Упругая подвеска

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к средствам гашения вибрации. Целью изобретения является повьшение эффективности виб////////// , роизоляции за счет создания кусочнолинейной характеристики, достигаемой за счет вьтолнения работающей на изгиб упругой .балки с концами, жестко закрепленными на основании 1, из двух частей (упругих элементов 2 и 3 установленных внахлест фрикционно по отношению друг к другу, и одна из которых предназначена для взаимодействия с объектом 4. Эффективность подвески сос.тоит в уменьшении интенсивности виброускорений защищаемого объекта на резонансных режимах при переменном частотном спектре нагружения, когда заранее вьщелить доминирующие частоты внешнего возбужде ,ния не представляется возможным. .3 ил.. . i О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1381282.(51)4 F 6 Р 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4057414/25-28 (22) 18.04.86 (46) 15.03.88. Бюл. 9 10 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше (72) С.Л.Цифанский, В.И.Бересневич, М.А.Магоне и А.Б.Окс (53) 621-567. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 198935, кл. F 16 Г 1/18, 1964.

Авторское свидетельство СССР

Ф 456935, кл. F 16 F 13/00, 1971, .(54) УПРУГАЯ ПОДВЕСКА (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам гашения вибрации. Целью изобретения является повьппение эффективности виброизоляции за счет создания кусочнолинейной характеристики, достигаемой за счет выполнения работающей на изгиб упругой .балки с концами, жестко закрепленными на основании 1, из двух частей (упругих элементов 2 и 31 установленных внахлест фрикционно по отношению друг к другу, и одна из которых предназначена для взаимодействия с объектом 4. Эффективность подвески состоит в уменьшении интенсивности виброускорений защищаемого объекта на резонансных режимах при переменном частотном спектре нагружения, когда заранее выделить доминирующие частоты внешнего возбужде,ния не представляется возможным., 3 ил.

1381282!

Изобретение относится к машино/ строению, в частности к средствам

;гашения вибрации ° !

Целью изобретения является повышение эффективности виброизоляции за счет создания кусочно-линейной .характеристики.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема упругой подвески; на фиг. 2 — упругая характеристика под вески; на фиг. 3 — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) виброускорений у защищаемого объекта в резонансной области частот (кривая 1 соответствуег предлагаемому изобретению, кривая 2 — устройству-прототипу).

Упругая подвеска содержит рабо, тающую на изгиб балку длиной 1 с кон- 2О ,:цами, жестко закрепленными на осно вании 1, и выполненную из двух час-! тей (упругих элементов) 2 и 3 длиной, соответственно f 1,, установленных внахлест (3, + (> 3) фрикционно по ,отношению друг к другу, и одна из которых, например 1, предназначена ,для взаимодействия с объектом 4.

Подвеска работает следующим обS разом. 30

При нагружении подвески, например вследствие вибрации основания 1,, упругие элементы 2 и 3 изгибаются, :совместно, как показано пунктиром на фиг. 1, до тех пор, пока амплитуда колебаний защищаемого объекта 4 не превысит некоторой величины д„=

: .= P 0 (К,+ K ), где К „, I(— жесткость балок 2 и 3> P 0 — зависящее от величины нахлеста с (l= 1 „ + 1 - 3) значение внешней силы, при котором балки 2 и 3 перестают взаимодействовать друг с другом. Смещению л, и значению Р0 соответствует участок Оа на фиг. 2. Коэффициент жесткости упругой системы на этом участке I(45

2

Когда величина перемещения х защищаемого объекта 4 становится равной (или несколько большей) g,, упругие элементы 2 и 3 перестают взаи- 5О модействовать друг с другом. Защищаемый объект 4 при этом сохраняет связь только с упругим элементом 2, вследствие чего перемещение х скачкообразно увеличивается от а „ до а (участок аЬ упругой характеристики на фиг. 2). Коэффициент жесткости

К упругой системы в указанном интервале перемещений (d,c xca ) обращается в нуль (К;, = О) ° Отметим, что величина определяется выражением d = P/К,, При дальнейшем росте перемещения

p(x v 32) работает только упругий элемент 2. Поэтому коэффициент жесткости подвески в целом становится равным К = К „ (участок bc упругой характеристики на фиг. 2).

Обратное перемещение защищаемого объекта 4 (уменьшение > ) происходит уже по прямому участку сО упругой характеристики (коэффициент жесткости системы при этом остается неизменным и равным К р,= К,). При х " О упругие элементы 2 и 3 вновь начинают взаимодействовать друг с другом и описанный выше процесс изменения эквивалентной жесткости упругой системы полностью повторяется в обратном направлении (х с О) .

Эффективность изобретения по сравнению с устройством-прототипом иллюстрируется резонансными кривыми на фиг. 3. Резонансная кривая 1 соответствует предложенному техническому решению (а/ d„= 0,2; Кг/К = 6), а резонансная кривая 2 — прототипу (/а,= 0,2; К /К,„, = 0,5), Приведенные резонансные кривые построены по результатам аналогового моделирования колебаний защищаемого объекта на

АЫМ прямых аналогий. По осям координат отложены относительные значения виброускорения у = х/а cv о и частоты возбуждения rdlж, где ю,= о

--;) —.- ...,........„... линеаризованной системы.

Анализ АЧХ позволяет установить следующее. В подвеске-прототипе мягкий характер упругой нелинейности проявляется лишь при относительно небольших амплитудах колебаний (участок mn резонансной кривой 2). С ростом же максимального уровня виброускорений у колебания все более затягиваются в область высоких частот возбуждения к (участок kf резонансной кривой 2) и упругая характеристика фактически становится жесткой.

Поэтому известная упругая подвеска эффективна-лишь при относительно небольших внешних нагрузках, когда реализуется мягкая нелинейность, способствующая некоторому уменьшению резонансных виброускорений защищаемого объекта (по сравнению с линей 1381282 ным случаем). С ростом же интенсивности внешнего возмущения система

I неизбежно выходит на участок k(ре— зонансной кривой и уровень виброускорений у защищаемого объекта резко

5 возрастает. Помимо этого увеличивается и собственная частота колебаний (по сравнению с линейным случаем), что еще более ухудшает виброзащитные свойства системы.

В противоположность этому в предлагаемом техническом решении упругая характеристика является существенно мягкой (К1/К;, и К /К ш значительно больше едйницы), что соответствующим образом отражается и на АЧХ виброускорений защищаемого объекта (кривая 1).

Вне зависимости от интенсивности внешней нагрузки резонансная кривая резко смещена в область низких частот возбуждения р (по сравнению с собственной частотой ы ). Само по сео бе данное обстоятельство благоприятно сказывается на эффективности системы виброзащиты. Но вдобавок к этому значительно уменьшается и величина виброускорений у защищаемого объекта, Наибольшую опасность представляют резонансные колебания на ветвях

fg и ес, реализация которых возможна лишь при существенно ненулевых на.чальных условиях (например, в случае резких внешних толчков). Однако особенность рассматриваемой нелинейной системы состоит в том, что указанные резонансные колебания (в случае их возбуждения) не смогут просуществовать более одного полупериода, поскольку при обратном ходе защищаемого объекта упругая характеристика 40 становится линейной (сравнить участки ОаЪс и сЬО упругой характеристики на фиг. 2). Последнее обстоятельство приводит к бифуркации и к неизбежному срыву колебаний с резонансной ветви fg (или ес) на ветвь

I аЬ. Отметим также, что конструкция предложенной подвески допускает установку практически любых численных значений параметров л, 4, К „ К

d упругой характеристики. Это позволяет заранее ограничить на заданном уровне предельную величину виброускорений х защищаемого объекта путем надлежащего выбора параметров 4,, д, д, К,, К на стадиях проектирования и расчета устройства.

Таким образом, использование предлагаемой упругой подвески позволяет существенно уменьшить интенсивность виброускорений защищаемого объекта на резонансных режимах и тем самым повысить эффективность виброизоляции при переменном частотном спектре нагружения, когда заранее выделить доминирующие частоты внешнего возбуждения не представляется возможным.

Качественно такие же результаты были получены и для другого варианта виброзащитной системы, когда внешняя нагрузка вида Р sin

В последнем случае использование предлагаемого изобретения позволяет существенно уменьшить силу давления на основание 2 на резонансных режимах.

Формула и з обретения

Упругая подвеска для установки между объектом и основанием, содержащая работающую на изгиб упругую балку с концами, жестко закрепленными на основании, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности виброизоляции за счет создания кусочно-линейной характеристики, балка выполнена из двух частей, установленных внахлест фрикционно по отношению одна к другой.и одна из ко-. торых предназначена для взаимодействия с объектом.

1381282

Составитель Э.Неселовский

Редактор Э.Слиган Техред N.Õoäàíè÷ Корректор Л.Патай

Заказ 1177/34 Тираж 784

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4