CC BY
9
УДК 621.752.3
Ю.А. Бурьян, U.A. Burian *С.Н.Поляков, S.N. Polyakov *Ю.П. Комаров, U.P. Komarov
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
* ФГУП «Научно-производственное предприятие «Прогресс», г. Омск, Россия FSUE «Scientific and Production Enterprise «Progress», Omsk, Russia
ВИБРОИЗОЛЯЦИОННАЯ ОПОРА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ИНЕРЦИОННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ДВИЖЕНИЯ НА БАЗЕ РЕЗИНОКОРДНОЙ ОБОЛОЧКИ
VIBRATION-ISOLATED SUPPORT WITH HYDRAULIC INERTIAL MOTION CONVERTOR BASED ON RUBBER-CORD SHELL
В статье рассмотрены принцип построения и математическая модель низкочастотной виброизоляционной опоры, в которой в одном конструктиве параллельно установлены резинометаллический или пневматический амортизатор и гидравлический инерционный преобразователь движения на базе резинокордной оболочки, заполненной жидкостью.
В работе показано, что согласованием характеристик амортизаторов опоры и гидравлического инерционного преобразователя движения можно получить высокоэффективные низкочастотные виброизоляторы силовых агрегатов в различных отраслях промышленности.
In the article the principle of construction and mathematical model of a low-frequency, which in one form factor installed in parallel to the rubber steel or pneumatic dumper and hydraulic inertial motion converter based on rubber-cord shell filled with fluid are considered.
In work it is shown that coordination of characteristics of a support dampers and the inertial hydraulic motion converter can be highly effective low-frequency vibration isolators for putting up power units in various industries.
Ключевые слова: виброизоляция, резинокордная оболочка, амортизатор, преобразователь движения, гидроопора
Keywords: vibration isolation, rubber-cord shell, shock absorber, motion converter, hydraulic support
Характеристики резинометаллических и пневматических амортизаторов могут быть значительно улучшены при использовании в одной опоре параллельно с амортизатором гидравлического инерционного трансформатора (ГИТ) на базе РКО, заполненной жидкостью. В этом случае имеется возможность варьирования в широких пределах характеристиками инерционных трубок вследствие достаточно большого объёма РКО с жидкостью, и при этом сохраняются достоинства освоенных промышленностью, надёжных и долговечных РКО. Методы расчёта и результаты экспериментальных работ по гидроопорам с ГИТ достаточно полно изложены в работах института машиноведения им. Благонравова [1, [2].
Принципиальная схема опоры на базе РКО модели Н-48 и И-09 показана на рис. 1. На рис. 2 показана принципиальная схема опоры на базе амортизатора типа АПС.
Рис. 1. Принципиальная схема опоры:
1 - резинокордная оболочка пневмоэле-мента Н-48;
2 - блок инерционных трубок;
3 - мембрана;
4 - резинокордная оболочка ГИТ на базе И-09; F(t) - сила, действующая со стороны виброактивного агрегата;
5 - опорная поверхность;
6 - основание
Рис. 2 - Принципиальная схема опоры:
1 - опорная поверхность;
2 - резинокордная оболочка И-09;
3 - блок инерционных трубок;
4 - мембрана; 5 - виброизолятор АПС;
6 - основание; F(t) - усилие, действующее на опору со стороны виброактивного элемента
Принцип действия опоры с ГИТ заключается в том, что при действии на опору периодического усилия от виброактивного силового агрегата жидкость в ГИТ и, следовательно, в инерционных трубках будет совершать возвратно-поступательное движение. Мембрана 3
служит для компенсации объёма вытесняемой жидкости при перемещении опорной поверхности 5 по отношению к основанию 6. Масса жидкости в инерционных трубках будет иметь скорость, большую чем скорость опорной поверхности на величину, равную отношению площади условного поршня, перемещающего жидкость (в первом приближении площадь эквивалентного сечения РКО) к площади сечения инерционной трубки. Вследствие этого на силовой агрегат и основание будет действовать дополнительная инерционная нагрузка с приведённой массой шщ на 2-3 порядка превышающую массу жидкости в инерционных трубках. Динамический эффект от этой инерционной нагрузки будет заключаться, как это показано в [1] в значительном снижении передачи вибрационного усилия на основание в области частот настройки виброопоры с ГИТ.
Демпфирование в опоре из-за движения жидкости в ГИТ в первом приближении можно принять пропорционально скорости и силе сопротивления
= Ъщ • х, , где Ьпр - коэффициент пропорциональности.
Система уравнений, описывающих поведение опоры, будет иметь вид [1]:
ш0 х + сх = ^ (¿) - Р1А
Ь
пр
Р1 - Р2 = ~г х +-х Г
А А I
А А I
р 2 = м х К м
ш
пр
(1)
Комплексный коэффициент передачи усилия на основание через виброизоляционную опору в соответствии с (1) будет иметь вид:
К (к»)=
гг
и
А 2
С +—С
К 2 ^
1
- шпр ю | + Ьпр /ю
Л(/ю)
^ |гг а2Г: ( т
+ —2 См : - ш0 + шпр ю
1
+ Ьпр /ю
(2)
Вычисляя модуль в выражении (2), можно записать:
Кп =
(2 2 » - ю
)2 + 4п2 ю2
ш
пр
]|(ю021 - ю2 )2 + 4й021 ю2 ш0 + шпр
(3)
С
С
где обозначено: ю01 = Переходя
г = ю ; V, = ПЧ
ю 0
пр
пр
ш 0 + шпр
; ю1 =
ш пр; п01 =
2(ш'
Л; п1 = .
+ шпп ) 2ш „„
о + шпр
пр
безразмерным координатам по зависимостям
01 2
С
Ь
пр
Ь
V о = -
пр
ю
0
; юо = ; По = — , о
ю0 ш 0 0 2ш0 2ш0 ю0
и после преобразования выраже-
ния (3), запишем Кп в зависимости от соотношения по =
ш
ш
пр
Кп =
(
2 2 2
г 2 - п) + 4v0' п2 г
£2 - П | 4 2 [ п £2 П + 1 .
(4)
+ v0
I П + 1) I П + 1)
п
2
2
к
1
Из выражения (4) следует, что частота настройки Шнаст опоры определяется равенством 2 = л/п или шНаст = <Ю 4п . Представляет интерес оценить эффективность виброизоляции
(величина Кп) в точке настройки.
Известно [1], [2], что особенность опоры с инерционными преобразователями движения по сравнению с обычными упруго-диссипативными опорами заключается в том, что на частоте настройки шз на рис. 3 коэффициент Кп приближается к нулю, а при ш ^ го сохраняет малую постоянную величину (в обычной опоре Кп ^ 0 при ш ^ го).
На рис. 4 показана зависимость коэффициента передачи Кп от 2 при различных величинах п и при коэффициенте демпфирования У0 = 0,01 (на графике представлены результаты расчётов для зоны 1 на рис. 4).
Если в соответствии с рисунком 1 принять, что то = 3,2-103 кг (номинальная нагрузка для РКО Н-48), шо = 1,2 Гц, В = 0,1 м, I = 510-2 м, йт> = 810-3 м, то тпр ® 61 кг, Ьпр = 30,6 Нс/м, п = 9, N = 6, У0 = 4-10-3, то частота настройки Шнаст = 4,4 Гц, коэффициент снижения усилия на основание при частоте настройки Кп = 8-10-4, а при высоких частотах Кп = 0,1.
Рис. 3. Зависимость Кп(ш) в опоре с инерционными преобразователями движения Рис. 4. Графики зависимости Кп (2)
Ю = л-—-; Ш2 = , —; Юз = , —.
\т> + тпр \т0 \ тпр
Таким образом, предложенный в работе подход к оценке эффективности виброизоляционной опоры, состоящей из параллельно установленных упругих элементов и гидравлического инерционного преобразователя движения на базе РКО, заполненного жидкостью, позволяет с использованием серийно выпускаемых виброизоляторов проектировать и изготавливать высокоэффективные низкочастотные виброизоляторы для силовых агрегатов в различных отраслях промышленности и судостроения.
Библиографический список
1. Системы виброзащиты с использованием инерционности и диссипации реологических сред / Б. А. Гордеев [и др.]. - М. : Физматлит, 2004. - 176 с.
2. Мугин, О. О. Экспериментальные исследования виброизолятора с преобразованием движения инерционных элементов / О. О. Мугин, А. А. Синёв // Вестн. науч.-техн. развития. - 2012. - № 4 (56). - С. 24-31.
3. Лойцянский, А. Г. Курс теоретической механики: в 2 т. / А. Г. Лойцянский, А. И. Лурье. - М.: Наука, 1983. - Т. 2. - 640 с.
