ВИБРОГАСЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО

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.
Устройства, 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 виброгасящее устройство, содержащее устанавливаемый на колеблющемся объекте шток-корпус с упруго закрепленным на нем грузом и датчиком частоты, дополнительно снабжено гидронасосом, емкостью с жидкостью, электроуправляемым терморегулятором этой жидкости, кольцевой гидролинией, соединяющей гидронасос и терморегулятор, причем шток-корпус размещен в емкости с жидкостью, выполнен полым, его полость заполнена вязкой жидкостью, в грузе выполнены гидродросселирующие отверстия, а датчик частоты связан с управляющим входом терморегулятора.
На рисунке 1 изображено предлагаемое виброгасящее устройство, а на рисунке 2 - графики, поясняющие его работу, зависимости вязкости смазочных масел (автол 18, автол 10, машинное, веретенное) от температуры.
Устройство содержит цилиндрический шток-корпус 1, устанавливаемый на вибрирующем объекте 2, закрепленный на штоке-корпусе 1 датчик частоты 3, электроуправляемый терморегулятор жидкости 4 и гидронасос 5. Внутри штока-корпуса 1 закреплен груз 6 при помощи спиральных пружин 7. Шток-корпус 1 размещен в емкости с жидкостью 8, образующей жидкостную рубашку, которая соединена с гидронасосом 5 и электроуправляемым терморегулятором жидкости 4 кольцевой гидролинией. Шток-корпус 1 выполнен полым, и его полость заполнена вязкой жидкостью (смазочным маслом). В грузе 6 выполняют гидродросселирующие отверстия. Датчик частоты 3 связан с управляющим входом терморегулятора 4 через усилитель 9 и сумматор напряжений 10.
При работе устройства используется такое свойство вязких жидкостей, как зависимость их вязкости от температуры. Из рисунка 2 хорошо видно, что с увеличением температуры вязкость уменьшается, и наоборот, с уменьшением температуры увеличивается. Вязкость жидкости определяет силу вязкого трения в подвижных элементах устройства и частоту их собственных колебаний. В связи с этим, изменяя температуру вязкой жидкости, а через нее вязкость, можно управлять частотой собственных колебаний устройства.
При использовании устройства его устанавливают на вибрирующем объекте 2 так, чтобы ось штока-корпуса 1 совпадала с направлением вибрации (это будет горизонтально, вертикально или наклонно, значения не имеет). Под действием вибраций датчик частоты 3 генерирует напряжение, пропорциональное частоте вынужденных колебаний объекта, и через усилитель 9 подает его на электроуправляемый терморегулятор жидкости 4. Регулятор обеспечивает определенную температуру жидкости в кольцевой гидролинии и емкости (рубашке) 8. (Циркуляцию жидкости его кольцевой гидролинии обеспечивает гидронасос 5). Определенная температура жидкости в емкости (рубашке) 8 обеспечивает определенную вязкость жидкости в полости штока-корпуса 1 и определенную частоту собственных колебаний устройства. Эту частоту настраивают в резонанс с частотой вибраций объекта 2, подавая напряжение смещения на клемму А через сумматор напряжений 10 и тем самым обеспечивают наиболее эффективное виброгашение. Если теперь частота вынужденных колебаний (вибраций объекта 2) возрастает, то по сигналу датчика 3 терморегулятор 4 уменьшает температуру в гидролинии и емкости (рубашке) 8. С уменьшением температуры жидкости в рубашке уменьшается температура и вязкость жидкости в полости корпуса-штока 1 и частота собственных колебаний груза 6 также возрастает. Аналогично, уменьшение частоты вынужденных колебаний приводит к уменьшению собственной частоты. В результате устройство, однажды настроенное на резонанс частот, все время будет сохранять такое состояние. Это обеспечивает поддержание наиболее эффективной виброгасящей способности устройства при разных частотах вибраций объекта 2. При этом работа устройства не зависит от того, вибрации какого направления нужно гасить. Необходимо только установить его так, чтобы ось штока-корпуса совпадала с направлением вибраций.