим усилителем, выполненным в виде по крайней мере двух соединенных между собой сильфонов различного сечения, обращенные один к другому, торцы которых предназначены для связи с объектом, другой торец сильфона с меньшим сечением оперт на нелинейный упругий элемент, а с большим сечением — на преобразователь электрического сигнала в перемещение.

1075033

1! гобретение относится к машиностроению и может быть использовано в управляемых виброизолирующих системах, управляемых динамических гасителях, резонансных преобразователях и вибромашинах.

Известен виброизолятор с управляемой жесткостью, представляющий собой электромагнитный упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической витой пружины, к концам которой прикладывается электрическое напряжение. Электромагнитное взаимодействие между витками изменяет жесткость элемента (1).

Недостатком элемента является небольшой диапазон изменения жесткости (<0,05 /0) и значительные по величине (до 100 А) управляющие токи, и, как следствие, большие затраты электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является виброизолятор с управляемой жесткостью, содержащий нелинейные упругие элементы и устройство для.изменения их жесткости (2) .

Недостатком известного устройства является его большая инерционность и отсутствие возможности дистанционного управления в широких пределах.

Целью изобретения является обеспечение дистанционного управления жесткостью виброизолятора в широких пределах и с малой инерционностью.

Поставленная цель достигается тем, что в виброизоляторе с управляемой жесткостью содержащем нелинейные упругие элементы и устройство для изменения их жесткости, устройство для изменения жесткости нелинейных упругих элементов выполнено в виде последовательно соединенных с ними преобразователей электрического сигнала в перемещение.

Кроме того, преобразователи электрического сигнала в перемещение выполнены пьезоэлектрическими или магнитострикционными.

Причем виброизолятор снабжен гидравлическим усилителем, выполненным в виде по крайней мере двух соединенных между собой сильфонов различного сечения, обращенные один к другому торцы которых предназначены для связи с объектом, другой торец сильфона с меньшим сечением оперт на нелинейный упругий элемент, а с большим сечением — на преобразователь электрического сигнала в перемещение.

На фиг. 1 представлена схема виброизолятора, выполненного на основе пьезоэлектрических преобразователей; на фиг. 2 схема виброизолятора с сильфонными усилителями перемещений.

Виброизолятор с управляемой жесткостью (фиг. 1) содержит нелинейные упругие элементы 1 и 2, последовательно соединенные с этими элементами преобразователи 3 и 4 электрического сигнала в перемещение (набор пьезопластнн), подключенные к источнику 5 управляющего сигнала, опорные

5 фланцы б и 7, соединяемые с виброактивным и изолируемым объектами (не показаны), регулировочный болт 8, обеспечивающий предварительное поджатие нелинейных упругих элементов 1 и 2, выполненных в виде массивов из тонких чередующихся слоев резины и металла.

Виброизолятор с управляемой жесткостью (фиг. 2) дополнительно содержит два гидравлических (силыронных) усилителя 9 и 10, через которые преобразователи 3 и 4

15 взаимодействуют с нелинейными упругими элементами 1 и 2. Каждый сильфонный усилитель перемещений содержит по крайней мере два заполненных жидкостью и соединенных между собой сильфона 1 и 12 различного сечения, обращенные один к дру20 гому торцы которых предназначены для связи с изолируемым объектом (через опорный фланец 7), при этом другой торец сильфона 1! с меньшим сечением оперт на нелинейный упругий элемент 1, а торец сильфона 12 с большим сечением -- на преобразователь 3.

Виброизолятор с управляемой жесткостью работает следующим образом.

Поджатием регулировочного болта 8 выбирают начальную жесткость виброизолятора. При подаче на каждую пьезопластину (не показаны) преобразователей 3. 4 управляющего напряжения от источника 5 управляющего сигнала возникают деформации пьезоэлектрических пластин, которые вызывают соответствующие деформации нелинейных упругих элементов 1, 2. Эти деформации приводят к изменению жесткости виброизолятора, причем закон изменения жесткости определяется формой управляю цего напряжения, подаваемой на пластины от источника 5 управляющего сигнала.

B тех случаях, когда жесткость виброизолятора необходимо изменить в более широких пределах или в нем используются нелинейные упругие элементы с менее жесткой упругой характеристикой, в виброизоля45 торе устанавливаются гидравлические, например, сильфоннные усилители 9 и 10 перемещений. При этом перемещения, например, на выходе сильфонного усилителя 9 перемещений со стороны сильфона 11 с меньшим сечением, столько раз превышают де50 формацию пьезоэлектрического преобразователя 3, в сколько раз сечение одного сильфона больше сечения другого. Это означает, что при малой высоте пакета пьезоэлектрических пластин преобразователей 3 и 4, и незначительных амплитудах управляющего напряжения можно получать значительные деформации нелинейных упругих элементов 1, 2 и, как следствие, значительное по вели1о75озз

Составитель А. Ор.-.ов

Техред И. Версс Ь;орректор Г. Решетник

Тираж 91з !1одписнос

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(— 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Шандор

Заказ 229/3) чине изменение жесткости виброизолятора.

Так в виброизоляторах с управляемой жесткостью на основе металластов возможно изменение жесткости более, чем на порядок.

Таким образом, применение гидравлического усилителя перемещений обеспечивает существенное расширение интервала перестройки жесткости виброизолятора.

Достоинством виброизоляторов на основе пьезоэлектрических преобразователей является их высокое быстродействие и малые потери из-за практически реактивного (емкостного) характера внутреннего сопротивления пьезоэлектриков.

Аналогично виброизолятор работает при использовании в качестве генераторов перемещений магнитострикционных преобразователей. Отличие состоит лишь в том, что при этом по заданному закону изменения жесткости виброизолятора должен изменяться ток в управляющей обмотке магнитострик5

Виброизоляторы с управляемой жесткостью на основе магнитострикторов обладают меньшим по сравнению с виброизоляторами на пьезоэлектрических преобразователях быстродействием и большими потерями, но они обычно обеспечивают более широкий интервал перестройки жесткости и нс требуют для этого высоких напряжений.

Таким образом, предлагаемый виброизолятор по сравнению с известным обеспечивает дистанционное управление жесткостью в широких пределах и с малой инерционностью и малыми затратами электроэнергии.