Вибропоглощающая опора

 

1. ВИБРОПОГЛОЩАЮЩАЯ ОПОРА содержащая поглощающий элемент, расположенный между неподвижным ос нованием и виброизолируемым телом, отличающаяся тем, что, с целью.повьшения степени демпфирования и жесткости крепления вибр Фиг.1 изолируемого тела, поглощающий элемент вьтолнен на основе сегнетоэлектрика . 2.Опора по п. 1, отличающаяся тем, что поглощающий элемент выполнен из керамики сегнетоэластика . 3.Опора по п. 1, отличающаяся тем, что поглощаю(дий элемент выполнен иэ композиции сегиетоэластика и эластичного связующего . 4.Опора по п. 1, отлича ющ а я с я тем, что поглощающий элемент выполнен из монокристалла сегнетоэластика, ориентированного сегнетоэластической осью по направлению демпфируемых колебаний.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (l 9) (l l) А

4(sl) F 16 F 7/00 Н 04 R 17/00 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Щ1ФЯ 7п »:: е,-г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1"-: .:: . ...

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 изолируемого тела, поглощающий элемент выполнен на основе сегне(21) 3339950/24-10 (22) 22.09.8 1 (46) 07.05.85. Бюп. Р 17 (72) В.М.. Петров (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (53) 534.232(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

И 1536354, кл. Р 2 8, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

N- 331195, кл. F 16 F 7/12, 1965. (54)(57) 1. ВИБРОПОГЛОЩАЮЩАЯ ОПОРА, содержащая поглощающий элемент, расположенный между неподвижным основанием и виброизолируемым телом, отличающаяся тем, что, с целью. повышения степени демпфирования.и жесткости крепления вибротоэлектрика.

2. Опора по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что поглощающий элемент выполнен из керамики сегнетоэластика.

3. Опора по и. 1, отличающ а я с я тем, что поглощающий элемент выполнен из композиции сегнетоэластика и эластичного связующего.

4. Опора по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что поглощающий элемент выполнен из монокристалла сегнетоэластика, ориентированного сегнетоэластической осью по направлению демпфируемык колебаний.

1154499

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и общего машиностроения и касается устройств для гашения механических колебаний, например, свободного конца

5 пьезоэлектрического преобразователя.

Известно устройство, служащее для поглощения механических колебаний и содержащее неподвижное основание и поглощающий элемент в виде пружины L1 3.

Недостатками данного устройства являются недостаточная степень демпфирования колебаний .и невозможность жесткого и точного крепления виброизолируемого тела по отношению к основанию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее неподвижное 2О основание, виброизолируемое тело и расположенный между ними поглощающий элемент, выполненный из резины (2 1.

Однако известное устройство обладает недостаточными степенью демпфирования и жесткостью крепления внброизолируемого тела относительно неподвижного основания, последняя обусловлена недостаточным поглощением колебаний резиной и ее невысокой жесткостью.

Целью изобретения является повышение степени демпфирования и жесткости крепления виброизолируемого 35. тела.

Поставленная цель достигается тем, что в вибропоглощающей опоре, содержащей поглощающий элемент, расположенный между неподвижным осно- 4о ванием и виброизолируемым телом, поглощающий элемент выполнен на основе сегнетоэлектрика.

Поглощающий элемент выполнен из керамики сегнетоэластика. 45

Поглощающий элемент выполнен из композиции сегнетоэластика и эластичного связующего.

Поглощающий элемент выполнен из монокристалпа сегнетоэластика, ориен- 50 тированного сегнетоэластической осью по направлению демпфируемых колебаний.

На фиг. 1 — 3 показаны варианты конструкции предлагаемого устройства; на фиг. 4 — типичная зависимость деформации Х от механического напряжения для сегнетоэластиков..

Устройство состоит из неподвижного основания, 1, соединенного с корпусом прибора, фундаментом здания и т.п., виброизолируемого тела 2, . ° например электромеханического преобразователя, и поглощающего элемента 3, расположенного между опорами. Последовательно или параллельно с поглощающим элементом 3 может быть дополнительно установлен упругий элемент обычного типа, например пружина, а между основанием 1 и виброизолируемым телом 2 — дополнительная опора 4.

Поглощающий элемент 3 предлагаемого,демпфера может быть выполнен из кристалла сегнетоэластика, керамического сегнетоэластика или из композиций на основе сегнетоэластика. В качестве сегнетоэластиков могут использоваться редкоземельные молибдаты, например молибдат гадолиния Cd>(No0(,) с точкой Кюри о

Т = 160 С и коэрцитивной силой по механическому напряжению 8 1 ИПа, пентафосфаты редкоземельных металлов

Ф

1.(, Р Оц с разными Тс и bc 0,01 МПа, ортофосфат свинца РЬ (РО4) с

Тс 180 С и S 5 ИПа „ванадат висмута BiV0 (Тс 250 С), двойные мо— либдаты, например, KFy (ИоО„) о (Т 29 С), двойные нольфраматы, например, К In (U0„)> (Т д 181 С) и др. Композиции для изготовления поглощающего элемента могут быть выполнены из резины, полимера или другого эластичного материала, наполненного порошком сегнетоэластика в количестве 10 — 90 об.7..

Ориентировка монокристалла в поглощающем элементе должна быть такой, чтобы демпфируемые колебания происходили вдоль сегнетоэластической оси кристалла, например в молибдате гадолиния вдоль оси (010(.

В вариантах исполнения устройства на основе керамического сегнетоэластика и композиции эластичного материала с порошком сегнетоэластика спе циальной ориентировки не требуется.

Форма и размеры поглощающего элемента демпфера берутся в зависимости от типа и амплитуды демпфируе= мых колебаний. Для гашения одноосных колебаний типа растяжение-сжатие поглощающий элемент 3 выполняют s виде пластины с сегнетоэластической осью, перпендикулярной поверхностям

11>4499 опор (фиг. 1) . При этом площадь опор должна быть не более F /6, . где Р„, — заданная амплитуда возбуждающей силы, бе — коэрцитивная сила материала элемента 3. В случае небольших амплитуд силы F элемент

3 выполнен в виде консоли (фиг. 2) или балки, при этом берется сегнетоэластический материал, обладающий сегнетоэластическими свойствами для сдвиговых колебаний, Для гашения крутильных колебаний элемент 3 выполняют в виде стержня (фиг. 3) или трубы, нри этом используют материал с сегнетоэластическими свойствами для сдвиговых колебаний.

Принцип работы демпфера следующий

При появлении вибраций на элемент 3 действует сила Р = ma, где G — ускорение вибраций. Эта сила приводит к деформации элемента 3 за счет возникающих в нем механических напряжений 6 = F/S, где S — площадь опор. Если амплитуда бв, механического напряжения Ь окажется больше коэрцитивной силы E р сегнетоэпастического материала, то зависимость деформации Х последнего от механического напряжения имеет вид прямоугольной петли гистерезиса (фиг. 4). Энергия, рассеиваемая в поглощающем. элементе 3 за период колебаний, определяется площадью петли гистереэиса и равна M =1 x d 6 =

4хбе, где Х ц — спонтанная дефор- мация сегнетоэластика. При значениях б п, близких к бс, энергия M оказывается максимально возможной из всех демпфирующих материалов и конструкций.

Иеханическая добротность колебательной системы, образованной демпфером с установленным на его опоре 2 телом, равна 0 27V „„/V = йбш/46с, так как запасенная энергия

Wðàè = X e/2 = >6 /2. При б . Ис

l-3 (оптимальный режим работы демпфера) добротность составляет несколько единиц. Следовательно, возникшие.от вибраций собственные колебания тела быстро (ча 1-3 периода) затухают.

Особенностью предлагаемого демп5 фера является относительно слабое демпфирование колебаний малой амплитуды, но резкий рост демпфирования при превышении амплитудой механического напряжения коэрцитив10 нои силы используемого сегнетоэластика. В отличие от известных уст-ройств демпфирование колебаний одинаково на всех частотах, в том числе и ниже частоты резонанса.

15 Кроме того, в предлагаемом демпфере колебания демпфируются и снижается их добротность. Q = 1Ikm/r

2 Т f m/r осуществляется путем увеличения коэффициента потерь r

20 тогда как в известных устройствах путем снижения коэффициента жесткос" ти К и резонансной частоты f . Сохранение высокой жесткости демпфера позволяет избавиться от боль25 шаго статического прогиба и более точно фиксировать положение виброизолируемого тела. Максимальная относительная деформация Х сегнетоэластнков составляет 0,57, что при

З0 длине демпфера в 10 см даст смещение тела всего на 0,5 мм.

Демпфер может найти применение в ультразвуковой технике.(на нерабочем конце пьечоэлементов, электро35 механических преобразователей, акустических линий задержки), в машиностроении (демпфирование колебаний станков, отбойных молотков и другого виброинструмента), в

40 транспорте и других областях, где важно резкое гашение колебаний и вибраций с амплитудой выше критической. Он может применяться и в сочетании с известными амортизато45 рами на основе пружин, резины, пластиков для резкого увеличения демпфирования низкочастотных колебаний (Й 1,4 fo) и колебаний большой амплитуды.

1154499

Составитель В. Кудрявцев

Редактор Л. Гратилло ТехредМ.Надь Корректор В. Синицкая

Заказ 2671/33 Тирах 898 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская- наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4