SU1375886A1 - Силоизмерительный амортизатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  виброзащиты различного рода объектов с большой массой и мощностью, а также дл  измерени  составл нщих динамических сил, передаваемых через виброизол торы на фундамент. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет измерени  трех составл ющих сил, передаваемых через каждый виброизол тор, и повышение надежности за счет разгрузки динамометров 6 и устранени  резонансов виброизол торов. Поперечна  жесткость упругих элементов 5 и 11 в дес ть и более раз меньше их продольной жесткости, продольна  жесткость может быть меньше жесткости фундамента не более чем в дес ть раз. Нагрузка на пьезодатчик 8 давлени  в значительной степени меньше нагрузки на динамометр 6. 4 ил. i (Л со СП СХ) 00 OS

Description

Фиг.2

Изобретение относитс  .к машиностроению и может быть использовано дл  виброзащиты различного рода объектов с большой массой и мощностью, а также дл  измерени  составл ющих динамических сил, передаваемых чере виброизол торы на фундамент.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет измерени  трех составл ющих сил, передаваемых через каждый виброизол тор , и повьппение надежности за счет разгрузки динамометров и устранени  резонансов виброизол торов.

На фиг, 1 изображен силоизмери- тельный амортизатор, схема; на фиг. 2 - узел виброизол тора} на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сравнение амплитудно-частот ных характеристик с датчика пульсаций давлени  и динамометра при продольном возбуждении.

Силоизмерительный амортизатор (фиг. 1-3) Содержит виброизол торы 1, присоединенные крьщхками 2 к работающей машине 3 и опорными фланцами 4 к установленным под ними основным упругим элементам 5, а также электромеханические динамометры 6, закрепленные на изолируемом фундаменте 7. Виброизол торы 1 вьтолнены пневматическими и на их опорных фланцах 4 установлены датчики 8 .пульсаций давлени , которые сообщены кана- лами 9 с рабочими камерами 10 виброизол торов 1 и, нар ду с динамометрами 6, выполнены пьезоэлектрическими . В плоскост х опорных фланцев 4 закреплены дополнительные упругие элементы 11, число которых не менее трех на виброизол тор. Эти упругие элементы 11, наравне с установленными под виброизол торами основными упругими элементами 5, которые за- креплены на фундаменте 7, выполнены с продольной жесткостью, меньшей жесткости фундамента не более чем в j дес ть раз, и с поперечной жесткостью, меньшей в дес ть и более раз их продольной жесткости. Упругие элементы 11 закреплены в плоскост х опорных фланцев 4, которые выполнены в виде тонкостенных платформ с ребрами 12 жесткости. Последовательно с дополнительными упругими элементами 11 установлены динамометры 6. Датчики 8 пульсаций давлени  и динамометры 6 подключены к многоканальному ре

10 15

20

25 30 5 дд

0

5

гистрирующему устройству 13, причем динамометры с ос ми чувствительности одного направлени  в пределах каждого виброизол тора соединены электрически с учетом их фаз. Чтобы в заданном частотном диапазоне, например до 200 Гц, пульсации давлени  не затухали в каналах 9, соедин ющих датчики 8 пульсаций давлени  с рабочей камерой 10, каналы 9 выполнены с диаметром d не менее 6 мм и длиной не более 10d. Подсоединение датчиков 8 к рабочим камерам 10 можно вьшолнить также с помощью трубки с аналогичными размерами.

Пьезоэлектрические динамометры 6 выполнены в виде пьезоэлектрических чувствительных пластин и размещенного между ними металлического электрода (не показано), Пьезоэлектрические датчики 8 пульсаций давлени , кроме того, содержат мембрану, герметизирующую корпус датчика и передающую давление сжатого воздуха на пьезочувствительный элемент. Датчики 8 герметично закреплены в резьбовом отверстии, выполненном на опорных фланцах 4, через резиновую кольцевую прокладку (не показана). Упругие элементы 5 и 11 выполнены в виде чередующихс  тонких слоев из резины и металла, соединенных между собой посредством вулканизации. Размеры и количество металлических и резиновых пластинок выбираютс  из услови  получени  требуемой пр одоль- ной жесткости и ее отношени  к поперечной жесткости.

Амортизатор работает следующим образом ,

В т желых и мощных машинах каждый из виброизол торов нагружен силами от веса машины и крут щего момента, на 2-4 пор дка превьш1ающими амплитуды измер емых динамических сил. Дл  повышени  надежности силоизмеритель- ного виброизол тора необходимо разгрузить динамометры 6 от статических и медленно измен ющихс  сил. С этой целью виброизол торы 1 выполнены пневматическими и на их опорных фланцах 4 установлены датчики 8 пульсаций давлени , соединенные каналами 9 с рабочими камерами 10. Под действием продольной составл ющей динамической силы, передаваемой через виброизол тор 1, последний периодически сжимаетс  - разжимаетс , а под

действием поперечных составл ющих силы происходит сдвиг его опорного фланца А относительно крышки 2. При продольных деформаци х виброизол - с тора измен етс  объем рабочей камеры 10 и давление в ней. Проведенные исследовани  с пневматическими виброизол торами различных типов показа- |ли, что в диапазоне частот до . Ю i/ 200 Гц пульсаци  давлени  аР в рабочих камерах пропорциональна передаваемой через виброизол тор продольной дина;мической силе F и св зана с ней зависимостью 15

-. 1:

где Sj - эффективна  площадь рабочей

камеры.

На фиг. 4 показаны амплитудно- частотные характеристики (АЧХ) пульсации давлени  (сигнал Up) и силы (сигнал и J.) дл  одного из испытуемых виброизол торов. Обе АЧХ имеют резонанс на 80 Гц, объ сн емый собственной частотой колебаний массы подвижной крышки на жесткости виброизол тора . Соотношение между АЧХ в диапа- зоне частот 2-200 Гц остаетс  неиз- : менным, что свидетельствует о частотно-независимой чувствительности датчика 8 пульсаций давлени . Дп  измерений продольной составл ющей дина- мической силы можно пользоватьс  чувствительностью датчика по давлению р (мВ/Н/м) или по силе урр(мВ/Н), которую можно вычислить по данным фиг. 4.

Исследовани  также показали, что пьезодатчик 8 пульсации давлени  не чувствителен к поперечным и поворотным колебани м виброизол тора, так как при этом не происходит изменени  объема и давлени  в рабочей камере. Нагрузка на пьезодатчик пульсации давлени  в сотни и даже тыс чи раз меньше, чем на закрепленный под виброизол тором 1 динамометр 6, так как ее снижение пропорционально отношению площади торца датчика 8 к эффективной площади рабочей камеры 10. Поэтому применение пьезодатчика давлени  вместо динамометра дл  измерени  продольной составл ющей динамической силы позвол ет существенно повысить надежность устройства

5

0

5 0

и уменьшить габариты чувствительног- силоизмерительного датчика.

В поперечных направлени х (по ос м X и Y, фиг. 3) передаютс  сравнительно небольшие статические силы , которые можно измерить пьезоэлектрическими динамометрами 6, не снижа  надежность устройства. Чтобы динамометры воспринимали, в основном, только поперечные составл ющие динамической силы и при этом опорные фланцы 4 были максимально жестко присоединены к фундаменту 7, установлены под фланцами упругие элементы 5 и в плоскости фланцев дополнитель- . ные упругие элементы 11, имеющие продольную жесткость, меньшую, чем жесткость фундамента не более чем в дес ть раз, и поперечную жесткость, меньшую в дес ть и более раз их продольной жесткости. При такой установке упругих элементов динамометры практически не воспринимают продольные статические и динамические силы, а опорный фланец 4 присоединен к фундаменту посредством продольных жестких упругих элементов по трем главным направлени м X, Y и Z.

Дл  устранени  резонансных колебаний опорных фланцев 4 виброизол торов 1 из рабочего диапазона частот пор дка сотен герц необходимо, чтобы продольна  жесткость упругих элементов 5 и 11 бьша максимально возможной , а масса фланцев 4 - минимальной . Так как дл  точного измерени  поперечных составл ющих динамических сил важно обеспечить соотношение между продольной и поперечной жесткостью упругих элементов - дес ть и более раз, и при этом их продольна  жесткость может быть максимально большой, последн   назначена меньшей жесткости фундамента не более , чем в дес ть раз. Опорные фланцы 4 виброизол торов 1, выполненные в виде легких и жестких тонкостенных платформ с ребрами 12 жесткости преимущественно из легких сплавов, например титановых или алюминиевых в сочетании с высокой продольной жесткостью упругих элементов 5 и 11 и динамометров 6 позвол ют обеспечить высокие резонансные частоты колебаний опорных фланцев 4 виброизол торов 1 и устранить их из рабочего диапазона частот. Существенно расширены также фундаментальные возможности силоизмерительного амортизатора за счет измерени  трех составл ющих динамической силы, передаваемой через каждый виброизол тор 1. Синхронные измерени  всех составл ющих динамических сил обеспечены посредством многоканального регистрирующего устройства 13, к которому подключены через согласующие устрой- ства все пьезодатчики давлени  и динамометры.

Фор.мула изобретени 

Силоизмерительный амортизатор, содержащий виброизол торы, имеющие на одних торцах опорные фланцы и соедин емые другими торцами с машиной ,  вл ющейс  источником вибрации, установленные последовательно с виброизол торами и соединенные одним концом с их опорными фланцами упругие элементы с поперечной жесткостью , по крайней мере в дес ть раз меньщей их продольной жесткости, и пьезоэлектрические динамометры.

закрепл емые на изолируемом фундаменте .

отличающийс 

о

5

0

5

тем, что, с целью расширени  функ- циональньк возможностей за счет измерени  трех составл ющих сил, передаваемых через каждый виброизол тор , и повышени  надежности, он снабжен установленными в плоскости, перпендикул рной основным упругим элементам , и соединенными одними концами с опорными фланцами, а другими - с динамометрами дополнительными упругими элементами, число которых по крайней мере три на каждый виброизол тор и продольна  жесткость которых и основных упругих элементов выбрана меньшей жесткости фундамента, не более чем в дес ть раз и большей по крайней мере в дес ть раз поперечной жесткости, пьезоэлектрическими датчиками пульсаций давлени , установленными на опорных фланцах и сообщенными с рабочими камерами виброизол торов , и многоканальным регистрирующим устройством, соединенным с пьезоэлектрическими датчиками.

Фиг.1

9

«R

.ffO ,.

9tM.tt

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Силоизмерительный амортизатор, содержащий виброизоляторы, имеющие на одних торцах опорные фланцы и соединяемые другими торцами с машиной, являющейся источником вибрации, 20 установленные последовательно с виброизоляторами и соединенные одним концом с их опорными фланцами упругие элементы с поперечной жесткостью, по крайней мере в десять раз меньшей их продольной жесткости, и пьезоэлектрические динамометры, закрепляемые на изолируемом фундаменте, отличающийся тем, что, с целью расширения функ- ¹ циональных возможностей за счет измерения трех составляющих сил, передаваемых через каждый виброизолятор, и повышения надежности, он снабжен установленными в плоскости, пер10 пендикулярной основным упругим элементам, и соединенными одними концами с опорными фланцами, а другими с динамометрами дополнительными упругими элементами, число которых по 15 крайней мере три на каждый виброизолятор и продольная жесткость которых и основных упругих элементов выбрана меньшей жесткости фундамента, не более чем в десять раз и большей по крайней мере в десять раз поперечной жесткости, пьезоэлектрическими датчиками пульсаций давления, установленными на опорных фланцах и сообщенными с рабочими камерами виб25 роизоляторов, и многоканальным регистрирующим устройством, соединенным с пьезоэлектрическими датчиками.

   Фиг.1 fl нВ