Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Коробко Евгения Викторовна Данилевский Леонид Николаевич Колик Валентин Львович Городкин Рафаил Геннадьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Резонансный преобразователь, содержащий вибратор в виде вала с поршнем, помещенным в гидрополость статора, заполненную маслом, отличающийся тем, что в гидрополости и на поршне расположены электроды, подключенные к источнику напряжения, а гидрополость заполнена суспензией из масла и мелкоизмельченного кремнезема, активированного водой или аминами.(56) Генкин М.В. и др. К вопросу о возможности снижения уровня продольных резонансных колебаний судовых валоприводов Сб. Виброакустическая активность механизмов с зубчатыми передачами. - М. Наука, 1971. - С. 136-145.2002139 С 1, 1993.4134354 1, 1993.94/01181 А 1. 5311 1 Изобретение относится к технике вибрационной защиты и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и, в частности, в судостроении для снижения уровня местной и общекорпусной вибрации в судовых установках либо в электронно-оптических установках для снижения амплитуды низкочастотных собственных колебаний приборов. Известны конструкции преобразователей 1-3. В этих устройствах, которые могут служить аналогами предполагаемого изобретения, с помощью упругих элементов системы выводят резонансные режимы из рабочего числа оборотов или частот внешней силы. Так, виброизолирующая опора по 1 содержит опорный болт и корпус с размещенными в нем чередующимися слоями пористой и жесткой резины, между которыми расположены металлические пластинки, соединяемые с источником тока по схеме конденсатора, опора снабжена резервуаром, заполненным магнитным маслом и закрытым крышкой, взаимодействующей с опорным болтом, размещенной вокруг резервуара электрической катушкой и включенным в схему конденсатора и катушки реле времени. Недостатками указанной виброизолирующей опоры являются опора представляет собой два не связанных между собой (автономных) демпфера. Регулирование демпфирования колебаний в зоне резонанса и в зарезонансной области осуществляется демпфером, заполненным магнитным маслом. Однако известно, что эффект изменения вязкости магнитного масла под воздействием магнитного поля может быть реализован достаточно эффективно в случае течения магнитного масла либо взаимном перемещении двух плоскостей, между которыми оно находится. В описанном случае течение масла не реализуется наличие двух демпферов усложняет конструкцию реле времени переключает источник тока к катушке по временному сигналу, а не частотному и не осуществляет обратной связи режим работы - источник напряжения энергозатраты по созданию магнитного поля существенно выше, чем в устройствах аналогичного применения с воздействием на рабочую среду электрическим полем. Демпферная опора 2 содержит резервуары, заполненные маслом, в которых размещаются поршни, жестко связанные с дополнительным подшипником ротора (вала). Недостатком данного устройства является необходимость введения дополнительного подшипника на валу машины ограниченность оптимального использования демпфирующих свойств масла в случае изменения температуры невозможность осуществления регулирования системы в широком диапазоне частот и амплитуд. Для двигателей, работающих в широком диапазоне оборотов, например в судовых установках, не всегда можно избежать резонанса по методу, описанному в работах 1, 2. Требуется использование специальных устройств, например резонансного преобразователя с гидросистемой, описанного в работе 3. Этот преобразователь выбран нами в качестве прототипа. Он содержит вибратор в виде вала с поршнем, упорными колодками на плунжерах, помещенных в гидрополость статора, выполненного в виде корпуса упорного подшипника, соединенную трубопроводом с масляным резервуаром и источником давления. Данный преобразователь работает следующим образом. Создавая различную величину давления в резервуаре разрывают контакт между плунжерами и корпусом главного упорного подшипника и вал оказывается взвешенным на гидроподушке с определенными свойствами. Включение резонансного преобразователя позволяет получить меньшую результирующую амплитуду колебаний в области резонанса за счет снижения собственной частоты колебаний системы. Недостатком существующей конструкции резонансного преобразователя является, во-первых, то, что для управления собственными свойствами системы необходимо во время работы регулировать два параметра - площадь сечения соединительного трубопровода и объем масляного резервуара. Во-вторых, уменьшение суммарной жесткости приводит к увеличению амплитуды жесткости носового конца ва 2 5311 1 лопровода, что передается на связанные системы - зубчатые муфты и колесо второй ступени редуктора, отрицательно сказываясь на их работе. Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение резонансной амплитуды колебаний вала вибратора без изменения конструкции связанных систем - зубчатых муфт и редуктора. Для осуществления этой задачи в гидрополости главного упорного подшипника (в дальнейшем - ГУЛ) и на поршне вала расположены электроды, подключенные к источнику напряжения, а гидрополость заполнена суспензией из масла и мелкоизмельченного кремнезема, активированного водой или аминами. На чертеже изображена схема предлагаемого резонансного преобразователя. Он содержит вал 1, к одному концу которого приложена продольная сила , а на другом - имеется поршень 2 с заземленными электродами 3, помещенными в заполненную рабочей средой гидрополость 4 главного упорного подшипника 5, содержащего вторую группу электродов 6, подключенных к высоковольтному полюсу источника высоких электрических напряжений 7. Другой полюс источника заземлен и электроды 6 отделены от стенки гидрополости изоляционной прокладкой 8. В качестве рабочей среды может быть использована, например, суспензия диатомита в трансформаторном масле, чувствительная к воздействию электрического поля. Работает предлагаемый резонансный преобразователь следующим образом. На частоте главного резонанса, когда наблюдаются значительные смещения вала 1 с поршнем 2, по сигналам от следящего устройства (на фигуре не показано) включается источник напряжения 7. В зазорах между электродами поршня и гидрополости возникает электрическое поле. Под его воздействием мелкоизмельченные частицы твердой фазы (например, диатомита) образуют поперечные структуры - мостики 4. Прочность каждого мостика и сила сцепления с электродами зависят от величины электрического напряжения. Суммарная жесткость ГУП возрастает, резонансная кривая по частотам смещается вправо, что приводит к снижению амплитуды колебаний на главной частоте резонанса. Научнопроизводственным объединением Орион (г. Москва) и ГНУ ИТМО НАН Б (г. Минск) были проведены исследования работы макета колебательной системы с резонансным преобразователем заявляемой конструкции. Опыты проводили на резонансной частоте 7,3 Гц. Увеличение электрического напряжения, подаваемого на электроды 3 и 6, до 4 кВ плавно смещало амплитудно-частотную характеристику колеблющейся массы 2,5 кг вправо до частоты 15 Гц. При этом наблюдалось снижение относительной амплитуды Ар/Аре в 38 раз(Аре - величина амплитуды при резонансе в нормальных условиях, Арвеличина амплитуды при резонансе при подаче электрического напряжения). Диаметр поршня равнялся 60 мм, длина электродов - 55 мм, ширина межэлектродного зазора для 4-х электродов составляла 5 мм. Вязкость рабочей жидкости без поля - 2000 спз. Дисперсионной средой служило трансформаторное масло, дисперсной фазой - мелкоизмельченный (размерами от 1 до 10 микрон) порошок диатомита (60 по массе), активированный водой (6,6 от массы диатомита). Изменяя геометрию канала, увеличивая площадь электродов и уменьшая зазор между ними, можно усилить наблюдаемый эффект, т.е. получить требуемую жесткость системы при меньших электрических напряжениях. Технико-экономические преимущества заявляемой конструкции резонансного преобразователя по сравнению с прототипом состоят, по нашему мнению, в том, что введение дополнительной жесткости при резонансе за счет возрастания упругости рабочей жидкости в межэлектродных пространствах увеличивает общую жесткость ГУП и смещает резонансную кривую в область больших частот, не увеличивая амплитуду колебаний носового конца валопровода, без изменения конструкции связанных систем - зубчатых муфт и редуктора. Кроме того, возрастает эффективность использования резонансного преобразователя (демпфирование), так как снижение амплитуды колебаний в зависимости от прикладываемого напряжения увеличивается. Затраты, связанные с осуществлением 3 5311 1 предлагаемой конструкции, незначительны. Рабочая жидкость состоит из обиходных дешевых материалов, проста в изготовлении 5. Энергетические потери, связанные с использованием высоковольтных напряжений, малы, так как, несмотря на высокое напряжение, электрический ток в зазорах между электродами составляет 0,001 А. В качестве следящего устройства могут быть использованы широко распространенные в практике измерений датчики частоты и амплитуды (например, разработанные Институтом Земли, г. Москва). Источники информации 1. А.с. СССР 485253, 1975. 2. Вибрация энергетических машин Справочное пособие. - Л. Машиностроение. 1974. - С. 15. 3. Генкин М.Д., Тайчер С.Я. К вопросу о возможности снижения уровня продольных резонансных колебаний судовых водопроводах Сб. Виброакустическая активность механизмов с зубчатыми передачами. - М. НИИМАШ, 171. - С.136-145. 4. Анаскин И.Ф., Глеб В.К., Коробко Е.В., Хижинский Б.П., Хусид Б.М. Исследование влияния внешнего электрического поля на амплитудно-частотные характеристики электрореологического демпфера. -ИФЖ. - .1, 1984. - С. 309-315. 5. Электрореологический эффект. -Мн. Наука и техника, 1972. - С. 172. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: F16F 9/53, F16F 6/00

Метки: резонансный, преобразователь

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-5311-rezonansnyjj-preobrazovatel.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Резонансный преобразователь</a>

Похожие патенты