Виброзащитное устройство

 

Изобретение относится к средствам виброзащиты объектов в различных областях техники. Сущность изобретения заключается в том, что виброзащитное устройство содержит тонкостенную замкнутую цилиндрическую оболочку с поперечной гофрировкой, армированную наружными металлическими профильными кольцами, размещенными в углублениях гофров между их гребнями, и частично заполненную демпфирующей средой. Металлические профильные кольца выполнены в виде аксиально намагниченных постоянных магнитов различной толщины с обращенными друг к другу разноименными полюсами. В качестве демпфирующей среды использована ферромагнитная жидкость. Техническим результатом является повышение эффективности виброзащиты и увеличение надежности работы виброзащитного устройства при значительных вибрационных перегрузках. 1 ил.

Изобретение относится к средствам и способам виброзащиты объектов в различных областях техники.

Известны виброзащитные устройства, содержащие заполненные газом эластичные оболочки (сильфоны) с установленной на них рабочей плитой (см. а.с. СССР 613151, кл. F 16 F 9/04, G 03 B 35/00, 1978 [1]). Также известно виброзащитное устройство, содержащее корпус, имеющий упругое подвижное соединение с эластичной гофрированной складной оболочкой с дросселирующими отверстиями, заполненной демпфирующей жидкостью (см. а.с. СССР 1672034, кл. F 16 F 13/00, 1991 [2]).

Однако данные устройства, имея сравнительно сложную конструкцию, не позволяют обеспечить эффективную виброзащиту объектов. Это объясняется тем, что устройства обеспечивают рассеяние энергии колебаний за счет трения демпфирующей жидкости о поверхности оболочек и дросселирования ее через отверстия при невозможности автоматической отстройки от возникающих резонансных режимов колебаний защищаемого объекта.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является виброзащитное устройство, выполненное в виде тонкостенной замкнутой цилиндрической оболочки с поперечной гофрировкой (сильфона), армированной наружными металлическими профильными кольцами, размещенными в углублениях гофров между их гребнями (см. Л.Е. Андреева. Упругие элементы приборов. - М., 1962, с.329-330 [3]), принятое за прототип.

Данное устройство обладает высокой устойчивостью к перегрузочным давлениям при вибрационных воздействиях и при частичном заполнении сильфона демпфирующей жидкостью обеспечивает диссипацию (рассеивание) энергии колебаний за счет внутреннего трения демпфирующей среды в сильфоне и ударного взаимодействия профильных колец.

Однако устройство также не обеспечивает эффективную виброзащиту объекта вследствие невозможности автоматической отстройки сильфона от возникающих резонансных режимов колебаний защищаемого объекта.

Сущность изобретения заключается в создании виброзащитного устройства, способного автоматически отстраиваться от резонансных режимов колебаний путем перестройки своей упругой системы за счет введения в конструкцию релейных магнитных элементов, осуществляющих скачкообразное изменение жесткости системы при заданных амплитудах резонансных колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброзащиты и увеличение надежности работы виброзащитного устройства при значительных вибрационных перегрузках.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном виброзащитном устройстве, включающем тонкостенную замкнутую цилиндрическую оболочку с поперечной оболочкой (сильфон), армированную наружными металлическими профильными кольцами, размещенными в углублениях гофров между их гребнями, и частично заполненную демпфирующей средой, металлические профильные кольца выполнены в виде аксиально намагниченных постоянных магнитов различной толщины с обращенными друг к другу разноименными полюсами, а в качестве демпфирующей среды использована ферромагнитная жидкость.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображено предлагаемое виброзащитное устройство, общий вид, с центральным поперечным разрезом.

Виброзащитное устройство содержит тонкостенную замкнутую цилиндрическую оболочку с поперечной гофрировкой (сильфон) 1, соединенную донной частью с неподвижным основанием 2, а верхней частью - с рабочей плитой 3 для установки виброизолируемого объекта 4. Наружная поверхность сильфона 1 армирована металлическими профильными кольцами 5, размещенными в углублениях гофров между их гребнями. При этом металлические профильные кольца 5 выполнены в виде аксиально намагниченных постоянных магнитов различной толщины с обращенными друг к другу разноименными полюсами, а внутренняя полость сильфона 1 частично заполнена демпфирующей средой, в качестве которой использована ферромагнитная жидкость 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При малой интенсивности колебаний объекта 4 на плите 3 все постоянные магниты (профильные кольца) 5 разделены друг с другом осевыми зазорами различной ширины вследствие различной толщины магнитов 5, при этом амплитуда осевых колебаний магнитов 5 меньше величины данных зазоров, естественно, что осевые колебания магнитов 5 определяются осевыми перемещениями сильфона 1 при его продольных колебаниях вместе с объектом 4. В этом случае динамическая характеристика сильфона 1 характеризуется определенным спектром собственных частот, а демпфирование малых колебаний объекта 4 осуществляется за счет трения демпфирующей жидкости 6 о внутреннюю поверхность сильфона 1 и сил магнитного взаимодействия при относительных смещениях данной жидкости 6 и также движущихся магнитов 5. При возникновении резонансных колебаний объекта 4 на плите 3 и сильфоне 1 на одной из собственных частот скачком возрастают амплитуды осевых колебаний сильфона 1. Сразу же взаимодействуют, то есть притягиваются друг к другу в осевом направлении либо одна пара магнитов 5 с самой малой величиной зазора между ними, либо сразу несколько пар постоянных магнитов 5, обращенных друг к другу разноименными полюсами. Такое взаимодействие приведет к скачкообразному выключению из работы соответствующего участка сильфона в осевом направлении, соответственно к увеличению осевой жесткости сильфона 1 и смещению в сторону увеличения всего спектра собственных частот упругой системы объект 4 - плита 3 - сильфон 1. Это намерение спектра частот приведет к мгновенному срыву резонансного режима, то сеть к автоматической отстройке виброзащитного устройства от возникшего резонансного режима. После срыва резонансного режима упругая система сильфона 1 характеризуется его последним состоянием с притянутой друг к другу парой (или несколькими парами) магнитов 5. Повторное возникновение резонансного режима будет сопровождаться либо дополнительным взаимодействием еще одной пары магнитов 5, либо, наоборот, размыканием ранее вошедшей в контакт пары, в любом случае это приведет к новому скачкообразному изменению жесткости сильфона 1 в осевом направлению и соответственно к новому срыву возникшего резонансного режима колебаний.

Очевидно, что предложенное виброзащитное устройство, имея предельно простую конструкцию, за счет автоматического срыва резонансных режимов обеспечивает повышенную эффективность виброзащиты. Кроме того, за счет исключения значительных резонансных вибрационных нагрузок на сильфон при срыве резонансных режимов, увеличения жесткости сильфона при взаимодействий магнитов и выключения части рабочих зон сильфона при резонансных режимах предложенное устройство обладает высокой устойчивостью к перегрузкам и имеет повышенную надежность.

Формула изобретения

Виброзащитное устройство, содержащее тонкостенную замкнутую цилиндрическую оболочку с поперечной гофрировкой - сильфон, армированную наружными металлическими профильными кольцами, размещенными в углублениях гофров между их гребнями, и частично заполненную демпфирующей средой, отличающееся тем, что металлические профильные кольца выполнены в виде аксиально намагниченных постоянных магнитов различной толщины с обращенными друг к другу разноименными полюсами, а в качестве демпфирующей среды использована ферромагнитная жидкость.

РИСУНКИ

Рисунок 1