Оглавление
Введение________
2
6
1. Обзор мирового опыта конструктивных разработок, технологий производства и методик расчета характеристик регулируемых виброизоляторов на базе конструкционного
демпфирования_______________________________________________________12
1. 1. Конструктивные разработки в области регулируемой
виброзащиты___________________________________________________13
1.1.1. С регулированием жесткосных свойств виброизоляторов ____15
1.2.2. С регулирование демпфирующих свойств виброизоляторов_____21
1.2. Методики расчетаупруго-демпфирующих свойств виброизоляторов __________________________________________ 27
1.3. Постановка задач исследования ______________________________37
2. Разработка моделей деформирования виброизоляторов
на базе конструкционного демпфирования с регулируемыми характеристиками____________________________________________________39
2.1 Разработка методики расчета регулируемых виброизоляторов с прямолинейными рабочими участками УДЭ_________________________ 39
2.1.1. Исследование возможности регулирования жесткости виброизолятора за счет переменных длин участков упругого элемента_______________________________________________ 40
2.1.2. Регулирование демпфирования виброизолятора за счет сдавливающих нагрузок и переменного коэффициента трения
между слоями____________________________________________________46
2.2 Разработка метода расчета двухкольцевых виброизоляторов с регулируемыми характеристиками__________________________________57
2.2.1. Расчет одного УДЭ эллипсной формы в линейной постановке 59
2.2.2. Решение задачи о деформации двухэллинсного виброизолятора в линейной постановке________________________76
з
2.2.3. Исследование характеристик двухэллипсного виброизолятора с
учетом геометрической нелинейности ______________________________121
2.3. Разработка методики расчета кольцевого виброизолятора с
регулируемым изменеием радиуса кривизны и угла охвата _____________128
2.4 Разработка методики расчета характеристик виброизоляторов с регулируемым демпфированием________________________________________141
2.4.1 Регулирование демпфирования с помощью эффекта предварительных деформаций___________________________________141
2.4.2 Регулирование демпфирования с помощью специально введенных конструктивных элементов __________________________________151
2.4.3 Совместное регулирование жесткостных и демпфирующих храктеристик_________________________________________________163
3. Экспериментальное исследование виброизолятора с регулируемыми характеристиками__________________________________________________167
3.1. Создание экспериментального образца и описание установки 167
3.2. Методика проведения эксперимента___________________________169
3.3. Построение гистерезисных петель____________________________171
3.4. Жесткостные и демпфирующие характеристики__________________174
3.5. Сравнение с данными, полученными па основе
математ и ческой мод ел и 186
4. Конструктивные разработки и перспективы дальнейших исследований______________________________________________________190
4.1. Разработка конструкций виброизоляторов с регулированием жесткостных характеристик_____________________________________190
4.2. Разработка конструкций виброизоляторов с регулированием демпфирующих характеристик____________________________________197
4.3. Перспективные направления дальнейших исследований___________202
4
Основные результаты диссертации и выводы________________206
Список использованных источников________________________208
Приложения
Основные сокращения
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
ВЗС - виброзащитная система
ГТД - газотурбинный двигатель
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
ДЧА - двигатель летательного аппарата
Л А - летательный аппарат
ОС - обратная связь
ПО - программное обеспечение
РОУ - рабочий орган управления
САПР - система автоматизированного проектирования
СУ - силовая установка
ТВИ - тросовый виброизолятор
У ВЗС - управляемая виброзащитная система
УДЭ - уируго-демпфирующий элемент
Введение
В технике существуют области, где эксплуатация средств виброзащиты невозможна без периодической подстройки их параметров. Это — виброзащитные кресла машинистов железнодорожного транспорта, операторов горных машин и механизмов, виброзащитные площадки операторов химических производств, домостроительных комбинатов, транспорт по перевозке хрупких грузов, многорежимное оборудование, сейсмозащищенные объекты и т.д. Нерегулируемые системы виброзащиты приводят к нскомфортности рабочих мест и виброболезням персонала, повреждениям грузов.
В этих случаях применяются регулируемые системы виброизоляции, которые, в зависимости от типа регулирования, подразделяются на параметрически регулируемые и активные. В параметрически регулируемых системах виброизоляции регулированию подвергается один или несколько параметров, влияющих на жесткость или демпфирование упругодиссипативных элементов. В активных системах регулирование сводится к компенсации дополнительным источником энергии вынужденных
сил, вызывающих вибрацию защищаемого объекта.
✓
Из перечисленных принципиальных особенностей двух типов виброзащитных систем явно следуют их преимущества и недостатки. Так, в параметрически регулируемых системах виброзащиты не требуется введение больших энергетических затрат на изменение вибросостояния механической системы; в активных системах эти затраты весьма значительны. Введение в систему виброизоляции дополнительного источника энергии для компенсации сил приводит к существенному усложнению конструкции машины, прибора, агрегата, что ограничивает сферу применения активных систем, являющихся несомненно более эффективными по сравнению с параметрически регулируемыми.
Наибольшее распространение . в настоящее время получили регулируемые виброзащитные системы на базе гидропневматических
7
упругодемпфирующих элементов, однако они имеют существенные недостатки — необходимость введения надежных уплотнительных устройств и существенная зависимость параметров от температуры.
В последнее десятилетие в научной литературе появилось много публикаций о принципиальной возможности регулирования параметров хорошо отработанных пассивных виброзащитных систем на базе многослойных элементов с конструкциионным демпфированием, - пакетов лент, металлических тросов, пакетов стержней, трубок, - за счет изменения формы и протяженности их упругих линий, величин и эпюр сдавливающих нагрузок по геометрическим параметрам и объемам элементов, взаимного расположения упругих элементов в ансамблях виброизоляторов, быстрой подстройки того или иного параметра под заданные характеристики виброизолятора или системы виброизоляторов без их демонтажа в механической системе. Это направление может оказаться весьма перспективным для обеспечения надежности и долговечности изделий машиностроения и аэрокосмической техники в условиях ограниченных ресурсов и невозможности применения активных средств виброзащиты но признакам сложности, повышенного веса, габаритов, температурных диапазонов применения и т.д.
Таким образом, создание перспективных конструктивных схем виброизоляторов на базе конструкционного демпфирования с возможностью подстройки жесткостных и демпфирующих характеристик под заданные параметры механических систем является актуальной задачей.
Цель работы. Расширение функциональных возможностей и эффективности виброзащитных систем за счет создания методик расчета и конструкций виброизоляторов с регулируемыми упругодемпфирующими характеристиками на основе принципов конструкционного демпфирования.
Задачами исследования являются:
- создание и исследование математических моделей с целью определения рациональных параметров конструкций по соотношению
8
конструктивно-технологических и прочностных параметров, жесткостным и демпфирующим характеристикам;
разработка методик расчета нагрузочных, жесткостных и демпфирующих характеристик виброизоляторов с регулируемыми свойствами;
- разработка надежных и удобных в эксплуатации конструкций регулируемых виброизоляторов с характеристиками, лучшими, чем у существующих аналогов;
- создание комплекса программ расчета упругодемпфирующих, прочностных и динамических характеристик виброизоляторов и механических систем на базе конструкционного демпфирования;
выявление новых качеств различных типов регулируемых виброизоляторов (многослойных балочных, кольцевых, Г-образиых), позволяющих создавать на их основе виброзащитные системы со свойствами, близкими к предельно возможным.
Объект разработки и исследования. Исследование процессов деформирования регулируемых систем виброзащиты на базе принципов конструкционного .демпфирования при статическом и динамическом нагружении.
Методы исследования. Результаты работы получены на основе теоретических исследований и математического моделирования с использованием пакетов Mathcad 14, Table Curve 2D и 3D, ANSYS и д.р. При этом использовались основные положения теоретической механики, механики твердого деформируемого тела, теории упругости, триботехники и теории гибких стержней в представлениях Е.П. Попова. Экспериментальные исследования базировались на современных методах теории планирования эксперимента, теории погрешностей и математической статистики.
Достоверность полученных результатов подтверждается:
9
- использованием хорошо известных и апробированных аналитических методов численного моделирования напряженно-деформированного состояния упругих систем сложной формы;
- обоснованным выбором основных допущений и ограничений;
- удовлетворительной сходимостью результатов моделирования с экспериментальными данными;
- опытом практического внедрения достигнутых результатов.
Научная новизна работы состоит в:
1. Разработке методик расчета нагрузочных, жесткостных и демпфирующих характеристик регулируемых виброизоляторов с ансамблями прямолинейных и криволинейных упругодемпфируюших элементов изменяемой геометрии, формы и параметров трения контактирующих пар;
2. Создании аналитических моделей деформирования гибких упругих элементов изменяемой геометрии и формы при учете геометрической нелинейности конструктивных элементов виброизоляторов;
3. Теоретическом доказательстве возможности существенного повышения демпфирующих свойств работающих на изгиб многослойных конструкций за счет создания на контактных поверхностях параболического закона распределения сил трения между слоями по высоте;
4. Теоретически найденном новом свойстве деформируемых взаимосвязанных двухкольцевых упругодемпфирующих элементов, заключающемся в наличии на их нагрузочной характеристике регулируемой зоны квазинулевой жесткости, позволяющей существенно повысить эффективность виброзащитных систем транспортной и аэрокосмической техники.
5. Теоретическом и экспериментальном доказательстве эффективности способа регулирования характеристик виброизоляторов с конструкционным демпфированием за счет вариации форм упругодемпфирующих элементов, что задает вектор перспективных направлений проектирования
10
регулируе1мых виброзащитных систем для транспортной и аэрокосмической техники.
Практическая ценность.
1. Предложен ряд новых конструкций виброизоляторов, позволяющих существенно увеличивать эффективность виброизоляции за счет изменения собственной частоты в десятки раз без демонтажа механической системы.
2. Предложенные методы расчета регулируемых виброизоляторов позволяют определять оптимальные формы и параметры
упруго демпфирующих элементов, диапазоны возможного регулирования свойств и, тем самым, дают возможность существенно сократить сроки разработки виброзащитных систем, решить многие проблемы вибропрочности изделий машиностроения.
Реализация результатов работы. Созданные алгоритмы и программы расчета использованы при разработке систем виброизоляции в компьютеризированных вагонах-лабораториях производства НИЦ ИНФОТРАНС (г. Самара), ООО «Астрон» (г. Самара), в ЗАО «СОК» (г. Самара), а также широко применяются в учебном процессе СГАУ на кафедре «Конструкция и проектирование двигателей летательных аппаратов» в дисциплинах «Основы проектирования и конструирования», «Динамика машин» и «Конструкция авиационных двигателей внутреннего сгорания».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и были одобрены па международных, всероссийских, региональных, межвузовских научных конференциях: Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в машиностроении» (г. Тольятти, 2007 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы динамики и прочности материалов и конструкций: модели, методы, решения» (г. Орел, 2007 г.), Международной молодежной научной конференции «34 Гагаринские чтения» (г. Москва, 2008 г.), Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Брянск, 2008 г.), Международной конференции
11
молодых ученых «Инновационные технологии в проектировании» (г. Пенза, 2008 г.), Международной научно-практической конференции «Новые
материалы и технологии в строительном и дорожном комплексах» (г. Брянск, 2008 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Новые
материалы и технологии» (г. Москва, 2008 г.), Международной научно-технической конференции по транспортной и строительно-дорожной технике «Trans & Motauto» (г. София, 2008 г.), Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «X Королевские чтения» (г. Самара, 2009 г.), Всероссийской молодежной научно-технической
конференции «Молодежь, техника, космос» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (г. Пенза, 2010 г.) и других.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 22 печатные работы, включая 2 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертаций, 14 трудов международных и всероссийских конференций, 6 патентов на полезные модели. В основном, все научные результаты получены автором. Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоит в разработке теоретических положений, а также в непосредственном участии во всех этапах прикладных исследований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Материал изложен на 217 страницах, содержит 163 рисунка и 10 таблиц. Список использованных источников включает 104 позиции.
12
1. Обзор мирового опыта конструктивных разработок, технологий производства и методик расчета характеристик регулируемых вибронзоляторов на базе конструкционного демпфирования
Виброизоляторы и демпферы в том или ином виде являются сегодня совершенно необходимой частью любого сложного технического изделия. Особенно это касается авиационной техники, где на данный момент используются в основном виброизоляторы пассивного типа, характеристики которых остаются неизменными во всем диапазоне внешних нагрузок. Как правило, такие виброизоляторы сразу проектируются и изготавливаются для борьбы с вибрацией от одного, реже нескольких источников. Но такой подход уже себя не оправдывает, особенно в аэрокосмической технике, где оборудование работает в условиях широкополосного спектра вибраций.
Самым перспективным для повышения надежности аэрокосмической техники автору видится использование регулируемых виброизоляторов, отслеживающих изменение вибрационного режима и соответственно изменяющих свои характеристики для эффективной защиты оборудования.
Причем, в работе автор сосредотачивает внимание прежде всего на виброизоляторах, основанных на конструкционном демпфировании, которые отличаются простотой конструкции, малым весом и неприхотливостью в эксплуатации в сравнении с гидравлическими демпферами.
В области исследования динамического поведения механических систем плодотворно работали в течение последнего полувека множество отдельных ученых и целых научных коллективов. Достаточно назвать имена отечественных исследователей Антипова В.А., Бабицкого В.И., Баландина П.П., Бсзводина В.А., Елезова В.Г., Иващенко В.И., Ильинского B.C., Коловского М.З, Кравченко С.В., Крейнина Г.В., Лазуткина Г.В., Мальтеева М.А., Панина Е.А., Пановко Я.Г., Пономарева Ю.К., Страхова Г.И., Тройникова A.A., Филекииа В.П., Фролова К.В., Чегодаева Д.Е., Черноусько Ф.Л., Чернышева H.A., Яблонского В.В., Эскина И.Д и зарубежных
13
Й. Мурина, Гудмана и Клампа, Пиана и Халловелла, Yamada Yoshikazu, Jeffcott H.H. и др.
Данная глава посвящена тому, чтобы выделить перспективные на данный момент разработки и методики проектирования регулируемых виброизоляторов, разработки перечисленных авторов, с целью дальнейшего создания простых методов расчета, а также надежных и дешевых конструкций регулируемых виброизоляторов для современной техники.
1.1. Конструктивные разработки в области регулируемой виброзащиты
О проблеме создания упруго-демпфирующих систем на принципах конструкционного демпфирования [1-41], классификация которых приведена на рис. А.1 (Приложение А), известно следующее.
1. Демпфирование (рассеяние энергии) возможно только в многослойных средах (минимально — в двухслойных), когда есть хотя бы одна пара трения.
2. Сила трения (в паре трения) зависит от нормального давления, коэффициента трения и величины предварительного смещения
где N - сила нормального давления, / - коэффициент трения, А=Д/ДПС -относительное смещение в паре трения, Апс — предельная величина предварительного смещения, при котором сила трения набирает предельное значение.
3. Коэффициент поглощения в системах конструкционного демпфирования зависит от амплитуды силы (деформации), имеет экстремум и гиперболически уменьшается с ростом амплитуды силы или деформации. Максимально возможная величина коэффициента равна 8. Для упругих элементов в виде многослойных пакетов, работающих на изгиб (рессоры, троса, стержни) ц/тах зависит, при прочих равных условиях, от числа слоев «п».
4. Жесткостные свойства систем виброизоляции зависят от
(1.1)
14
4.1 Длины, формы упругих элементов и их геометрического расположения
4.2 Размеров и формы поперечных сечений упругих элементов
4.3 Числа контактирующих слоев «и» в элементе и числа элементов «Л» в ансамбле виброизолятора
4.4 Физических параметров материала - Е (модуль упругости), р (плотность), р (коэффициент Пусассона) или состояния окружающей среды (температура
О-
Таким образом, создание регулируемых виброзащитных систем, классификация которых показана на рис. А.2 (Приложение А), на принципах конструкционного демпфирования возможно за счет изменения (плавного или ступенчатого) следующих параметров:
1. Величины и распределения эшор сдавливающих нагрузок по ширине, высоте, длине, объему упругодемпфирующих элементов.
2. Изменения коэффициентов трения в контактных парах.
3. Длины, формы упругих элементов и их взаимного геометрического расположения в ансамбле виброизолятора.
4. Размеров и формы поперечных сечений элементов.
5. Числа контактирующих слоев в элементе и числа элементов в ансамбле виброизолятора.
6. Физических параметров материала (Е, /?, р) или окружающей среды (/ -температура).
Наиболее перспективными и реально технически осуществимыми являются принципы регулирования1, перечисленные в п.п. 1, 3, 5. Остальные принципы регулирования свойствами систем виброзащиты принципиально возможны, но трудновыполнимы. Их можно реализовать, наравне с остальными принципами, лишь в параметрических рядах пассивных виброизоляторов с конструкционным демпфированием.
1 Кроме того, управляемые виброизоляторы можно классифицировать по физической природе исполнительного механизма, как это показано на рис. А.З. (Приложение Л)
15
Принцип 6, например, можно реализовать за счет применения материалов с памятью формы. Можно создать ряды виброизоляторов из опрессованного проволочного материала с разной плотностью р и условным модулем упругости Е в каждом типоразмере виброизолятора. Принцип 2 можно легко осуществить при создании линейки пассивных виброизоляторов-рсссор с высокими демпфирующими характеристиками за счет создания заданной эпюры распределения коэффициентов трения на контактных поверхностях по высоте пакета лент (слоев), путем напыления на на поверхности контакта покрытий из разных материалов. В одном же типоразмере виброизолятора изменить коэффициенты трения на контактных поверхностях в процессе колебаний практически невозможно. Так же сложно изменять размеры и форму поперечных сечений в регулируемом виброизоляторе, но возможно при создании параметрического ряда виброизоляторов.
Таким образом, при разработке регулируемых (полу активных) виброизоляторов, необходимо воспользоваться принципами № 1,3, 5.
Рассмотрим конкретные конструкции, в которых воплотился опыт разработки регулируемых виброзащитных систем. Из рассмотренных конструкций [3-62] выбраны самые интересные для исследований автора. Приведенные виброизоляторы разделены на группы.
1.1.1. С регулированием жесткосных свойств виброизоляторов
Изменение жескости виброизолятора (а значит и собственной частоты /о ВЗС) позволяет значительно повысить эффективность виброзащиты.
В работе [42] приведена конструкция виброизолятора с подстраиваемой сдавливающей нагрузкой (см. рис. 1.1). Улучшение диссипативных свойств здесь обеспечивается регулированием осевого поджатия отрезков троса и величины их осевого натяжения. В работе [43] проведено исследование влияния величины радиуса перехода между
16
прямолинейными участками Г-образного тросового виброизолятора. Показано, что его регулирование при неизменных габаритах виброизолятора позволяет изменять жесткость в семь раз.
При этом, чем больше радиус сопряжения, тем больше жесткость виброизолятора. Данная идея является весьма перспективной, однако подробной методики расчета авторы не приводят, ограничиваясь нагрузочными
характеристиками. Также неясно, как поведут себя демпфирующие
характеристики виброизолятора.
Механизм, позволяющий реализовывать изменение радиуса сопряжения в процессе развития колебаний, не рассматривается.
Интересная конструкция предложена авторами работы [44]. В ней рассмотрен демпфер вибраций (см. рис. 1.2) одного из элементов конструкции двигателя, имеющего консольное закрепление на его конце. Демпфер устанавливается на этом элементе конструкции и имеет внутренний канал, частично заполненный жидкостью. Под действием электрического тока жидкость может перемещаться вдоль канала, изменяя частоту собственных колебаний демпфера.
Авторы данной конструкции провели большой комплекс расчетов своего изобретения, доказывающих его эффективность, которые были использованы в настоящей работе. Один из графиков, иллюстрирующий изменение собственной частоты демпфера, представлен на рисунке 1.3.
шт
№
Рис. 1.1. Виброизолягор Г-образного типа конструкции В.Л. Безводина [42]
17
/4 3
гт/т
\
\
УОНШЕ ОЕ ИР МЛ5$ (иг»1)
Рис. 1.3. График изменения собственной частоты демпфера [441
Рис. 1.2. Демпфер с переменной собственной частотой [44]
1 - продольный упругий элемент, 2 - элемент крепления , 3 - набор электрических пускателей и резисторов, обеспечивающих заданный закон управления, 4 - емкость, заполненная частично жидкостью, а частично газом (5).
Сама конструкция демпфера является достаточно простой, однако
авторы не занимались разработкой потребной системы управления.
В работе [45] приведена конструкция виброизолятора с подстраиваемой
сдавливающей нагрузкой. Она была применена для демпфирования перехода через первую и вторую критики для турбины ТНА
7 2 1
ГТД НК-88. Особенно
Рис. 1.4. Общий вид узла с упругодемпферной
опорой [45] интересен принцип работы
1 - подшипник; 2 - втулка; 3 - втулка, разрезанная на Демпфера,
сегменты; 4 - демпфер; 5 - корпус демпфера; 6 - пружина; 7 -датчик вибраций.
До первой критической частоты пакет гофрированных лент имеет определенную жесткость. При приближении к первому резонансу, вибродатчик (см. рис. 1.4) посылает сигнал в систему управления, которая ступенчато изменяет давление в полости демпфера, изменение давления приводит к тому, что кольцевые сегменты 3 поджимают пакет лент 4,
вызывая изменение его жесткости и сдвиг резонансной частоты. То же
повторяется и на второй критике. Таким образом, комбинируя в нужные моменты режимы с разной радиальной жесткостью демпфера, мы резко снижаем амплитуды на обоих резонансах (рис. 1.5).
А, мм 0.3 0.2 0,1 О
1
А, мм 0.3 0,2 0,1
0
1
С, кН/мм
2.5
1.5 0,5
і5
7
(О,
7Х
/
а)
со2
3 <■)„<„ 4
б)
в)
о)*103,с’1
(о-Ю’.с*1
Рис. 1.5. АЧХ ротора |45] а) без демпфера: со 1, <о2 — собственные частоты с разной жесткостью опоры; б) с демпфером;
в) закон изменения жесткости опоры демпфером;
В работе [46] представлена конструкция пластинчатого кольцевого демпфера с изменяемым расположением и силой поджатия элементов. Она включает пакет кольцевых гофрированных лент 1 (рис. 1.6а), ограниченный в осевом направлении кольцами 2 и установленной в корпусе опоры 3. По внутреннему диаметру пакет 1 ограничен втулкой 4, в которой установлен подшипник 5 и вал 6. Расстояние между кольцами 2 выставляется регулятором 7. Кольцевые ленты в пакете имеют в осевом направлении угол конусности а (рис. 1.66), причем каждая последующая лента имеет угол конусности, обратный к предыдущей.
19
б)
Рис. 1.6. Конструкция регулируемого пластинчатого демпфера [46] а) общий вид опоры; б) осевой разрез пакета гофрированных лент
Толщина пакета И обратно пропорциональна расстоянию £ между кольцами 2. Коэффициент рассеивания энергии ц/ и коэффициент жесткости С являются функциями относительного зазора. Меняя по заданному закону расстояние мы можем менять относительный зазор 8 = 8/И и, следовательно, управлять динамическими характеристиками демпфера в процессе его работы.
В работе [47] рассматривается виброизолятор, в котором регулирование жескостных свойств происходит за счет применения материала с памятью формы. Проволока из этого материала охватывает трос. При совпадении частоты колебаний вибрирующего объекта с собственной частотой колебаний отрезка троса происходит резкое увеличение амплитуды
20
колебаний, сопровождающееся сильным нагревом, проволока из материала с эффектом памяти формы нагревается и сжимает отрезок троса, увеличивая его жесткость, уводя систему с резонансной частоты. При остывании проволока принимает прежнюю форму.
В работе [48] рассмотрен виброизолятор, позволяющий изменять свою жесткость за счет использования промежуточных элементов.
Данная конструкция (см. рис. 1.7) содержит две опоры,
соединенные УДЭ в виде изогнутых отрезков тросов, и размещенную между ними промежуточную массу, которая выполнена в виде двух параллельно установленных дисков, в каждом из которых выполнены чередующиеся
УДЭ жестко закреплены в
цилиндрических отверстиях одного из дисков, а последние смещены один
относительно другого так, что центры цилиндрических отверстий одного из
них совпадают с центрами пазов другого. В обычном режиме работы УДЭ
деформируются, и диски вращаются один относительно другого. При
подаче напряжения на обмотки электромагнитов происходит взаимное
перемещение дисков, изменяющее жесткость виброизолятора.
В работе [49] рассмотрен
виброизолятор, позволяющий изменять
свои жесткости вдоль разных осей за счет
изменения положения УДЭ. Конструкция
0 , о о * Л „ показана на рис. 1.8. За счет изменения
Рис. 1.8. Виброизолятор с управляемым г
углом наклона УДЭ [49] длины участка Ь осуществляется наклон
Рис. 1.7. Тросовый виброизолятор с регулируемой жесткостью [48] цилиндрические отверстия и пазы.
21
кольцевых УДЭ виброизолятора, тем самым плавно изменяя его жесткость. Математическая модель данной конструкции рассмотрена в работе [50]. Установлено, что изменением наклона УДЭ можно изменять жесткость виброизолятора в пять раз, а также обеспечить анизотропию жесткостных характеристик виброизолятора вдоль горизонтальной и вертикальной осей. Дано выражение для определения оптимального угла наклона УДЭ.
1.1.2. С регулированием демпфирующих свойств виброизоляторов
Имеется ряд работ, в которых предлагается управление демпфированием осуществлять за счет изменения сдавливающих нагрузок между слоями многослойных упругих элементов, например, при их обмотке проволокой или лентой с определенным натягом [55-58]. Например, в работе [58] предлагается создавать между проволочками троса такие сдавливающие усилия, которые позволяют амортизатору при малых амплитудах колебаний работать как виброизолятор, а при больших - как демпфер. Однако эту операцию можно осуществить лишь один раз в процессе создания виброизолятора. После установки его в машину управление свойствами, влияющими на уровень вибраций, исключено.
Конструкция, предложенная авторами работы [59], весьма интересна исключительной простотой в сочетании с высокими и стабильными демпфирующими характеристиками. При некоторой доработке узлов крепления, позволяющих изменять угол установки УДЭ а, из нее могла бы получиться конструкция регулируемого виброизолятора, что и выполнено далее в разделе 2.
Виброизолятор выполнен в виде многослойного пакета лент с радиусным 11 и двумя прямолинейными участками 12, 13 на его концах (см. рис. 1.9), в которых выполнены призонные отверстия с установленными в них и служащими для крепления объекта к виброизолятору и виброизолятора к основанию обоймами 7, 8, причем радйусное очертание многослойного пакета лент выполнено с углом охвата /? равным Д=180°-2а, где угол а
- Київ+380960830922