УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ

Устройство для гашения колебаний может быть использовано в тележках транспортных средств.
При движении транспортного средства по неоднородной поверхности (преодолении препятствий) возникают колебательные движения, которые передаются от одной опоры к другой. Вследствие возникновения вибраций увеличиваются динамические нагрузки на элементы креплений, конструкции кузова и тележки транспортного средства, что приводит к ослаблению соединений, уменьшению ресурса работы, снижению надежности и негативному воздействию на человека-оператора.
Известен динамический гаситель колебаний [Хоменко А.П. и др. «Динамический гаситель колебаний», полезная модель №48604, МПК F16F 15/00, приоритет 28.12.2004]. Динамический гаситель колебаний содержит объект защиты, упругие элементы и датчики вибраций, дополнительную массу, элементы, ограничивающие перемещение дополнительной массы, а также электронное устройство управления, превращающее систему с двумя степенями свободы в систему с одной степенью свободы и обратно, при прохождении системой частот, определяемых из равенства амплитудно-частотных характеристик одномассовой и двухмассовой систем. Недостатком данного устройства является тот факт, что оно обеспечивает гашение вибраций только при определенных параметрах системы, также к недостаткам можно отнести сложность конструктивного исполнения большого количества кинематических пар, что неизбежно приводит к износу шарниров с последующим появлением люфтов и связанных с этим ударных взаимодействий.
Известен динамический гаситель колебаний [Хоменко А.П. и др. «Динамический гаситель колебаний», полезная модель №49937, МПК F16F 15/00, приоритет 04.04.2005]. Гаситель колебаний содержит дополнительную массу, звенья и кинематические пары. Объект защиты соединен с основанием посредством кинематической цепи из 2-х звеньев и 3-х кинематических пар, причем звенья связаны между собой с помощью кинематических пар, каждая из которых выполнена либо во вращательном, либо в поступательном исполнении. Основным недостатком данного изобретения является достаточная сложность в изготовлении элементов сопряжения кинематических пар (подшипников скольжения), а также наличие одной частоты динамического гашения, что уменьшает область эффективной работы динамического гасителя.
За прототип взят патент на полезную модель (№95050, МПК F16F 15/00 от 08.12.2009) «Устройство для гашения колебаний тележки транспортного средства». В нем предложено устройство для гашения колебаний тележки транспортного средства, содержащее упругие элементы, Г-образные рычаги. Причем объект защиты, имеющий две степени свободы, опирается обоими концами на упругие элементы, соединенные с основанием, а верхними концами закреплен на Г-образные рычаги, которые, в свою очередь, одним плечом опираются на упругие элементы, соединенные с основанием, а два других плеча соединены между собой пружиной. Объект защиты шарнирно закреплен верхними концами на Г-образных рычагах, упругие элементы расположены относительно объекта защиты симметрично.
К недостатку прототипа можно отнести то, что данная полезная модель не обеспечивает гашение колебаний объекта с двумя степенями свободы.
Целью данного устройства является обеспечение гашений колебаний объекта с двумя степенями свободы.
Цель достигается тем, что устройство для гашения колебаний, содержащее пружины, шарнирно-рычажные механизмы, отличающееся тем, что объект защиты с двумя степени свободы опирается обоими концами на упругие элементы, соединенные с основанием. Упругие элементы соединены пружиной, обеспечивающим гашение колебаний объекта по двум степеням свободы.
Каждый упругий элемент включает опорную пружину и шарнирно-рычажный механизм, соединенные одним концом между собой в точке опоры объекта с упорным элементом и другим концом в месте соединения с основанием.
Демпфирующий элемент включает винтовой несамотормозящийся механизм и пружину, соединенные в один общий шарнир вместе с шарниром шарнирно-рычажного механизма, обеспечивая гашение колебаний объекта по двум координатам.
1
2
1
2
1
2
1
2
3
6
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1 «Устройство для гашения колебаний объекта». На фигуре представлены: объект защиты 1; опорные пружины 2; пружина 3; винтовой несамотормозящийся механизм 4; шарнирно-рычажные механизмы 5; основания 6. На фигуре введены следующие обозначения: l, l - расстояния до центра тяжести т. О; y, y, y и φ - соответственно системы обобщенных координат относительно неподвижного базиса; z, z - кинематические возмущения; M, I - соответственно масса и момент инерции объекта защиты (твердого тела); k, k,  - коэффициенты упругих элементов; l÷l - длины звеньев рычажных механизмов.
1
2
Устройство работает следующим образом: внешнее возмущение поступает со стороны оснований 6 и возникают вертикальные колебания объекта защиты 1. Колебания представлены двумя системами координат y и y. Вертикальные колебания двух точек объекта, а также системой координат: вертикальные смещения центра тяжести и вращательно-колебательные движения вокруг центра тяжести. В зависимости от задач виброзащиты может быть использована та или иная система координат. Внешнее возмущение передается через упругие элементы 2. Кроме того, движения объекта защиты 1 по вертикали связаны между собой через 2 шарнирно-рычажных механизма 5, соединенных, в свою очередь, устройством для преобразования движения 4. Такое устройство обладает массоинерционными свойствами и может влиять на динамические свойства объекта защиты 1 в целом. Конструктивно такое устройство может быть реализовано на основе простых механизмов, например, несамотормозящегося винтового механизма, представляющего собой систему винт-гайка.
1
2
Параллельно с устройством для преобразования движения 4 работает пружина 3 с жесткостью . Вместе с устройством для преобразования движения 4 этот элемент позволяет видоизменить межпарциальные связи по координатам y и y. В частности, инерционные межпарциальные связи превращаются в упругоинерционные, что создает возможности для создания особых режимов динамического состояния (динамическое гашение, «развязка» колебаний и др.)
Предлагаемое устройство для гашения колебаний тележки транспортного средства, по сравнению с известными виброзащитными системами для объекта защиты, имеющего две степени свободы, позволяет улучшить виброзащитные свойства путем введения устройств для преобразования.
1
2
По результатам математического моделирования было установлено по два режима динамического гашения колебаний по каждой координате y и y