АМОРТИЗАТОР ДЛЯ СНИЖЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ВИБРАЦИОННЫХ МАШИНАХ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для снижения резонансных колебаний в вибрационных транспортно-технологических машинах, например в вибрационных конвейерах при пуске и торможении. При пуске и торможении указанных машин в результате резонанса происходит резкое возрастание амплитуды их колебаний, повышающее динамическую нагрузку на машины и снижающее тем самым их ресурс.
Известен амортизатор с гидравлическим буфером отбоя, содержащий цилиндр, шток с рабочим поршнем, пневматический поршень-разделитель, направляющую штока, дросселирующую систему, гидравлическую втулку, неподвижно установленную в цилиндре, а также гидравлический поршень с пазами, закрепленный на штоке. Причем в пространстве между гидравлической втулкой и направляющей штока образована полость гидравлического буфера отбоя, заполненная жидкостью из рабочей полости амортизатора, а пазы гидравлического поршня выполнены скошенными (см. Патент РФ №2279582, МПК F16F 9/06).
Недостатком известного амортизатора является его высокий коэффициент сопротивления в конце хода отбоя, что вызывает повышенный расход мощности привода вибрационной машины на преодоление указанного сопротивления, тем самым снижая КПД привода. К тому же снижение жесткости ударных нагрузок происходит только в конце хода отбоя.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является амортизатор для гашения резонансных колебаний в вибрационных машинах, содержащий цилиндр, в котором расположены направляющая штока с гидравлическим поршнем, гидравлическая полость, заполненная рабочей жидкостью и разделенная гидравлическим поршнем на нижнюю и верхнюю гидравлические части, соединенные между собой каналами, газовая полость, отделенная от нижней гидравлической части пневматическим поршнем, гидравлическая втулка, неподвижно установленная внутри цилиндра, дополнительные гидравлическая и центрирующая втулки, неподвижно установленные внутри цилиндра, причем гидравлические втулки выполнены с внутренним диаметром большим диаметра гидравлического поршня для его свободного перемещения внутри гидравлических втулок, а центрирующая втулка выполнена с четырьмя одинаковыми симметрично расположенными отверстиями и с центральным отверстием диаметром большим диаметра штока гидравлического поршня для перемещения штока через центрирующую втулку, при этом гидравлические втулки разнесены на расстояние, большее их высоты на величину, равную двойной рабочей амплитуде вибрационной машины, гидравлический поршень выполнен с восемью одинаковыми пазами, симметрично расположенными с каждого торца поршня, при этом нижний торец штока гидравлического поршня расположен внутри центрального отверстия центрирующей втулки и выступает за нее (см. Патент РФ №170737, МПК F16F 9/49, F16F 9/36).
Известно, что указанный амортизатор устанавливают между колеблющейся и базовой частями вибрационной машины (вибрационного конвейера) и он работает в двух режимах: рабочем (с малым коэффициентом сопротивления) и пускотормозном (с высоким коэффициентом сопротивления), для гашения резонансных колебаний колеблющейся части машины. Верхний конец штока амортизатора шарнирно соединен с колеблющейся частью машины, а нижний - с ее базовой частью. При преобладающем по времени рабочем режиме на преодоление местных гидросопротивлений в амортизаторе (особенно при низких температурах окружающей среды), а также механического трения в их подвижном сопряжении «шток-цилиндр» постоянно расходуется некоторая часть мощности привода вибрационной машины, снижая тем самым ее КПД. В вибрационном конвейере расположено два известных амортизатора по каждому борту, то есть всего их четыре. Они постоянно подключены между колеблющейся и базовой частями машины и являются существенной дополнительной нагрузкой на ее привод при рабочем режиме.
Поэтому недостатком известного амортизатора является снижение КПД привода вибрационной машины.
Сущность полезной модели заключается в том, что в известном амортизаторе для снижения резонансных колебаний в вибрационных машинах, содержащем цилиндр, в котором расположены направляющая штока с гидравлическим поршнем, гидравлическая полость, заполненная рабочей жидкостью и разделенная гидравлическим поршнем на нижнюю и верхнюю гидравлические части, соединенные между собой каналами, газовая полость, отделенная от нижней гидравлической части пневматическим поршнем, гидравлическая втулка, неподвижно установленная внутри цилиндра, дополнительные гидравлическая и центрирующая втулки, неподвижно установленные внутри цилиндра, причем гидравлические втулки выполнены с внутренним диаметром большим диаметра гидравлического поршня для его свободного перемещения внутри гидравлических втулок, а центрирующая втулка выполнена с четырьмя одинаковыми симметрично расположенными отверстиями и с центральным отверстием диаметром большим диаметра штока гидравлического поршня для перемещения штока через центрирующую втулку, при этом гидравлические втулки разнесены на расстояние, большее их высоты на величину, равную двойной рабочей амплитуде вибрационной машины, гидравлический поршень выполнен с восемью одинаковыми пазами, симметрично расположенными с каждого торца поршня, при этом нижний торец штока гидравлического поршня расположен внутри центрального отверстия центрирующей втулки и выступает за нее, согласно изменению, шток, выполненный составным, включает соосно расположенные ведущую и ведомую части с требуемым для исключения колебаний, передающихся на ведомую часть штока, зазором, на нижнем конце ведущей части штока жестко установлена катушка индуктивности с возможностью ввода в нее верхнего конца ведомой части штока.
Выполнение штока амортизатора составным обеспечивает требуемый для исключения колебаний, передающихся на ведомую часть штока, зазор между торцами его соосных ведущей и ведомой частей при преобладающем по времени рабочем режиме, и отключение при этом амортизатора от колеблющейся части вибрационной машины, что исключает дополнительную нагрузку на ее привод при рабочем режиме, сохраняя КПД привода.
Снабжение нижнего конца ведущей части штока жестко установленной катушкой индуктивности и возможность ввода в нее ведомой части штока позволяет при подаче напряжения на катушку втягивать ведомую часть штока (якорь) в катушку до упора в торец ведущей части штока и удерживать части составного штока вместе магнитными силовыми линиями катушки индуктивности, то есть выборочно включать в работу амортизатор только при пуске-остановке вибрационной машины, сохраняя КПД ее привода в рабочем режиме.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в сохранении в рабочем режиме КПД привода вибрационной машины, оснащенной амортизаторами для снижения резонансных колебаний.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 схематично изображен общий вид амортизатора в рабочем режиме;
- на фиг. 2 схематично изображен общий вид амортизатора в пускотормозном режиме.
Амортизатор для снижения резонансных колебаний в вибрационных машинах содержит цилиндр 1, в котором расположена направляющая 2 ведомой части штока 3 (якоря) с гидравлическим поршнем 4. С обеих сторон от гидравлического поршня 4 неподвижно расположены гидравлические втулки 5 и 6, внутренний диаметр которых больше диаметра гидравлического поршня 4 для его свободного перемещения внутри гидравлических втулок 5 и 6. Пневматический поршень 7 разделяет внутреннее пространство цилиндра 1 на гидравлическую А и газовую Б полости. В качестве газа может быть использован нейтральный азот под давлением 0,5-2,0 МПа. Гидравлическая полость А заполнена рабочей жидкостью, в качестве которой может быть использована специальная жидкость для автомобильных амортизаторов, например АЖ-12Т. Внутри цилиндра 1 неподвижно установлена центрирующая втулка 8, выполненная с четырьмя симметрично расположенными отверстиями, обеспечивающими свободное протекание рабочей жидкости через втулку 8, и с центральным отверстием диаметром большим диаметра штока 3 гидравлического поршня 4 для перемещения ведомой части штока 3 (якоря) через центрирующую втулку 8. Гидравлический поршень 4 выполнен с восемью одинаковыми пазами 9, симметрично расположенными с каждого торца поршня 4. Количество, профиль и размеры пазов 9 гидравлического поршня 4 определяют характеристику сопротивления гидравлического буфера отбоя (либо сжатия) в конце отбоя (либо сжатия) амортизатора, а также способствуют более свободному движению поршня 4 при рабочих колебаниях по сравнению с гидравлическим поршнем без пазов. Ведущая часть штока 10 расположена соосно ведомой части штока 3 (якорю) с требуемым для исключения колебаний, передающихся на ведомую часть штока, зазором, величина которого превышает рабочую амплитуду колебаний ведущей части штока 10, шарнирно соединенной с колеблющейся частью вибрационной машины. На нижнем конце ведущей части штока 10 жестко установлена катушка индуктивности 11 с возможностью ввода в нее верхнего конца ведомой части штока 3. Длина ведомой части штока 3 (якоря), погруженной в катушку индуктивности 11, и длина катушки 11 могут быть определены при расчете обмотки и тяговой характеристики электромагнита по методике, описанной в учебно-методическом пособии «Проектирование и расчет электромагнитного устройства низкого напряжения» (Цопов Г.И. Проектирование и расчет электромагнитного устройства низкого напряжения: учебно-метод. пособие / Г.И. Цопов, В.А. Сергеев, В.Н. Овсянников. - Самара: Самар. гос. ун-т, 2013. С. 32-35).
Заявляемый амортизатор для снижения резонансных колебаний в вибрационных машинах работает следующим образом.
Амортизатор устанавливают между колеблющейся и базовой частями вибрационной машины. В рабочем режиме (фиг. 1) ведомая часть штока 3 под собственным весом занимает в гидравлической полости А нижнее положение. При этом верхний конец ведомой части штока 3 свободно входит в катушку индуктивности 11, жестко установленную на нижнем конце ведущей части штока 10, обеспечивая требуемый для исключения колебаний, передающихся на ведомую часть штока, зазор с торцом ведущей части штока 10, превышающий максимальную рабочую амплитуду колебаний ведущей части штока 10. Таким образом, колебания ведущей части штока 10 с жестко установленной на ней катушкой индуктивности 11 не передаются на ведомую часть штока 3 (якорь) и заявляемый амортизатор отключен от колеблющейся части вибрационной машины.
В пускотормозном режиме (фиг. 2) при подаче напряжения на катушку индуктивности 11 магнитный поток создает тяговое усилие, и верхний конец ведомой части штока 3 (якорь) втягивается в нее до упора в торец ведущей части штока 10. При этом гидравлический поршень 4 занимает среднее положение между втулками 5 и 6. Части 3 и 10 составного штока удерживаются вместе магнитными силовыми линиями катушки индуктивности 11 (соленоида), амортизатор включается в работу по гашению резонансных колебаний. Величина тягового усилия при перемещении якоря зависит от соотношения длин катушки и погруженного в нее якоря. Как только амплитуда колебаний составного штока превысит величину рабочей амплитуды в два раза, гидравлический поршень 4 войдет внутрь втулки 5 или 6 в зависимости от направления резонансных колебаний. Это вызовет проталкивание рабочей жидкости через пазы 9 поршня 4 и зазоры, образующиеся между втулкой 5 либо 6 и гидравлическим поршнем 4, сопровождающееся относительно резким возрастанием гидравлического сопротивления. Амплитуда резонансных колебаний будет уменьшена. Пневматический поршень 7 компенсирует изменение внутреннего объема гидравлической полости А при движении штока 3 за счет сжатия-расширения газовой камеры Б.
Таким образом, заявляемый амортизатор для снижения резонансных колебаний в вибрационных машинах позволяет осуществлять рабочий режим вибрационной машины, не ограничивая амплитуду рабочих колебаний и не снижая КПД ее привода (амортизатор выключен), а при подаче напряжения на катушку индуктивности (амортизатор включен) обеспечивает снижение возникающих при пуске-остановке вибромашины резонансных колебаний при условии возрастания рабочей амплитуды более чем в два раза, за счет чего увеличивается ресурс вибрационной машины при сохранении КПД ее привода.