ПРУЖИННЫЙ АМОРТИЗАТОР ДЛЯ ГАШЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ВИБРАЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для гашения резонансных колебаний в вибрационных машинах при пуске и торможении.
Большинство вибрационных транспортно-технологических машин работают в зарезонансной зоне колебаний. Поэтому при разгоне и торможении происходит резкое возрастание амплитуды колебаний (в десять и более раз), повышающее динамическую нагрузку на машину и снижающее, тем самым, их ресурс.
Амортизатор должен иметь два режима работы:
- рабочий режим - с малым коэффициентом сопротивления для минимизации потерь мощности на вибрацию;
- пуско-тормозной режим - с высоким коэффициентом сопротивления для гашения резонансных колебаний, причем сопротивление должно возрастать пропорционально амплитуде колебаний.
Амортизатор также должен иметь большой ресурс, а именно, срок службы не менее 1 года, при этом будет совершено порядка 300 млн. колебаний (из расчета частоты колебаний 50 Гц).
Наиболее близким аналогом по конструкции является подвеска с регулируемым усилием и демпфированием по патенту РФ №2467223,. Подвеска с регулируемым усилием и демпфированием содержит рабочий цилиндр и корпус демпфера с двумя пружинами. Одна пружина установлена между корпусом демпфера и поршнем, соединенным с разборным штоком. Шток состоит из верхней половины, внутри которой просверлен канал для подвода жидкости с целью управления демпфированием, и нижней половины. Между половинами штока закреплен поршень с дроссельными клапанами. Вторая пружина установлена между поршнем, соединенным со штоком, и поршнем, образующим полость для жидкости в нижней части цилиндра для изменения усилия. Достигается возможность бесступенчатого регулирования усилия и демпфирования. Недостатками прототипа являются сложность конструкции, не обеспечивающая малого коэффициента сопротивления и отсутствие свободного хода толкателя, необходимого при дорезонансном режиме работы вибрационной машины.
Задачей заявляемой полезной модели является снижение величины резонансных колебаний вибрационной машины.
Поставленная задача решается за счет новой конструкции пружинного амортизатора для гашения резонансных колебаний в вибрационных строительных машинах, содержащего цилиндр, в котором расположены шток с поршнем, пружина, в отличие от прототипа, снабжен двумя подвижными центрирующими втулками, расположенными выше и ниже поршня и выполненными диаметром меньше диаметра цилиндра амортизатора на один миллиметр и с центральным отверстием диаметром больше диаметра штока на один миллиметр, причем высота верхней центрирующей втулки в два-три раза меньше диаметра нижней центрирующей втулки, удерживающей втулкой, выполненной с обоих концов с резьбой и с внутренним диаметром меньше диаметра поршня на пять-восемь миллиметров, при этом на удерживающую втулку навинчены обе центрирующие втулки и закреплены с помощью шайб, причем пружина установлена в нижней части амортизатора и упирается одним концом в дно цилиндра, а другим в шайбу, на поршне закреплены сверху и снизу по две плоских пружины, нижний торец штока проходит через центральные отверстия центрирующих втулок и удерживающей втулки и выступает за шайбу, расположенную центрирующую втулку.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на Фиг. 1 схематично изображен общий вид амортизатора;
на Фиг. 2 представлен вид сверху на центрирующую втулку по продольной оси заявляемого устройства амортизатора;
на Фиг. 3 схематично изображен амортизатор, установленный на вибрационной машине;
на Фиг. 4 схематично изображен вид сбоку амортизатора, установленного на вибрационной машине.
Амортизатор для гашения резонансных колебаний в вибрационных машинах содержит цилиндр 1, в котором находится шток 2 с поршнем 8. На поршне 8 закреплены сверху и снизу четыре плоские пружины 9. С обеих сторон от поршня 8 расположены подвижные центрирующие втулки 3 и 5. 5 втулка является рабочей, т.е. она совершает движение. Она и удерживает шток и совершает некое движение - собственно для этого в нижней части амортизатора и находится пружина, она заменяет собой газ, который обычно используется в подобного вида амортизаторах, где весь амортизатора заполнен жидкостью, а его верхняя часть находится с дополнительным поршнем, который может сжиматься, из-за физический свойств газа, в отличие от жидкости. Через центральные отверстия центрирующих втулок 3 и 5 проходит шток 2. Центрирующие втулки 3 и 5 выполнены с центральным отверстием диаметром больше диаметра штока 2 на один миллиметр, а диаметр самих втулок 3 и 5 меньше диаметра цилиндра 1 на один миллиметр для обеспечения их свободного хода внутри цилиндра 1 амортизатора. Высота втулки 5 больше высоты втулки 3 в два-три раза. Это необходимо для того, чтобы втулка 5 в момент увеличения амплитуды могла выдержать большую нагрузку. Центрирующие втулки 3 и 5 разделены между собой удерживающей втулкой 7, причем втулка 3 расположена над поршнем 8. Втулка 7 имеет с обоих концов резьбу для закрепления на ней втулок 3 и 5. Внутренний диаметр удерживающей втулки 7 меньше диаметра поршня 8 на пять-восемь миллиметров, благодаря чему обеспечивается свободный ход поршня 8 внутри втулки 7.
Центрирующая втулка 3 закреплена на удерживающей втулке 7 с помощью резьбового соединения и шайбы 4. Центрирующая втулка 5 также закреплена на удерживающей втулке 7 с помощью резьбового соединения и шайбы 6. Нижний торец штока 2 проходит через центральные отверстия центрирующих втулок 3 и 5 и удерживающей втулки 7 и выступает за рабочую центрирующую втулку 5 с шайбой 6. Ниже центрирующей втулки 5 установлена пружина 10, опирающаяся на шайбу 6. На цилиндр 1 навинчена крышка 11, через центральное отверстие которой проходит шток 2.
Технический результат полезной модели - снижение величины резонансных колебаний вибрационной машины.
Работа амортизатора осуществляется следующим образом.
0
Амортизатор 14 для гашения резонансных колебаний устанавливают между колеблющейся 12 и базовой 13 частями вибрационной машины. Необходимое количество устанавливаемых амортизаторов 14 определяют в зависимости от характеристик оборудования, таких как положение центра масс оборудования, рабочей амплитуды, массы и прочих. Колебания возбуждаются вибратором 16. Пружины 15 поддерживают колеблющуюся часть 12 вибрационной машины. На режим работы вибрационной машины оказывают влияние: возбуждающая сила F вибратора 16, жесткость с пружин 15. В рабочем режиме вибрационной машины колебательное движение поршня 8 происходит во внутреннем пространстве втулки 7. В этом режиме сопротивление движению штока 2 обусловлено силой сжатия плоских пружин 9 и силой инерции подвижных частей - штока 2 с поршнем 8. Коэффициент сопротивления амортизаторов 14 в данном режиме минимальный.
В моменты пуска и остановки вибрационной машины возникают резонансные колебания с амплитудой, превышающей примерно на порядок (в десять раз) рабочую амплитуду (так было бы при отсутствии амортизаторов). Но, как только амплитуда превысит в два раза величину рабочей амплитуды, поршень 8 вместе с центрирующими втулками 3 и 5 будут оказывать давление на пружину 10, сопровождающееся резким возрастанием сопротивления пружины. Пропорционально возрастет и коэффициент сопротивления амортизатора. Амплитуда резонансных колебаний будет уменьшена.
Требуемый коэффициент сопротивления амортизатора устанавливается по величине жесткости плоских пружин 9 и высотой втулки 7. Величина ограничения амплитуды устанавливается по жесткости пружины 10.
Таким образом, заявляемое конструктивное выполнение пружинного амортизатора для гашения резонансных колебаний в вибрационных машинах позволяет осуществлять рабочий режим вибрационной машины с малым коэффициентом сопротивления для минимизации потерь мощности на вибрацию и пуско-тормозной режим - с высоким коэффициентом сопротивления для гашения резонансных колебаний, причем сопротивление возрастает скачкообразно при достижении задаваемой величины амплитуды колебаний.