ДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОГАСИТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к виброгасящим устройствам в машиностроении и может быть использована для снижения уровня вибраций, возникающих при работе на металлообрабатывающем оборудовании и контрольно-измерительных машинах.
Виброгасители, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относятся, в частности, динамические виброгасители, описанные в книге: Б.П.Бармин Вибрации и режимы резания. - М.: Машиностроение, 1972. Стр.55. Основными элементами в них являются шток, связанный с колеблющимся объектом, закрепленная перпендикулярно его оси упругая мембрана и соединенный с ней груз. Энергия колебаний объекта в таких виброгасителях гасится за счет того, что сила инерции груза и силы, вызывающей колебания объекта, направлены встречно.
Известные виброгасители довольно просты, однако надежно они работают только в узком диапазоне возмущающих частот.
Отмеченного недостатка лишен динамический виброгаситель, защищенный авторским свидетельством СССР №518589, кл. F16F 15/02, принятый нами за прототип. Этот виброгаситель содержит шток-корпус, закрепленный на колеблющемся объекте, соединенную с ним упругую мембрану, груз, связанный со штоком-корпусом через мембрану, электромагнит, установленный неподвижно на штоке над грузом и электрически связанный с ним датчик частоты.
Для использования виброгасителя шток-корпус ввертывают в колеблющийся объект. Под действием вибраций датчик частоты генерирует напряжение, пропорциональное частоте вынужденных колебаний объекта, и подает его на электромагнит. Электромагнит начинает действовать на груз и вместе с ним создает некоторую деформацию мембраны.
Подавая дополнительное напряжение на клемму питания электромагнита и этим уменьшая деформацию мембраны, устанавливают частоту собственных колебаний груза, равную частоте вынужденных колебаний объекта, и тем самым обеспечивают резонанс и наилучшую виброгасящую способность устройства.
Если частота вынужденных колебаний объекта изменится, например, увеличится, изменится (увеличится) также и сигнал от датчика частоты, электромагнит уменьшит деформацию мембраны (подтянет груз вверх) и соответственно увеличит частоту собственных колебаний груза, сохраняя резонанс. При уменьшении частоты вынужденных колебаний деформация мембраны увеличится (груз несколько опустится), и частота собственных колебаний груза на мембране соответственно уменьшится. Таким образом обеспечивается равенство вынужденных и собственных частот колебаний и поддержание наилучшей виброгасящей способности прототипа в широком диапазоне возмущающих частот.
Несмотря на достоинства, виброгаситель-прототип, однако, имеет и существенный недостаток. Он пригоден только для гашения вертикальных колебаний, поскольку поднастраивается за счет регулирования статической осадки груза. Это не всегда удобно, так как поверхность, на которую устанавливается виброгаситель, может быть по-разному ориентирована в пространстве, и ее вибрации могут быть также ориентированы не вертикально.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, обеспечивающего возможность снижения уровня вибрации при ориентации оси виброгасителя в любых направлениях.
Достигается решение задачи тем, что динамический виброгаситель, содержащий устанавливаемый на колеблющемся объекте шток-корпус, закрепленную перпендикулярно его оси упругую мембрану, соединенный с мембраной груз и установленный на штоке-корпусе датчик частоты, дополнительно снабжен источником давления жидкости, гидробаком, постоянным дросселем и электроуправляемым дросселем, причем гидравлический вход постоянного дросселя соединен с источником давления жидкости, гидравлический выход электроуправляемого дросселя соединен с гидробаком, груз выполнен в виде гидроаккумулятора, выход постоянного дросселя связан с гидравлическим входом электроуправляемого дросселя и рабочей полостью гидроаккумулятора, а выход датчика частоты соединен с электрическим входом электроуправляемого дросселя.
На рисунке 1 изображен предлагаемый виброгаситель.
Он содержит шток-корпус 1, закрепленную перпендикулярно его оси упругую мембрану 2, груз 3, соединенный с мембраной 2, датчик частоты 4, расположенный на стенке штока-корпуса 1, усилитель 5 сигнала датчика 4, однощелевой электроуправляемый дроссель 6, постоянный дроссель 7. Груз 3 выполнен в виде пружинного гидроаккумулятора, предназначенного для накопления рабочей жидкости, находящейся под давлением, и состоит из цилиндра с поршнем 8 и пружины 9, которая обеспечивает необходимое усилие на поршне. Постоянный дроссель 7 предназначен для создания перепада давления в гидролинии при течении через нее рабочей жидкости. Его вход соединен с источником давления жидкости 10, а выход - с гидравлическим входом электроуправляемого дросселя 6 и рабочей полостью гидроаккумулятора 3. Выход датчика частоты 4 соединен с электрическим входом электроуправляемого дросселя 6. Гидравлический выход электроуправляемого дросселя 6 соединен с гидробаком 11.
Шток-корпус 1 виброгасителя устанавливают на вибрирующем объекте 12. В установившемся режиме работы виброгасителя под действием вибраций датчик частоты 4 выдает определенный сигнал, пропорциональный частоте вынужденных колебаний объекта. Этот сигнал, проходя через усилитель 5, подается на вход электроуправляемого дросселя 6 и создает определенный расход жидкости через него. На входе дросселя бив магистрали, соединенной с полостью груза-гидроаккумулятора 3, возникает определенное повышенное давление. Оно заставляет пружину 9 несколько сжаться и дает возможность гидроаккумулятору принять определенный объем (определенную массу) жидкости. Эта масса создает частоту собственных колебаний груза 3, обеспечивающую резонанс с частотой вынужденных колебаний объекта 12 и наилучшее виброгашение.
Если частота вынужденных колебаний возрастает, то по сигналу датчика 4 электроуправляемый дроссель 6 создает отток жидкости из гидроаккумулятора 3. Масса уменьшается, частота собственных колебаний груза 3 возрастает. Аналогично, уменьшение частоты вынужденных колебаний приводит к возрастанию массы груза 3. Так как уменьшение или увеличение массы груза приводит к соответствующему уменьшению или увеличению частоты собственных колебаний, виброгаситель однажды настроенный на резонанс частот все время будет сохранять такое состояние. Это обеспечивает поддержание его наилучшей виброгасящей способности. Если вибрации направлены вертикально, горизонтально иди иначе, то виброгаситель будет работать, как описано. Нужно только его установить так, чтобы его ось совпадала с направлением вибраций.