Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты от вибраций различных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что динамический самонастраивающийся гаситель колебаний содержит соединенный с защищаемым объектом жесткий стержень, ориентированный вдоль направления колебаний, и прикрепленный перпендикулярно к стержню упругий элемент с установленной на нем с возможностью относительного смещения и фиксации массой. Участок на свободном конце упругого элемента выполнен в виде резьбового вала. Масса выполнена в виде навернутой на вал гайки с шероховатой наружной цилиндрической поверхностью. На защищаемом объекте по разные стороны от гайки в касательных к боковой поверхности гайки плоскостях жестко установлены две пластины, на обращенные к гайке поверхности которых нанесены слои щетины, введенные в контакт с гайкой. Образующие слои элементы - щетинки ориентированы наклонно к общей нормали для пластины и боковой поверхности гайки, с взаимно противоположным направлением наклона в каждом слое. Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение ее функциональных возможностей. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты от вибраций различных объектов.

Известны динамические гасители колебаний объекта, содержащие массу и упругий элемент с отверстием для крепления упругого элемента к объекту и с прорезями в форме дуги окружности, спирали и т.п. для крепления массы к упругому элементу /см. а.с. СССР №1778389, кл. F 16 F 15/06, 1978 [1]; патент РФ №2016286, кл. F 16 F 15/06, 1998 [2]/.

Недостатками данных устройств являются сравнительная сложность конструкции, а главное - ручной характер настройки на заданную частоту гашения, отсутствие автоматизации процесса настройки.

Известен также динамический гаситель колебаний, содержащий соединенный с защищаемым объектом упругий стержень и массу, установленную на стержне с возможностью осевого перемещения и фиксации /см. а.с. СССР №1490344, кл. F 16 F 15/00, 1987 [3]/.

Недостатками данного динамического гасителя также являются сложность регулировки, отсутствие возможности автоматизации процесса настройки гасителя на заданную частоту.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является динамический самонастраивающийся гаситель колебаний, содержащий соединенный с защищаемым объектом промежуточный элемент, ориентированный вдоль направления колебаний и выполненный в виде вала, вращаемого синхронно с валом привода амортизируемой машины, а также грузы и упругие элементы, связывающие грузы с промежуточным элементом /см. а.с. СССР №409029, кл. F 16 F 15/10, 1973 [4]/; и принятый за прототип.

Недостатками данного устройства - прототипа являются предельно ограниченные функциональные возможности и значительная сложность конструкции. Первое объясняется возможностью практического использования гасителя только для амортизации машин, содержащих вращающие элементы /валы/ привода. Второе объясняется наличием вращающихся масс с упругими элементами, узлами их крепления и т.п. В случае отсутствия в амортизируемых машинах вращающихся элементов введение специальных механизмов вращения для настройки гасителя ввиду резкого усложнения конструкции делает данное устройство практически нецелесообразным.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства динамического гасителя колебаний, обеспечивающего режим автоматической настройки на заданную частоту гашения за счет однонаправленного перемещения массы гасителя непосредственно под действием паразитных колебаний защищаемого объекта.

Технический результат - упрощение конструкции и расширение ее функциональных возможностей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном самонастраивающемся гасителе колебаний, включающем соединенный с защищаемым объектом жесткий стержень, ориентированный вдоль направления колебаний, и прикрепленный перпендикулярно к стержню упругий элемент с установленной на нем с возможностью относительного смещения и фиксации массой, особенность заключается в том, что участок на свободном конце упругого элемента выполнен в виде резьбового вала, масса выполнена в виде навернутой на вал гайки с шероховатой наружной цилиндрической поверхностью, а на защищаемом объекте по разные стороны от гайки в касательных к боковой поверхности гайки плоскостях жестко установлены две пластины, на обращенные к гайке поверхности которых нанесены слои щетины, введенные в контакт с гайкой, при этом образующие слои элементы /щетинки/ ориентированы наклонно к общей нормали для пластин и боковой поверхности гайки, причем, с взаимно противоположным направлением наклона в каждом слое.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний содержит соединенный с защищаемым объектом 1 жесткий стержень 2, ориентированный вдоль направления колебаний, прикрепленный перпендикулярно к стержню 2 упругий элемент 3, участок на свободном конце которого выполнен в виде резьбового вала 4. На валу 4 установлена масса с возможностью относительного смещения и фиксации в заданном положении, для чего масса выполнена в виде навернутой на вал 4 гайки 5 с шероховатой наружной цилиндрической поверхностью, а на резьбовую поверхность вала 4 нанесен слой фиксирующего материала. На защищаемом объекте 1 по разные стороны от гайки 5 в касательных к боковой поверхности гайки 5 плоскостях жестко установлены две пластины 6, 7, на обращенные к гайке 5 поверхности которых нанесены слои щетины 8, 9 /щетки/, введенные в контакт с боковой поверхностью гайки 5, при этом образующие слои 8, 9 элементы /щетинки/ ориентированы наклонно к общей нормали для пластин 6, 7 и боковой поверхности гайки 5, причем, с взаимно противоположным направлением наклона в каждом слое. Так, например, как показано на фиг.2, в слое 8 на пластине 6 щетинки ориентированы с наклоном к нормали вверх, а в слое 9 на пластине 7 - вниз. Упругий элемент 3 выполнен в виде плоской металлической пружины с горизонтальной ориентацией плоскости. Шероховатая наружная поверхность гайки 5 выполнена в виде накатки, параллельной образующим цилиндрической поверхности. В качестве фиксирующего материала на резьбе вала 4 использована медленно твердеющая контровочная смесь, в частности, грунтовка ОКА-070. Материал наносится на вал 4 в жидком состоянии, обеспечивает малое трение в резьбе при движении по ней гайки 5, долго не отвердевает, позволяя провести процесс регулировки, после чего надежно фиксирует гайку 5 на валу 4, а с другой стороны, в случае необходимости, допускает возможность снятия и проведения перерегулировки. Слои 8, 9 могут быть выполнены из обычной щетины, применяемой для одежных щеток. В случае значительных размеров конструкции, то есть увеличения массы гайки 5 и необходимости создания более значительных вращающих моментов для движения гайки 5 по резьбе, щетки 8, 9 могут быть выполнены из упругой стальной проволоки. При этом закрепление щетинок на подложке с заданным углом наклона не вызывает никаких технологических трудностей.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Гайку 5 выводят по резьбе вала 4 в крайнее положение /при правой резьбе на валу 4 и указанном на фиг.2 наклоне щеток 8, 9 гайку 5 смещают максимально вправо, при противоположном наклоне щеток 8, 9 гайка 5 максимально наворачивается на вал 4 - крайнее левое на фиг.1 положение/, нанеся предварительно на резьбовую поверхность вала 4 жидкий фиксирующий материал. Далее, с помощью источника возмущений с регулируемой частотой возмущений возбуждают резонансные колебания защищаемого объекта 1 в вертикальном направлении, характеризуемые максимальной амплитудой колебаний объекта 1. Очевидно, что в полупериод колебаний, когда объект 1 движется вверх, левые на фиг.2 щетки 8 на пластине 6 вращают гайку 5 в направлении по часовой стрелке на фиг.2, при этом правые щетки 9 на пластине 7 проскальзывают относительно поверхности гайки 5. Во второй полупериод колебаний при движении объекта 1 вниз наоборот правые щетки 9 вращают гайку 5 опять по часовой стрелке, а левые щетки 8 проскальзывают по гайке 5. В результате происходит постепенное перемещение гайки 5 по резьбе вала 4 справа налево на фиг.1. В момент настройки гасителя на заданную частоту, сопровождающийся резким скачкообразным уменьшением амплитуды колебаний защищаемого объекта 1, подаваемое на объект 1 внешнее возбуждение мгновенно снимается, гайка 5 остается на валу 4 в конечном по времени положении, где и выдерживается до застывания фиксирующего материала.

Очевидно, что далее во время работы объекта 1 зафиксированная гайка 5 находится все время в контакте с элементами щеток 8, 9, при этом в результате относительных колебаний гайки 5 на упругом элементе 3 и щеток 8, 9 происходит интенсивная диссипация энергии колебаний /демпфирование/, обеспечивающее работу гасителя в наиболее эффективном режиме. Следует отметить, что при настройке гасителя на резонансную частоту происходят не только колебания объекта 1 со щетками 8, 9 /см. выше/, но и противофазные встречные колебания гайки 5 на упругом элементе 3 относительно щеток 8, 9. Очевидно, что такие колебания только увеличивают скорость относительных смещений боковой поверхности гайки 5 и щеток 8, 9, то есть увеличивают интенсивность поворота гайки 5 по резьбе. Также следует отметить, что при ограничении места при установке объекта 1, отсутствии необходимости в демпфировании и т.п. предусмотрена возможность зажатия пластин 6, 7 в объекте 1 в процессе настройки гасителя, с дальнейшим их устранением в процессе эксплуатации.

Предложенное устройство имеет простую конструкцию, очень простую регулировку и отличается предельно широкими функциональными возможностями. Последнее объясняется тем, что устройство может быть установлено практически на любом типе объектов, независимо от наличия или отсутствия на них вращающих приводных узлов, а также позволяет автоматизировать такую трудоемкую операцию, как процесс настройки гасителя, носящую в ряде случаев полностью ручной характер.

Формула изобретения

Динамический самонастраивающийся гаситель колебаний, содержащий соединенный с защищаемым объектом жесткий стержень, ориентированный вдоль направления колебаний, и прикрепленный перпендикулярно к стержню упругий элемент с установленной на нем с возможностью относительного смещения и фиксации массой, отличающийся тем, что участок на свободном конце упругого элемента выполнен в виде резьбового вала, масса выполнена в виде навернутой на вал гайки с шероховатой наружной цилиндрической поверхностью, а на защищаемом объекте по разные стороны от гайки в касательных к боковой поверхности гайки плоскостях жестко установлены две пластины, на обращенные к гайке поверхности которых нанесены слои щетины, введенные в контакт с гайкой, при этом образующие слои элементы - щетинки ориентированы наклонно к общей нормали для пластины и боковой поверхности гайки, с взаимно противоположным направлением наклона в каждом слое.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2