ГАСИТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к динамическим гасителям колебаний, применяемым для защиты технологического оборудования, транспортных средств и других машин и агрегатов от вибраций.
Принцип действия динамических гасителей колебаний основан на формировании инерционных воздействий, передаваемых на объект путем перераспределения колебательной энергии от вибрирующего объекта к гасителю колебаний.
Из уровня техники известен гаситель линейных колебаний, раскрытый в патенте Германии №19547661 на изобретение. Этот гаситель колебаний содержит груз, в котором сделаны соосные глухие ступенчатые отверстия. В каждом отверстии груза размещен упругий демпфер, установленный на цилиндрическом стержне с резьбовым концом, закрепленным на объекте, вибрации которого должны быть погашены. Однако в известном гасителе отсутствует возможность точной настройки демпфера на частоту колебаний вибрирующего объекта.
Наиболее близким по технической сущности является гаситель линейных колебаний, раскрытый в патенте РФ №2031277 на изобретение. Этот гаситель колебаний содержит фигурную пружину в виде разрезного кольца с серповидным пазом. Фигурная пружина одним своим концом закреплена на объекте, вибрации которого должны быть погашены. Напротив фигурной пружины установлен груз, соединенный с ней резьбовым крепежным элементом, установленным в серповидном пазу пружины. В известном гасителе колебаний настройка на резонансную частоту колебаний груза в противофазе колебаниям объекта производится изменением жесткости фигурной пружины за счет изменения ее длины от места закрепления пружины на объекте до места закрепления на ней груза. Таким образом, этот гаситель колебаний использует только упругоинерционные свойства системы «объект-гаситель», что обусловливает ограниченную область его применения, поскольку он может подавлять колебания объекта в сравнительно узком диапазоне частот. Кроме того, использование в известном гасителе колебаний одной точки крепления груза к фигурной пружине - при помощи резьбового крепежного элемента - приведет к раскачиванию груза относительно оси его установки во время работы устройства. Это спровоцирует возникновение паразитных вибраций, которые будут передаваться на объект.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, заключается в расширении частотного диапазона гашения колебаний и исключении возникновения паразитных вибраций, передающихся на объект.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в расширении области применения гасителя колебаний и повышении эффективности гашения колебаний объекта.
Решение указанной технической проблемы и получение технического результата обеспечено тем, что гаситель линейных колебаний содержит пластинчатое основание с подставкой на краю, на подставке закреплена одним своим концом плоская пружина, сделанная в виде разрезного кольца с серповидным пазом, напротив плоской пружины установлен груз, расположенный на стойке, закрепленной на основании, груз связан со стойкой посредством вязкоупругого демпфера и соединен с плоской пружиной посредством резьбового крепежного элемента, установленного в серповидном пазу плоской пружины.
В частности, демпфер состоит из вязкоупругих подушек, размещенных вокруг стойки в центральном отверстии груза, сделанном с коническими участками.
Связь груза со стойкой посредством вязкоупругого демпфера обеспечивает расширение частотного диапазона гашения колебаний. Это достигается тем, что под воздействием колебаний демпфер, размещенный в центральном отверстии груза, деформируется, что вызывает диссипацию (рассеивание) энергии вибрации объекта, которая переходит в немеханическую энергию - теплоту. Вместе с тем, соединение груза с плоской пружиной позволяет грузу совершать поворот относительно стойки, при котором демпфер испытывает радиальные нагрузки. Это приводит к деформации демпфера, что также вызывает диссипацию энергии вибрации. А размещение груза на стойке, закрепленной на основании гасителя, позволяет надежно сохранять координаты положения груза, исключая его раскачивание относительно стойки во время работы гасителя. Это предотвратит возникновение паразитных вибраций груза и их передачу на объект, что повысит эффективность гашения колебаний объекта.
На фиг. 1 показан общий вид гасителя линейных колебаний; на фиг. 2 приведен вид А гасителя, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 показан вид Б гасителя, изображенного на фиг. 1; на фиг. 4 представлен разрез В-В гасителя, показанного на фиг. 1.
Гаситель линейных колебаний, показанный на фиг. 1-4, содержит пластинчатое основание 1 в форме диска, имеющее сквозные резьбовые отверстия 2 для крепления гасителя к объекту (на фигурах не показан). На краю основания 1 расположена подставка 3, на которой при помощи винтов 4 закреплена одним своим концом плоская пружина 5, сделанная в виде разрезного кольца с серповидным пазом 6. Напротив пружины 5 установлен груз 7, расположенный на цилиндрической стойке 8, закрепленной на основании 1. Груз 7 связан со стойкой 8 посредством вязкоупругого демпфера 9 и металлической втулки 10, охватывающей цилиндрическую стойку 8. Демпфер 9 состоит из вязкоупругих подушек 11, размещенных вокруг стойки 8 в центральном отверстии груза 7, сделанном с коническими участками. С обеих сторон демпфера 9 размещены шайбы 12, надетые на стойку 8. На резьбовом конце стойки 8 расположены пружинная шайба 13 и гайка 14 для закрепления груза 7 с размещенным в нем демпфером 9 на стойке 8. Груз 7 соединен с пружиной 5 посредством шпильки 15, установленной в серповидном пазу 6 пружины 5, и гайки 16 с пружинной шайбой 17, расположенных на одном из резьбовых концов шпильки 15. На шпильке 15 в пространстве между пружиной 5 и грузом 7 установлена дистанционная шайба 18.
Настройку гасителя линейных колебаний перед его использованием производят следующим образом.
Вначале ослабляют гайку 14 крепления груза 7 на стойке 8 и гайку 16 фиксации груза 7 на пружине 5. Затем поворачивают груз 7 вокруг стойки 8 таким образом, чтобы шпилька 15 оказалась в середине серповидного паза 6 пружины 5. После этого затягивают плотно обе гайки 14 и 16 и закрепляют гаситель колебаний на объекте (на фигурах не показан), вибрации которого должны быть погашены, при помощи, например, винтов (на фигурах не показаны), ввинченных в резьбовые отверстия 2. При этом положение груза 7 относительно пружины 5 должно исключать их взаимный контакт при максимально допустимых изгибах пружины 5, возникающих во время использования гасителя колебаний. Для этого подбирают соответствующую толщину дистанционной шайбы 18.
После установки гасителя колебаний на объекте проводят испытания, контролируя уровень возникающих вибраций. При этом изменяют положение груза 7, передвигая его с небольшим шагом сначала, например, по часовой стрелке вдоль паза 6 пружины 5, а затем против часовой стрелки. Определив оптимальное положение груза 7, при котором наблюдается наименьший уровень вибраций, используют гаситель колебаний по назначению.
Принцип работы заявленного гасителя колебаний основан на комбинированном способе динамического гашения колебаний объекта, заключающемся в одновременном использовании упругоинерционных и диссипативных свойств системы «объект-гаситель». Так, за счет поворота груза 7 вокруг стойки 8 и последующего его закрепления в серповидном пазу 6 пружины 5 изменяется длина активно работающего участка пружины 5, т.е. расстояние от места закрепления конца пружины 5 на подставке 3 основания 1 до места крепления груза 7 к пружине 5. Это позволяет изменять жесткость пружины 5, обеспечивая тем самым возможность настройки гасителя на резонансную частоту колебаний груза 7 в противофазе колебаниям объекта. А применение в гасителе колебаний вязкоупругого демпфера 9, связанного с грузом 7, обеспечивает диссипацию энергии вибрации объекта, что позволяет расширить частотный диапазон гашения колебаний.
Таким образом, в гасителе линейных колебаний, содержащем пластинчатое основание с подставкой на краю, плоскую пружину в виде разрезного кольца с серповидным пазом, закрепленную одним своим концом на подставке основания, груз, установленный напротив плоской пружины и расположенный на стойке, закрепленной на основании, при этом груз связан со стойкой посредством вязкоупругого демпфера и соединен с плоской пружиной посредством резьбового крепежного элемента, установленного в серповидном пазу плоской пружины, обеспечивается расширение частотного диапазона гашения колебаний и исключается возникновение паразитных вибраций, передающихся на объект. В результате расширяется область применения гасителя колебаний и повышается эффективность гашения колебаний объекта.