УСТРОЙСТВО ДЕМПФИРУЮЩЕЕ

Полезная модель относится к области машиностроения, к управляемой опоре, которая может быть использована в автоматизированных системах для активного автоматического демпфирования и стабилизации элементов портативного металлорежущего оборудования.
Известно управляемое опорное устройство демпфирования колебаний, содержащее корпус, внутри которого установлен соленоид с расположенным внутри полости соленоида упругим элементом из магнитореологического полимерного материала. В верхней части корпуса установлен шток, взаимодействующий с упругим элементом (CN 101251164 A, МПК F16F 9/30 (2006/01), 2008 и патент РФ №2404380, МПК F16F 9/53, 2010).
За счет подачи на соленоид напряжения различной силы тока изменяется жесткость упругого элемента, что позволяет при подключении известного устройства к системе управления обеспечить управляемое гашение колебаний. Недостатком известного решения (применительно к портативному металлорежущему оборудованию) является небольшая нагрузочной способностью из-за малой площади сопрягаемых поверхностей упругого элемента и не позволяют компенсировать угловые нагрузки (особенность конструкции портативного металлорежущего оборудования), что обуславливает недостаточные по величине усилия воздействия для стабилизации положения объекта.
Технический результат, обеспечиваемый настоящей полезной моделью, заключается в решении управляемой опорой задачи активного демпфирования, регулировки и стабилизации ускорения объекта в автоматическом режиме, в противофазе внешним возмущающим колебаниям с минимальным временем переходных процессов и с обеспечением возможности перемещения объекта в заданном направлении.
Достижение технического результата обеспечивает демпфирующее устройство, содержащее основание и опорную часть, между которыми расположен соленоид с сердечником внутри, охватывающий соленоид упругий элемент из магнитореологического материала, контактирующий с противоположных сторон с обращенными навстречу друг другу поверхностями основания и опорной части, а также дополнительный упругий элемент из магнитореологического материала, установленный с сопряжением с опорной частью и с контактом с обращенной к опорной части поверхностью сердечника.
Отличительными от прототипа признаками являются:
- упругий элемент имеет сферическую форму;
- вместо ограничивающий втулок использованы специальные корпуса, имеющие сферические поверхности;
- опорная часть изготавливается из немагнитного материала.
Дополнительный упругий элемент устанавливается в контакте с поверхностью опорной части, обращенной к основанию, и боковой поверхностью с внутренней боковой поверхностью основного упругого элемента. При этом основание и сердечник соленоида изготавливаются из магнитного материала, а опорная часть - из немагнитного материала. Основание и опорная часть поджаты в направлении друг к другу связывающими упругими элементами. Устройство снабжено корпусами, один из которых (внешний) охватывает основной упругий элемент снаружи, а второй (внутренний) установлен между основным упругим элементом и соленоидом. Корпуса обеспечивают радиальную жесткость основного упругого элемента и их предпочтительно изготавливать из немагнитного материала с малым трением скольжения.
На фиг. 1 показано демпфирующее устройство, продольный разрез, содержащее основание 1 и опорную часть 2, между которыми расположен соленоид 3 с сердечником 4 внутри.
Элементы конструкции устройства обозначены на рисунке следующими позициями:
1 - основание;
2 - опорная часть;
3 - соленоид;
4 - сердечник;
5 - основной упругий элемент;
6 - связывающий упругий элемент (пружина);
7 - корпус внешний;
8 - корпус внутренний;
9 - дополнительный упругий элемент.
Соленоид 3 охватывает упругий элемент 5, изготовленный из магнитореологического материала и имеющий сферическую форму, контактирующий с противоположных сторон с основанием 1 и опорной частью 2, которые поджаты в направлении друг к другу связывающими упругими элементами 6 в виде витых пружин, сопротивляющихся растяжению. Упругий элемент 5 снаружи охватывает внешний корпус 7, а между упругим элементом 5 и соленоидом 3 установлен внутренний корпус 8. Между опорной частью 2 и сердечником 4 установлен дополнительный упругий элемент 9 из магнитореологического материала.
Объект, положение которого необходимо стабилизировать, обеспечив виброизоляцию от внешних возмущающих воздействий, монтируется на опорной части 2. На соленоид 3 подается электрический ток определенной величины, вследствие чего в магнитопроводе, состоящем из сердечника 4, основания 1, основного упругого элемента 5, опорной части 2 и дополнительного упругого элемента 9, возникает замкнутое магнитное поле. При этом в основном упругом элементе 5 формируется преимущественно осевое магнитное поле. Заключенные в упругую матрицу магнитные частицы упругого элемента 5 ориентируются вдоль линий магнитного поля, смещаются в направлении наибольшей индукции, изменяя геометрические размеры упругого элемента 5, его модуль упругости и вязкость, в результате чего опорная часть 2 перемещается по вертикальной оси. За счет регулирования величины электрического тока, которое обеспечивает автоматическая система, происходит эффективное демпфирование колебаний от внешних возмущающих воздействий.
Корпуса 7 и 8, изготовленные из немагнитного материала с малым трением скольжения, обеспечивают радиальную жесткость основного упругого элемента 5. Связывающие упругие элементы 6 в виде витых пружин обеспечивают прижим элементов магнитопровода, то есть сердечника 4, основания 1, основного упругого элемента 5, опорной части 2 и дополнительного упругого элемента 9, друг к другу в продольном направлении и устраняют люфты между ними. Дополнительный упругий элемент 9 работает аналогично основному упругому элементу 5 в согласованном с ним режиме, позволяя увеличить нагрузочную способность управляемой опоры, поскольку в сравнении с основным упругим элементом имеет меньшую длину на свободных участках боковой поверхности.
Демпфирующее устройство изготавливается по известным технологиям, которые выбираются с учетом конкретных материалов, используемых для изготовления деталей, их конфигурации. Конкретные магнитомягкие и полимерные материалы, с использованием которых получают упругие магнитореологические материалы, также хорошо известны специалистам, как и технологии их получения.
Заявленное демпфирующее устройство может быть использовано в различном портативном металлорежущем оборудовании, к которому предъявляются жесткие требования к системам перемещения и виброизоляции. В такого рода оборудовании уровень вибрации является основным фактором влияющим на эффективность процесса обработки, следовательно, на качество получаемых изделий. Кроме высокой точности юстировки и виброизоляции перечисленные объекты требуют от управляемых опор высокой нагрузочной способности до 1000 H и быстродействия на уровне 60…180 мс, что способно обеспечить заявленное демпфирующее устройство.