CC BY
24
ОХРАНА ТРУДА
УДК 62-762.649, 614.846.5
МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ АМОРТИЗАТОР ДЛЯ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ М.А. Колбашов, А.П. Сизов, В.С. Еловский, В.А. Комельков, А.Н. Бочкарев
Предложен магнитожидкостный амортизатор для гашения колебаний, который может быть использован как устройство для гашения колебаний различного рода объектов, в частности, двигателя внутреннего сгорания. Устройство содержит корпус, заполненный магнитной жидкостью, шток с магнитной системой, подвижный в осевом направлении и размещенный в корпусе, дросселирующие каналы, соединяющие полости корпуса, постоянные магниты, создающие магнитный поток в дросселирующих каналах.
Ключевые слова: магнитожидкостный амортизатор, магнит, дросселирующий элемент.
Разработанное авторами устройство относится к машиностроению и может быть использовано как магнитожидкостный амортизатор для гашения колебаний различного рода объектов, в частности, двигателя внутреннего сгорания. Магнитожидкостные амортизаторы содержат корпус, в котором установлена магнитная система, создающая магнитный поток, воздействующий на магнитовосприимчивую жидкость, являющуюся диссипативным элементом при её течении и деформации под действием сил, возникающих при колебаниях защищаемого объекта.
Известен также магнитожидкостный амортизатор [2] для гашения колебаний, содержащий корпус из двух жестко закрепленных коаксиальных цилиндрических элементов, внутренний из которых выполнен в виде сплошного цилиндра, с образованием открытой полости и размещенной в ней с возможностью осевого и вращательного перемещения поршня, причем зазоры между корпусом и поршнем заполнены магнитоактивной жидкостью, а цилиндрические элементы корпуса и поршня закреплены на магнитных переходниках, а поршень выполнен в виде набора сопряженных цилиндрических элементов, представляющих собой магнитопроводы, и обмотка возбуждения магнитного поля, расположенная между последними. При этом с торцов во внутреннем цилиндрическом элементе выполнены полости, образованные вращением вокруг его оси криволинейной образующей, один конец, который лежит на торцах цилиндра, а второй - в точках
пересечения оси поперечным сечениям, проходящим через внутренние края внешних цилиндрические элементов при соответствующих положениях поршня.
Недостатком известного устройства является сложность осуществления работы при восприятии статической нагрузки из-за необходимости работы с магнитной жидкостью, имеющей высокий предел текучести, обеспечивающий компенсирование статической нагрузки.
С целью исключения указанного недостатка и усиления демпфирующего эффекта при восприятии демпфером статической нагрузки, обусловленной массой защищаемого объекта при его колебаниях, предлагается в конструкцию магнитожидкостного амортизатора для гашения колебаний ввести элемент, обеспечивающий компенсирования статической нагрузки, обусловленной массой защищаемого объекта с одновременным гашением колебаний объекта.
Указанная цель достигается тем, что магнитожидкостный амортизатор, содержащий корпус, заполненный магнитной жидкостью, шток с магнитной системой, подвижный в осевом направлении, и размещенные в корпусе дросселирующие каналы, соединяющие полости корпуса, постоянные магниты, создающие магнитный поток в дросселирующих каналах.
Целью изобретения является увеличение демпфирующих характеристик
магнитожидскостного амортизатора. Указанная цель достигается тем, что в магнитожидкостном
амортизаторе в корпусе, заполненном магнитнои жидкостью, шток с магнитноИ системой, подвижный в осевом направлении и размещенный в корпусе, дросселирующие каналы, соединяющие полости корпуса, постоянные магниты, создающие магнитный поток в дросселирующих каналах, шток с магнитной системой, подвижной в осевом направлении на штоке, выполненном из немагнитного материала, установлен эластичный элемент, воспринимающий статическую нагрузку, постоянным магнитом и в корпусе демпфера установлен другой постоянный магнит противопожарной полярности с введенным в него магнитным шунтом.
На рис. 1 представлена схема предлагаемого устройства. В корпусе 1, выполненном из немагнитного материала установлен шток 2 и статический демпфер 3, выполненный из эластичного материала. На штоке 2 установлен постоянный магнит 4, фиксированный на штоке от осевых перемещений с помощью шайбы 5 и гайки 6. В корпусе 1 установлена дросселирующая шайба 7, разделяющая пространства в корпусе 1 на две полости, А и Б, и выполненная их магнитных материалов, между торцевой и поверхностью магнита 4 и шайбы 7 образован неравномерный зазор 5. В корпусе 1 установлен постоянный магнит 8, намагниченный в осевом направлении полярности
противоположному магниту 4.
Полости А и Б и зазор 5 заполнены магнитной жидкостью 9. Защищаемый объект 10 устанавливается на шток 2.
Амортизатор работает следующим образом. При установке на штоке 2 объекта, подлежащего защите от колебаний, статическая нагрузка, определенная массой объекта, компенсируется за счет жесткости эластичного элемента 3. При возникновении колебаний защищаемого объекта 10 происходит деформация статического демпфера 3 и возникает колебания внутри эластичного элемента, которые передаются на шток 2, закрепленный жестко в элементе 3. Эти же колебания передаются на магнитную жидкость 10, которая начинает перетекать через зазоры дросселирующей шайбы 7, пронизанные магнитным потоком от совместного взаимодействия постоянных магнитов 4 и 8. В результате перетекания магнитной жидкости через отверстия, образованные в дросселирующей шайбе,
происходит диссипация энергии, выделяющейся при колебаниях объекта 1 0.
Диссипация энергии при колебаниях объекта защиты способствует также изменению формы распределения магнитного потока, созданного совместным действием магнитов 4 и 8, имеющих встречную полярность. Намагничивание магнитов 4 и 8 встречной полярности способствует изменению жесткости статического демпфера 3, который также становится энергопоглощающим за счет изменения длины молекул вещества, образующего эластичный материал статического демпфера. Осевое перемещение штока 2 не ограничивается жесткостью связью
дросселирующей шайбы 7 и штока 2 путем создания торцевого зазора 5, между постоянным магнитом 4 и дросселирующей шайбой 7 и этот зазор выполнен неравномерно для увеличения перепада давления, воздействующего на его магнитную жидкость при ее перетекании через отверстия в дросселирующей шайбе в плоскости, перпендикулярной оси.
Таким образом, использование
предлагаемого устройства обеспечивает увеличение диапазона изменения силовой характеристики магнитожидкостного амортизатора за счет увеличения максимальной напряженности магнитного поля в областях с протекающей магнитной жидкостью и повышение эффективности гашения колебаний за счет перпендикулярной ориентации линий магнитного поля и направления течения магнитной жидкости.
Рис. Магнитожидкостный амортизатор
Библиография
1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3.
2. Топоров А.В. Разработка комбинированных магнитожидкостных уплотнений и исследование их трибологических характеристик: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Иваново, 2004. - 18 с.
3. Патент на изобретение № 2582718 «Комбинированное уплотнение вала» /Сизов А.П., Еловский В.С., Колбашов М.А. и др. Опубл. 2016. Бюл. № 6.А.П., Еловский В.С., Колбашов М.А. и др. Опубл. 2016. Бюл. № 6.
4. Колбашов М.А., Еловский В.С., Сизов А.П., Комельков В.А. Комбинированное уплотнение вала // Сб. статей VII Всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием "Пожарная безопасность: проблемы и перспективы". - 2016. - С. 41 -44.
References
1. Tekhnicheskij reglament o trebovaniyah pozharnoj bezopasnosti: Federal'nyj zakon RF ot 22 iyulya 2008 g. № 123-FZ.
2. Toporov A.V. Razrabotka kombinirovannyh magnitozhidkostnyh uplotnenij i issledovanie ih tribologicheskih harakteristik: avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk. Ivanovo, 2004. - 18 s.
3. Patent na izobretenie № 2582718 «Kombinirovannoe uplotnenie vala» /Sizov A.P., Elovskij V.S., Kolbashov M.A. i dr. Opubl. 2016. Byul. № 6.A.P., Elovskij V.S., KolbashovM.A. i dr. Opubl. 2016. Byul. № 6.
4. Kolbashov M.A., Elovskij V.S., Sizov A.P., Komel'kov V.A. Kombinirovannoe uplotnenie vala // Sb. statej VII Vseross. nauch.-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem "Pozharnaya bezopasnost': problemy i perspektivy". -2016. - S. 41 -44.
MAGNETIC-LIQUID AMORTIZOR FOR SOLVING THE OSCILLATIONS
A magneto-liquid shock absorber is proposed for damping vibrations, which can be used as a device for damping vibrations of various kinds of objects, in particular an internal combustion engine. The device contains a body filled with a magnetic fluid, a rod with a magnetic system movable in the axial direction and located in the body of the drozing channels connecting the body cavities, permanent magnets creating a magnetic flux in the throttling channels.
Key words: Magneto-liquid shock absorber, magnet, throttling element.
Колбашов Михаил Александрович,
кандидат технических наук,
доцент кафедры эксплуатации пожарной техники, средств связи и малой
механизации (в составе УНК «Пожаротушение»),
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Россия, г. Иваново,
89303450683, kolbashow@mail.ru,
Kolbashov M.A.,
candidate of technical sciences,
senior lecturer of the department of operation offire technics, communication facilities and small mechanization (in the educational-scientific complex «Fire fighting») Ivanovo Fire Rescue Academy of The State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.
Сизов Александр Павлович,
доктор технических наук, профессор,
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
профессорпожарной безопасности объектов защиты (в составе УНК
«Государственный надзор»,
Россия, г. Иваново,
89605076117, kafppv@mail.ru;
Sizov A.P.,
doctor of technical sciences, senior researcher,
Ivanovo Fire Rescue Academy of The State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, professor of the department offire safety in protective objects (in the educational-scientific complex «State supervision»), Russia, Ivanovo.
Еловский Василий Сергеевич,
старший преподаватель пожарной безопасности объектов защиты (в составе УНК «Государственный надзор»,
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Россия, г. Иваново 89050597764, ivingps@yndex.ru; Elovskiy V.S.,
senior lector of the department of fire safety in protective objects (in the educational-scientific complex «State supervision»),
Ivanovo Fire Rescue Academy of The State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo
Комельков Вячеслав Алексеевич,
кандидат технических наук,
начальник кафедры пожарной безопасности объектов защиты (в составе УНК «Государственный надзор»),
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Россия, г. Иваново,
89203414141, komelkov@rambler.ru
Komelkov V.A.,
candidate of technical sciences
Ivanovo Fire Rescue Academy of The State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, head of the department of fire safety in protective objects (in the educational-scientific complex «State supervision»), Russia, Ivanovo.
Бочкарев Артем Николаевич,
преподаватель кафедры эксплуатации пожарной техники, средств связи и малой механизации (в составе УНК «Пожаротушение»), Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Россия, г. Иваново
89158246231, artem_bochkarev_82@bk.ru Bochkarev A.N.,
lecturer of the department of operation of fire technics, communication facilities and small mechanization (in the educational-scientific complex «Fire fighting») Ivanovo Fire Rescue Academy of The State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.
© КолбашовМ.А., Сизов А.П., Еловский В.С., Комельков В.А., Бочкарев А.Н., 2017
