Виброуспокоитель горизонтальных колебаний



Виброуспокоитель горизонтальных колебаний
Виброуспокоитель горизонтальных колебаний

 


Владельцы патента RU 2475659:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению. Виброуспокоитель содержит регулируемое упругодемпфирующее устройство с упорными фланцами и буфером между ними и регулируемую составную тягу. Составная тяга содержит ведущую и ведомую части, удлиненную гайку с контргайками. Ведущая часть тяги соединена с источником вибрации, а ведомая - с подвижным упорным фланцем. Демпфирующее устройство выполнено из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе, концы которых направлены к периферии упорных фланцев и закреплены прижимными кольцами. Упругий элемент выполнен из пружин с регулируемыми средствами, состоящими из тарелок и винтов с контргайками. Достигается вибрационная защита в широком диапазоне эксплуатационных частот и возможность регулирования упругих и демпфирующих характеристик виброуспокоителя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к виброуспокоителям горизонтальных колебаний и может быть использовано в любой области, например в судостроении, авиастроении, атомной энергетике, энергомашиностроении, автомобилестроении для защиты различных объектов от вибрации, ударов и сотрясений.

Известны виброуспокоители, например упоры, описанные в Югославском журнале «BRODOGRANDIA XXX» №5 за 1982 год, с.263 [1].

Недостатки упоров:

1. Сила предварительного натяжения в прутке во время работы двигателя не регулируется (механические упоры);

2. Сложность конструкции, высокая стоимость изготовления и эксплуатации (гидравлический упор);

3. Недостаточная приспособляемость к деформациям судовой конструкции и узкий диапазон регулировки жесткости, а в случае аварии такие упоры не сохранят двигатель от повреждения (фрикционный упор).

Известен также виброуспокоитель - упор поперечного крепления верхней части двигателя по патенту РФ №2047505, кл. В60К 5/12, F16F 7/14, 1995 г. [2], содержащий тягу из двух швеллеров, которая одним концом через две пары фрикционных пластин, вибродемпфирующий элемент, выполненный в виде втулки, установленной в проушину с помощью крепежных средств, соединяется с двигателем, а другим концом - с платформой (пиллерс, шпангоут и т.д.) конструкции. Последний отличается от первого тем, что вместо отверстий, выполненных в узлах, выполнены пазы.

Вибродемпфирующие втулки, установленные в отверстия проушин, создают акустические барьеры (мостики) между проушинами и шпильками крепления узла - фрикционного элемента с тягой упора.

Чувствительный узел, например, со стороны двигателя, главным образом, способствует уменьшению амплитуд низко- и среднечастотных вибраций, а со стороны крепления к платформе, во-первых, позволяет упору приспособляться к деформациям корпуса судна и, во-вторых, предотвращает повреждение двигателя в случаях аварии судна. Сила трения регулируется стягиванием болта.

Недостатками упора являются:

1. Неуниверсальность по применению для других двигателей;

2. Ограниченный диапазон регулирования;

3. Работоспособность только в поперечном направлении, ограниченном возможностью деформации;

4. Низкая способность по обеспечению эффективности противоударной защиты;

5. Снижение вибрации в узком диапазоне эксплуатационных частот.

Изобретение направлено на усовершенствование известных виброуспокоителей горизонтальных колебаний (далее виброуспокоитель) верхней части двигателя внутреннего сгорания.

Техническим результатом данного изобретения являются:

1. Возможность варьирования и регулировки упругих и демпфирующих характеристик виброуспокоителя;

2. Пространственность работы упругих и демпфирующих элементов виброуспокоителя, то есть работа на сжатие, растяжение, сдвиг, излом и кручение;

3. Обеспечение одновременно как виброизолционной, так и противоударной защиты, то есть уменьшение воздействия на источник вибрации, например судовой двигатель ударных сотрясений, приходящих от корпуса судна;

4. Эффективность вибрационной защиты в широком диапазоне эксплуатационных частот (многочастотность виброуспокоителя).

Указанные отличительные особенности достигаются тем, что:

1. Виброуспокоитель содержит регулируемое упругодемпфирующее устройство с буфером и регулируемую составную тягу;

2. Составная тяга содержит ведущую и ведомую части, удлиненную гайку с контргайками, при этом ведущая часть соединена с одной стороны с источником вибрации, а с другой - с удлиненной гайкой, ведомая часть тяги с одной стороны соединена с удлиненной гайкой, а с другой стороны - с подвижным упорным фланцем упругодемпфирующего устройства;

3. Упругодемпфирующее устройство состоит из демпфирующего и упругого элементов;

4. Демпфирующее устройство выполнено из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси упругодемпфирующего устройства, концы которых направлены и закреплены непосредственно или прижимными кольцами к периферии его опорных фланцев;

5. Упругий элемент выполнен из пружин с регулируемыми средствами, состоящими из тарелок, винтов с контргайками.

При этом упомянутый упругий элемент упругодемпфирующего устройства выполнен: из цилиндрических, или конических, или концентрических пружин; комбинированным из цилиндрических одинарных и концентрических пружин; комбинированным из цилиндрических одинарных, концентрических и конических пружин в различных сочетаниях; с различными диаметрами проволок, количеством и шагами витков.

Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид виброуспокоителя, а на фиг.2 - вид виброуспокоителя сверху - по А-А (на фиг.1).

Обозначения деталей и узлов

Фиг.1 - Общий вид виброуспокоителя.

Фиг.2 - Вид виброуспокоителя сверху - по А-А (на фиг.1).

1 - ведущая часть составной тяги;

2 - ведомая часть составной тяги;

3 - удлиненная гайка;

4, 5 - контргайки;

6 - фланец ведомой части составной тяги;

7 - средство крепления тяги к источнику вибрации, например верхней части двигателя за турбокомпрессором;

8 - источник вибрации;

9 - корпусная конструкция или набор (пиллерс, шпангоут и т.д.);

10 - средство крепления ведомой части составной тяги к упругодемпфирующему устройству;

11 - упругий элемент, выполненный из пружин с регулируемыми средствами (16, 19, 20);

12 - демпфирующий элемент, выполненный из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси упругодемпфирующего устройства;

13 - подвижный фланец;

14 - неподвижный фланец;

15 - неподвижные опорные тарелки;

16 - подвижные опорные тарелки;

17 - прижимное кольцо;

18 - винты;

19 - регулировочный винт пружины 11;

20 - контргайка регулировочного винта 19;

21 - средство крепления неподвижного фланца 14 упругодемпфирующего устройства;

22 - буфер.

Отверстия, каналы, резьбы и т.п.

В - сварка, или литье, или прессование;

С, D - концы демпфирующего канатного элемента 12;

Е - кольцевая поверхность неподвижного фланца;

F, G - полукруглые радиальные пазы;

Н - радиальные отверстия, в которых установлены концы С тросовых элементов 12 и закреплены сваркой В или литьем, или прессованием;

J, K - правая резьба на ведущей 1 части составной тяги и левая резьба на ведомой 2 части составной тяги;

М-N - ось пружин 11;

0 - углубление тарелки 16 пружины 11.

Виброуспокоитель горизонтальных колебаний содержит регулируемое упругодемпфирующее устройство с буфером и регулируемую составную тягу.

Составная тяга содержит ведущую 1 и ведомую 2 части, удлиненную гайку 3 с контргайками 4, 5, при этом ведущая часть 1 соединена с одной стороны крепежным средством 7 с источником вибрации 8, а с другой - с удлиненной гайкой 3, ведомая часть тяги 2 с одной стороны соединена с удлиненной гайкой 3, а с другой стороны - с подвижным упорным фланцем 13 упругодемпфирующего устройства.

Упругодемпфирующее устройство состоит из упругого 11 и демпфирующего 12 элементов, подвижного 13 и неподвижного 14 упорных фланцев. Неподвижный упорный фланец непосредственно упирается в корпусную конструкцию или в набор 9 (пиллерс, шпангоут и т.д.).

Упругий элемент 11 выполнен из пружин с регулируемыми средствами, состоящими из подвижных 15 и неподвижных 16 тарелок, винтов 19 с контргайками 20. Неподвижный упорный фланец 14 крепится к корпусной конструкции или набору 9 (пиллерс, шпангоут и т.д.) с помощью крепежного средства 21.

Демпфирующий элемент 12 выполнен из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси упругодемпфирующего устройства, концы В, D которых направлены и закреплены непосредственно или прижимными кольцами 17 к периферии его опорных фланцев 13, 14. Между упорными фланцами 13 и 14 расположен буфер 22.

Упомянутый упругий элемент 11 упругодемпфирующего устройства выполнен из цилиндрических, или конических, или концентрических пружин; комбинированным из цилиндрических одинарных и концентрических пружин; комбинированным из цилиндрических одинарных, концентрических и конических пружин в различных сочетаниях; с различными диаметрами проволок, количеством и шагами витков.

Упорные фланцы 13, 14 могут быть выполнены с кольцевой поверхностью Е или и полукруглыми радиальными пазами F, число которых равно количеству отрезков троса, и соответствующим прижимным кольцом 17 с радиальными пазами G или с радиальными отверстиями Н, в которых установлены концы С тросовых элементов 12 и закреплены сваркой В, или прессованием, или литьем.

Концы D в пазах F, G на фиг.1 закреплены прижимным кольцом 17 и винтами 18.

Предварительное регулирование характеристик виброуспокоителя осуществляется с помощью тяги, для чего тяга выполнена составной с правой и левой резьбовой нарезкой на противоположных концах J, K, которые жестко соединены и фиксированы удлиненной гайкой 3 и контргайками 4, 5, а тачная регулировка - с помощью регулирующих средств 16, 19, 20 пружины 11.

Винты 19 установлены в резьбовых отверстиях, расположенных по осям M-N пружин 11. Положение тарелки 16 фиксируется торцом винта 19 в углублении 0.

На фиг.1, 2 изображены, например, восемнадцать отрезков троса 12 и столько же пружин 11. В вибродемпфирующем устройстве конструктивно объединены упругие пружины 11 и демпфирующие - тросовые 12 элементы.

По сравнению с резиновыми упругими элементами пружинные обладают значительно большим ресурсом работы, их упругие характеристики меньше зависят от внешних условий (температуры, влажности и т.п.), имеют широкий диапазон жесткости, не способны к деформациям ползучести, однако не обладают демпфирующим эффектом. Эффект демпфирования обеспечивают тросовые элементы 12. Рабочие части отрезков троса обладают требуемой несущей способностью и большим демпфированием. В процессе нагружения они испытывают деформации изгиба, кручения и сжатия. Хорошо противостоят вибрационным и линейным перегрузкам, выдерживают многократные удары высокой интенсивности длительностью 0,05-0,1 с. Имеют поглощающую способность, близкую к пружинам, а по рассеивающей - превосходят МР (металлическая резина). С увеличением массы защищаемого объекта или амплитуды возмущения резонансная частота тросовых элементов 12 и вибродемпфирующего устройства в целом уменьшается.

Таким образом, сочетание в вибродемпфирующем устройстве двух типов (пружины - трос) элементов способствует обеспечению суммарного эффекта устройства. Другая важная особенность заключается в возможности регулировки характеристик не только благодаря предусмотренной составной конструкции тяги, но главное в возможности регулировки натяжения упругих элементов, особенно пружин 11. Кроме того, благодаря возможности размещения достаточно большого количества пружин 11 между опорными фланцами 13, 14, часть из них может быть установлена без натяжения, а часть с натяжением, или все без натяжения, или все с натяжением и т.д. при условии соблюдения симметричности нагружения по кругу.

Последняя особенность позволяет существенно изменить: во-первых, характеристики виброуспокоителя, во-вторых, обеспечить его работу для различных объектов в зависимости от характера работы их в условиях эксплуатации: состояния, например, моря, поведения судна (крен, дифферент, ударные явления, при ледовых условиях, штормах и т.д.).

Исходя из этих особенностей виброуспокоитель обеспечивает нормальную и безаварийную работу судового дизеля (главного или вспомогательного).

Возможность регулировки элементами 3, 4, 5 тяги 1, 2 и 19, 20 позволяет обеспечивать достижение оптимального эффекта работы виброуспокоителя для конкретного режима и условия эксплуатации, а также возможность применения этого же упора для других двигателей или любых других объектов с аналогичной проблемой без существенных - особых переделок.

Если упор предусмотрен только с одной стороны дизеля, то предпочтительно в некоторых случаях использование двух виброуспокоителей. Целесообразность этого варианта заключается в том, что при вибросмещениях, направленных к двигателю, упругодемпфирующее устройство слева от корпусной конструкции 9 работает относительно пассивно, т.е. уменьшается натяжение пружин 11 или пружины разгружаются, а тросовые элементы «выпрямляются», в то время как упругодемпфирующее устройство справа включается активно в работу, т.е. происходит сжатие пружин 11 и тросовых отрезков 12.

При вибросмещениях, направленных от двигателя, происходит обратный механизм действия, чем и обеспечивается более эффективное виброгашение. Если упор предусмотрен с двух сторон дизеля, то для каждого упора предусматривается одно упругодемпфирующее устройство.

При работе двигателя колебательная энергия через тяги 1, 2 с элементами 3, 4, 5 отражается пружинами 11, а необратимое превращение энергии механических колебаний за счет гистерезисного трения в тепло - упругими тросовыми элементами 12.

Для проверки эффективности регулировки упругодемпфирующего устройства и тяги в целом можно использовать, например, электронный или механический виброметры. Последний, как обычно, на каждом судне имеется, и обслуживающий персонал применяет их для контроля вибрационного состояния дизельной или иной судовой установки.

Буфер 22 упругодемпфирующего устройства (фиг.1) обеспечивает одновременно как вибрационную, так и противоударную защиту.

Упругодемпфирующее устройство в отдельности может быть также использовано в качестве боковых и торцевых упоров подмоторных рам, например, дизель-генераторов, а также опорных виброизоляторов в любой области техники.

Источники информации

1. «BRODOGRANDIA XXX» №5 за 1982 год, с.263 (Югославский журнал).

2. Упор поперечного крепления верхней части двигателя. Патент РФ №2047505, кл. В60К 5/12, F16F 7/14, 1995 г. (прототип).

1. Виброуспокоитель горизонтальных колебаний, характеризующийся наличием регулируемых упругодемпфирующего устройства и составной тяги, содержащей ведущую и ведомую части, удлиненную гайку с контргайками, при этом ведущая часть соединена с одной стороны с источником вибрации, а с другой - с удлиненной гайкой, ведомая часть тяги с одной стороны соединена с удлиненной гайкой, а с другой стороны - с подвижным упорным фланцем упругодемпфирующего устройства, состоящего из демпфирующего элемента, выполненного из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси упругодемпфирующего устройства, концы которых направлены и закреплены непосредственно или прижимными кольцами к периферии его упорных фланцев, и упругого элемента, выполненного из пружин с регулируемыми средствами, состоящими из тарелок и винтов с контргайками, при этом между упорными фланцами расположен буфер.

2. Виброуспокоитель по п.1, характеризующийся тем, что упомянутый упругий элемент упругодемпфирующего устройства выполнен из цилиндрических, или конических, или концентрических пружин.

3. Виброуспокоитель по п.1, характеризующийся тем, что упомянутый упругий элемент выполнен комбинированным из цилиндрических одинарных и концентрических пружин.

4. Виброуспокоитель по п.1, характеризующийся тем, что упомянутый упругий элемент выполнен комбинированным из цилиндрических одинарных, концентрических и конических пружин в различных сочетаниях.

5. Виброуспокоитель по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что пружины упомянутого упругого элемента выполнены с различными диаметрами проволок, количеством и шагами витков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты объектов от ударных воздействий. .

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты объектов от ударных воздействий. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к средствам защиты от вибрации, ударов и сотрясений. .

Изобретение относится к средствам защиты от вибраций объектов тяжелого машиностроения. .

Изобретение относится к средствам защиты от вибрации, ударов, сотрясений. .

Изобретение относится к виброизолирующим устройствам, основанным на принципе упругой деформации, и предназначено для защиты различных объектов - зданий, оборудования, приборов от импульсного, ударного и вибрационного воздействия, являющегося следствием землетрясений, ударов и стационарных колебаний.

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации. .

Изобретение относится к средствам защиты от ударов и вибрации. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным машинам возвратно-поступательного или ударного действия для различных технологических операций, например ударное вибропрессование, клеймение, разрушение строительных материалов при выполнении строительных и монтажных работ. Технический результат состоит в повышении надежности за счет предохранения узлов электромагнитного двигателя от динамических нагрузок вследствие отклонений от рабочих режимов, нарушающих цикличность его работы. Двигатель возвратно-поступательного движения содержит корпус, магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, направляющую трубу с размещенным в ней бойком для передачи ударного воздействия на рабочий инструмент. Упругий элемент механически связан с промежуточным телом, массой больше массы бойка. Промежуточное тело выполнено с упорной поверхностью, обращенной в сторону бойка. Между промежуточным телом и бойком установлен дополнительный упругий элемент, взаимодействующий через упорную поверхность с промежуточным телом. Дополнительный упругий элемент установлен с возможностью взаимодействия через образованную упорную поверхность с промежуточным телом с упругим элементом и обеспечивает режим свободных колебаний механической системы. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным ударным машинам с возвратно-поступательным движением рабочих органов для выполнения различных технологических операций при импульсной обработке материалов. Технический результат состоит в повышении производительности при одновременном увеличении надежности при обработке материала с различной степенью твердости или при потере контакта рабочего инструмента с обрабатываемой средой. Двигатель содержит немагнитный корпус, выполненный заодно с устройством крепления хвостовика рабочего инструмента, расположенные внутри немагнитного корпуса магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, внутри направляющей втулки размещен боек с возможностью взаимодействия с хвостовиком рабочего инструмента и подпружиненным буфером. С противоположной буферу стороны к магнитопроводу примыкает жестко связанное с ним устройство крепления хвостовика, выполненное в виде полого цилиндра, внутри которого с возможностью осевого перемещения установлен демпфирующий сердечник, подпружиненный в сторону бойка упругим элементом. В центре демпфирующего сердечника выполнено сквозное отверстие, диаметр которого обеспечивает свободное вхождение хвостовика, выступающего относительно сердечника в сторону бойка на расстоянии x. В начальном положении расстояние x между обращенными в сторону бойка торцевыми поверхностями демпфирующего сердечника и хвостовика равно амплитуде колебаний последнего. 1 ил.

Изобретение относится к гашению колебаний в ручных электрических машинах. Ручная машина имеет устройство виброгашения, содержащее первый виброгаситель, имеющий первое направление виброгасящего действия, и второй виброгаситель, имеющий второе направление виброгасящего действия. Первое направление виброгасящего действия первого виброгасителя ориентировано по существу параллельно второму направлению виброгасящего действия второго виброгасителя. Собственная частота колебаний первого виброгасителя отличается от собственной частоты колебаний второго виброгасителя. Указанные виброгасители расположены друг за другом вдоль направления виброгасящего действия. В результате обеспечивается компактное размещение устройств виброгашения в ручной машине и эффективное виброгашение при ее эксплуатации. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гашению колебаний в ручных электрических машинах. Ручная электрическая машина содержит приводное устройство, ударный механизм, создающий колебания вдоль линии его действия, и динамический виброгаситель для уменьшения этих колебаний. Динамический виброгаситель содержит подвижный инерционный элемент, имеющий степень свободы движения, которая образует с линией действия ударного механизма отличный от нуля угол и соответствует поперечному движению. Инерционный элемент установлен на оси динамического виброгасителя, которая наклонена к линии действия ударного механизма под отличным от нуля углом. В результате увеличивается эффективность подавления виброколебаний в ручных электрических машинах. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 18 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению. Демпфер содержит магнитную систему с чередующейся полярностью, состоящую из кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и ферромагнитных полюсных дисковых колец. Во внутренней цилиндрической полости, заполненной магнитной жидкостью, расположен инерционный подвижный элемент из магнитопроводящего материала, соединенный через упругие элементы с нижней и верхней крышкой. Магнитная система размещена между немагнитных дисковых колец, стянута элементами крепления, размещенными в соосных отверстиях верхней и нижней крышек, и снабжена съемными шунтирующими элементами из ферромагнитного материала, расположенными между полюсных дисковых колец. Внешние диаметры полюсных дисковых колец и немагнитных дисковых колец одинаковые и больше внешнего диаметра кольцевого постоянного магнита, но меньше диаметра крышек. На внутренней цилиндрической поверхности каждого немагнитного дискового кольца выполнена кольцевая канавка, в которую помещены сферические тела качения. Верхняя крышка соединена со штоком. В демпфере по второму варианту шунтирующий элемент выполнен в виде втулки из ферромагнитного материала и соединен с нижней крышкой посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения. Достигается усиление эффекта демпфирования, возможность настройки параметров демпфирующего устройства и исключение утечек магнитной жидкости. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению. Способ уменьшения естественных вибраций детали заключается в следующем. Определяются вибрационные характеристики детали. В местах с амплитудами вибраций, превышающими предварительно заданное предельное значение, локально крепится демпферный элемент. Демпферный элемент представляет собой многослойный клейкий элемент с несущим слоем (1.1) и самоклеющейся демпфирующей массой (1.2) и применяется для осуществления указанного выше способа. Достигается уменьшение естественных вибраций деталей. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Система содержит устройство для подавления вибрации. Устройство содержит первую балку, вторую балку и вязкоупругий материал. Первая балка содержит первую концевую установочную часть и первую концевую периферийную часть, содержащую регулируемый груз. Первая балка выполнена с возможностью вибрации с частотой колебаний конструкции, поддерживающей первую балку в первой концевой установочной части. Вторая балка содержит вторую концевую установочную часть и вторую концевую периферийную часть, содержащую кольцо, размещенное вокруг первой балки. Вязкоупругий материал размещен между первой балкой и кольцом и выполнен с возможностью подавления энергии колебаний при вибрации первой балки. Система по второму варианту содержит трубчатый элемент и устройство для подавления вибрации. Устройство содержит L-образную балку, соединенную с трубчатым элементом. Достигается расширение арсенала технических средств. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх