<Активные способы виброзащиты

Применение амортизаторов для виброзащитызащиты ЭПиУ

Виды амортизаторов

Виброизолятор (амортизатор) представляет собой конструкцию, включающую упругий и демпфирующий элементы.

Амортизаторы могут быть мягкими и жесткими. Мягкие амортизаторы предназначены для снижения вибрации, жесткие – для снижения ударов.

В зависимости от типа упругого элемента и способа демпфирования амортизаторы можно разделить на следующие группы:

l  резинометалические;

l  пружинные с воздушным демпфированием;

l  пружинные с фрикционным демпфированием;

l  цельнометаллические со структурным демпфированием.

Опорные амортизаторы (АО) выполнены в виде ножек, работающие на сжатие. Используются в основном для лабораторной РЭА и для укладочных ящиков. Имеют малые размеры и массу. Виброзащита начинается с частоты f=35 Гц.

Втулочные двойные амортизаторы (АВД) предназначены для защиты от динамических нагрузок, действующих в трех направления. В качестве упруго-демпфирующего  элемента используется резина марки ИРП-1348.

Конструкция АВД амортизатора состоит из демпфера и развальцованной калиброванной стальной втулки. Номинальная нагрузка в вертикальном и горизонтальном направлениях 25Н.

Нелинейные ДК амортизаторы обладают высокими характеристиками. Упругим элементом сетчатого амортизатора является подушка, отформованная штамповкой из тонкой стальной спирали. Для навивки спирали используют легированную сталь или бериллиевую бронзу, что обеспечивает работу амортизатора в широком диапазоне температур и в условиях агрессивных сред.

Упругий элемент из сетки обладает высокими  демпфирующими свойствами, близкими к свойствам резины, поэтому материал получил название металлическая резина (МР). Зависимость динамической жесткости от амплитуды колебаний в таким амортизаторах имеет обратную квадратичную зависимость.

 Амортизаторы из МР имеют высокую ударную прочность, обеспечивает защиту от вибрации и ударов, действующих под любым углом к оси амортизатора, но имеют низкую стабильность в связи с усадкой сетчатого элемента под нагрузкой.

При расчете блока на амортизаторах его рассматривают как абсолютно твердое тело, установленное на упругих связях, соединяющих блок с основанием (рис.31).  Такая система имеет шесть степеней свободы, которые  определяются смещением центра масс вдоль осей х,у,z и углами поворота относительно этих осей.

На рис.31. изображен блок на амортизаторах.  Для данной системы имеем:

ЦТ– центр тяжести блока;

С=m ωо² – жесткость амортизатора, Н/м;

D=2h/ωо –коэффициент вязкого демпфирования (для 2-х амортизаторов);

h=nm – коэффициент сопротивления;

m – масса блока, кг;

2n- коэффициент затухания свободных колебаний;

ωв – частота внешнего воздействия, рад;

ωо – собственная частота колебаний блока, рад;

Ав – амплитуда внешнего воздействия;

Ао – амплитуда свободных колебаний;

γ = ωв/ωо – расстройка;

η =1/ ε – коэффициент виброизоляции;

 ε = Ав/ Ао= (√1+ γ² D²)/ (√(1- γ²) ² + γ²D²) –коэффициент передачи амплитуды;

График зависимости ε =f (γ,) представлен на рис.32. Как видно из приведенных формул и графиков, коэффициент передачи существенно зависит от частотного отношения γ и демпфирующих свойств амортизаторов. Если значение  γ больше √2, то коэффициент передачи будет меньше единицы, амплитуда колебаний системы будет меньше амплитуды колебаний основания.

В соответствии с формулой ωо=√С/m при заданных массе блока и частоте возбуждающих колебаний ωв необходимо выбрать такие амортизаторы, которые обеспечивают выполнение условия γ > √2.

Для эффективного использования амортизаторов необходимо выполнение следующих условий:

l  все амортизаторы должны иметь одинаковую жесткость;

l  центр тяжести блока должен совпадать с центром жесткости амортизаторов или находиться в одной плоскости крепления амортизаторов;

l  амортизаторы должны располагаться симметрично относительно центра тяжести блока;

l  амортизаторы должны иметь ограничители на случайный обрыв;

l  нагрузка на амортизаторы должна быть меньше, чем указано в технических условиях;

 

Рис.32. Зависимость коэффициента передачи  от

расстройки

 

Рис.33. Варианты установки блоков на амортизаторы

На рис.33 представлены некоторые варианты установки блоков на амортизаторы.

Способ установки блока на амортизаторы выбирают исходя из конструктивных соображений. Учитывается обеспечение требуемой жесткости конструкции, достижение допустимой нагрузки на каждый узел крепления, удобство подхода к узлам в процессе эксплуатации и т. д.

При расположении амортизаторов под углом к оси Z (рис.33,5) удается уменьшить количество связанных колебаний блока. За счет наклона осей амортизаторов обеспечивается большая надежность крепления при боковых нагрузках. Такой способ крепления амортизаторов часто используют при размещении РЭА на судах, автомобилях и самолетах.