Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления

 

<1,742735

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Социалистических

Республик

1

Г (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) За я влево 30.06.77 (21) 2501266/18-10 с присоединением заявки Ж (28 }П риоритет— (5I)M. Кл.

G 01 19/02

Гооударотевииый комитет (51) р ДK 531.787 (088.8) hD делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 25.06.80. Бюллетень J% 23

Дата опубликования описания 25.06.80

И. К. Панфилов, А. А. Шарапов, Г. П. Приказчиков и О. В. Слюсарев (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ

КОЛЕБАНИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроенив,; а именно к технике измерения давления посредством преобразователей, работающих в широком спектре вибрацноыных нагрузок и температур.

Известны преобразователи давления, принцип действия которых основан на преобразовании давления, воспринимаемого чувствительным элементом в изменении сопротивления тензоэлементов, кинематически соединенных с

1О центром чувствительного элемента; обеспечение виброустойчивости таких преобразователей в области высокочастотной вибрации (на основных резонансных частотах преобразователей выше 800 — 1000 Гц) осуществляется за счет

15 амортизации преобразователя виброизолирующей подушкой, выполненной нз композиции эластичного материала и металлической сетки, и расположенной между преобразователем и корпусом, на котором действуют вибрационные нагрузки (1) .

Недостатком преобразователей с указанной системой амортизации является, во-первых, широкая область собственных резонансных

2 частот системы амортизационная подушка— преобразователь (до 250 Гц в диапазоне частот до 600 Гц) с достаточно большим коэффициентом динамичности h = 8 — 10, что приводит к увеличению погрешности преобразователя и разрушению при длительной вибрации, во-вторых, ограниченные возможности по времени эксплуатации н работы в области отрицательных температур, из-за резкого увеличения коэффициента жесткости эластичного материала.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления, выполненное в виде виброизоляторов из упругих элементов, например.из резины или другого эластичного материала большой массы, контактирующих с преобразователем таким образом, что центр тяжести преобразователя по воэможности совпадает с центром упругих сил, развиваемых виброизоляторами (2) .

Недостатками такого устройства с большой массой .упругого материала являются:

3 74273 широкая область собственных резонансны частот, что приводит к совпадению дополнительных резонансных частот преобразователя (ниже основных) с собственными резонансными частотами системы и увеличению погрешности . преобразования; ограниченные возможности эксплуатации в области отрицательных температур, по длительности хранения и длительности воздействия вибрационных нагрузок из-эа изменения коэф- 10 фициента жесткости эластичного материала виб-; роиэоляторов.

Цель изобретения — дальнейшее усовершенствование устройства для повышения виброустойчивости как в области основных резонан- 15 сных частот преобразователей давления (выше

800 — 1000 Гц), так и в области дополнительных резонансных частот (ниже основных).

Резиновые ободы 4 роликов 3 в месте контактирования со скошенными поверхностями 6 имеют выступы глубиной h и устанавливаются с предварительным натягом (деформации 10-15%), а преобразователь 5 давления может смещаться практически на глубину этих выступов.

Натяг обычно регулируется в статических условиях и устанавливается по моменту поворотов роликов 3 относительно контактирующих поверхностей 6 и выбирается, как правило, в пределах 0,02 — 0,1 кгс.см.

В статических условиях (при отсутствии ,вибрации), под действием собственной масси

; преобразователя 5 давления, натяг (деформаПоставленная цель достигается тем, что виброизоляторы выполняются в виде роликов с резиновыми обводами, которые устанавливаются попарно с обоих сторон преобразователя и контактируют со скошенными поверхностями на внешней поверхности преобразователя.

При таком конструктивном исполнении обеспечивается: амортизация (мягкая подвеска} преобразователя относительно корпуса устройства, при которой высокочастотная вибрация практичес30 ки не передается к преобразователю; узкая область собственных частот колебаний системы (постоянство массы и упругих свойств резиновых обводов), что позволяет быстро и эффективно (в собранных узлах) разделить область собственных частот колебаний системы и дополнительных резонансных частот преобразователя; возможность регулировать в широких пределах (до 150 — 200 Гц) области резонансных 4О частот системы за счет изменения величины смещения и натяга преобразователя соответственно относительно корпуса и резиновых обводов, быстрое (при первых циклах вибронагружений) восстановление упругих свойств обво- 4> дов за счет малой массы и толщины (до 1 мм) при совместном воздействии вибраций и температур и после длительного хранения, т.е. обеспечивается виброустойчивость в широком температурном диапазоне после длительного хранения; демпфирование дополнительных резонансных частот преобразователя эа счет инерционных сил смещения роликов относительно преобразователя в диапазоне частот ниже 1000 Гц и, как следствие, малые коэффициенты динамичности h ** 3,5-4.

На фиг. 1 представлена конструкция пред. лагаемого устройства; на фиг. 2 изображено

5 4 место контактирования резиновых обводов со скошенными поверхностями; на фиг. 3 представлен профиль резинового обода в месте контактирования с поверхностями (h — глубина паза на ободе в месте контактирования).

Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления состоит иэ корпуса 1, в котором на осях 2 установлены ролики 3 (например, приборные шарикоподшипники) с резиновыми ободами 4, преобразователя 5 давления, контактирующего своими скошенными поверхностями 6 с ободами 4 роликов 3, выполненного, например, с тензореэистивными элементами 7 и мембранным чувствительным элементом 8.

Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления работает следующим образом.

Преобразователь 5 давления, выполненный, например,с чувствительным элементом 8 и тензореэисторами 7, преобразующий измеряемое давление P в изменении сопротивления тенэорезисторов 7, как правило, имеет основные резонансные частоты колебаний выше

1000 Гц и дополнительные (ниже основных) резонансные колебания ниже 1000 Гц; при действии виброускорений выше 5 — 10g непосредственно на преобразователь 5 последний теряет виброустойчивость, что приводит к увеличению погрешности преобразователя и к его разрушению.

Для обеспечения виброустойчивости преобразователя 5 давления во всем диапазоне частот (как выше 1000 Гц, так и ниже 1000 Гц) и во всех условиях эксплуатации, преобразователь 5 давления устанавливается в корпус 1 устройства на виброизоляторах, которые выполнены в виде роликов 3, снабженных резиновыми ободами 4, установленных в корпусе 1 на осях 2 и расположенных попарно с обоих сторон преобразователя 5 и контактирующих резиновыми ободами 4 со скошенными поверхностями 6 на внешней поверхности преобразователя 5.

5 74 ция) на нижние резиновые ободы 4 несколько: выше, чем на верхние. При действии же вибрационных ускорений преобразователь давления как бы вывешивается между резиновыми ободами, под заданным натягом.

Устанавливается минимум три пары роликов 3 под углом 120 (ролики выполняются в виде шарикоподшипников), которые благодаря наличию зазоров между кольцами и шариками препятствуют прохождению высокочастотной вибрации к преобразователю 5 давления, а резиновые ободы 4 способствуют дальнейшему гашению уровня высокочастотной вибрации.

Собственная частота колебаний системы виброизолятор-преобразователь давления

- сист. выбирается в пределах 100-600 Гц, таким образом соблюдается условие м „ < Ъ е, при котором виброизоляция работает и к преобразователю давления приходят минимально допустимые уровни ускорений, на частотах выше

1000 Гц.

В то же время имеется возможность четко и эффективно, в диапазоне частот ниже .1000 Г . разделить область дополнительных (ниже основных) резонансных частот колебаний упругих элементов преобразователя давления от области собственных частот колебаний системы виброизолятор — преобразователь давления, за счет изменения величины смещения преобразователя 5 давления относительно корпуса 1 и его натяга на резиновых ободах 4, при его закреплении на роликах 3.

Такое конструктивное исполнение обеспечивает, во-первых, узкую область собственных частот колебаний системы с малым коэффициентом динамичности h = 3,5 — 4, во-вторых, 2735 6 возможность регулировать область собственных частот колебаний системы до 200 Гц.

Малая толщина резиновых ободов 4 (до l мм), малые начальные натяги преобразователя 5 давления на ободах 4 (деформация 10 — 15%), инерционные силы смещения роликов 3 относительно кори уса 1 и скошенных поверхностей 6 преобразователя 5, обеспечивают постоянство упругих характеристик виброизоляторов как в области отри. цательных температур, так и в условиях длительного хранения н длительной вибрации.

Например, допустимый уровень вибрационньи ускорений повышается в 3 — 4 раза, время длительного хранения увеличивается в 2 — 3 раза, а допустимое время воздействия вибрации во вмм диапазоне частот увеличивается минимум в 5 — 10 раэ.

Формула изобретения

Устройство для демпфирования колебаний преобразователей давления, содержащее кор пус, внутри которого на упругих виброизоляторах установлен преобразователь давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности гашения высокочастотной вибрации и возможности регулирования диапазона собственных частот колебаний системы, виброизоляторы выполнены в виде роликов с резиновыми ободами, которые расположены попарно с обоих сторон преобразователя и контактируют со скошенными поверхностями на его внешней поверхности, 30

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 456105, кл. F 16 F 13/00, 1975.

2. Иориш 10. И. Виброметрия, М, 1963, 35 с. 623 — б24 (прототип).

742735

Составитель И. Невский

Техред Н.Бабурка

Корректор А. Гриценко

Редактор В. Зарванская

Подписное

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

Заказ 3603/10 Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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