RU2382254C1 - Vibration isolator - Google Patents
Vibration isolator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382254C1 RU2382254C1 RU2008148786/11A RU2008148786A RU2382254C1 RU 2382254 C1 RU2382254 C1 RU 2382254C1 RU 2008148786/11 A RU2008148786/11 A RU 2008148786/11A RU 2008148786 A RU2008148786 A RU 2008148786A RU 2382254 C1 RU2382254 C1 RU 2382254C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic cylinder
- base
- rod
- shaped frame
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Виброизолятор относится к устройствам виброзащитной техники и предназначен для защиты объектов от силового воздействия, в частности, может использоваться в мостовых кранах для уменьшения динамических нагрузок (реакций), воспринимаемых несущими конструкциями.The vibration isolator is a device of vibration protection technology and is designed to protect objects from force, in particular, it can be used in bridge cranes to reduce dynamic loads (reactions) perceived by supporting structures.
Известен виброизолятор [1], содержащий первое основание, предназначенное для связи с источником динамических нагрузок, второе основание, предназначенное для связи с объектом, несущий упругий элемент и инерционный демпфер, закрепляемые между основаниями, и корректор жесткости, выполненный в виде закрепленной на втором основании П-образной рамы, внутри которой установлены две пружины, связанные с инерционным демпфером.Known vibration isolator [1], containing the first base, designed to communicate with a source of dynamic loads, the second base, designed to communicate with the object, bearing an elastic element and an inertial damper, fixed between the bases, and the stiffness corrector, made in the form fixed on the second base P -shaped frame, inside of which there are two springs connected with an inertial damper.
Минимальная суммарная жесткость несущего упругого элемента и пружин корректора жесткости обеспечивается только при определенном - настраиваемом - среднем (пороговом) значении действующей силы. Если же пороговое значение силы отличается от настраиваемого, то суммарная жесткость виброизолятора повышается и эффективность защиты объекта от периодической составляющей силы снижается. Кроме того, инерционный демпфер постоянно включен в работу, и через него периодическая составляющая силы воздействует на второе основание и соответственно на объект.The minimum total stiffness of the bearing elastic element and the stiffener corrector springs is provided only with a certain - adjustable - average (threshold) value of the acting force. If the threshold value of the force differs from the adjustable one, then the total stiffness of the vibration isolator increases and the effectiveness of protecting the object from the periodic component of the force decreases. In addition, the inertial damper is constantly included in the work, and through it the periodic component of the force acts on the second base and, accordingly, on the object.
Наиболее близким к предлагаемому виброизолятору по технической сущности и достигаемому результату является виброизолятор [2], содержащий первое основание, предназначенное для связи с источником динамических нагрузок, второе основание, предназначенное для связи с объектом, несущий упругий элемент и демпфер, закрепляемые между основаниями, блок управления, корректор жесткости, состоящий из гидравлического цилиндра с поршнем и штоком и двух пружин, устанавливаемых внутри П-образной рамы, и датчик перемещения, установленный на первом основании и подключенный к входу блока управления, причем над- и подпоршневые полости гидравлического цилиндра соединены каналом со встроенным первым электроклапаном, подключенным к первому выходу блока управления.The closest to the proposed vibration isolator in technical essence and the achieved result is a vibration isolator [2], containing a first base, designed to communicate with a source of dynamic loads, a second base, designed to communicate with the object, carrying an elastic element and a damper fixed between the bases, the control unit , a stiffness corrector, consisting of a hydraulic cylinder with a piston and a rod and two springs installed inside the U-shaped frame, and a displacement sensor mounted on the first base and connected to the input of the control unit, and the over- and sub-piston cavities of the hydraulic cylinder are connected by a channel to the built-in first electrovalve connected to the first output of the control unit.
Недостатком данного виброизолятора является то, что при действии периодической силы снижение суммарной жесткости несущего упругого элемента и пружин обеспечивается только при трех переключениях корректора жесткости за период изменения силы. При такой интенсивной работе виброизолятора, когда пружины корректора жесткости поочередно формируют компенсационное воздействие, снижающее динамические нагрузки, воспринимаемые объектом, повышается вероятность отказа системы управления. Причем через демпфер, который включается в работу и выключается из работы одновременно с корректором жесткости, периодическая составляющая силы передается на второе основание и соответственно на объект. Все это снижает надежность виброизолятора и эффективность защиты объектов от силового воздействия.The disadvantage of this vibration isolator is that under the action of periodic force, a decrease in the total stiffness of the bearing elastic element and springs is provided only with three switchings of the stiffness corrector for the period of the force change. With such intensive operation of the vibration isolator, when the stiffener corrector springs alternately form a compensating effect that reduces the dynamic loads perceived by the object, the probability of a control system failure increases. Moreover, through the damper, which is turned on and off from work simultaneously with the stiffness corrector, the periodic component of the force is transmitted to the second base and, accordingly, to the object. All this reduces the reliability of the vibration isolator and the effectiveness of protecting objects from force.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности виброизолятора и эффективности защиты объектов от силового воздействия посредством уменьшения числа переключений корректора жесткости.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the vibration isolator and the effectiveness of protecting objects from force impact by reducing the number of stiffness corrector switching.
Для этого виброизолятор, содержащий первое основание, предназначенное для связи с источником динамических нагрузок, второе основание, предназначенное для связи с объектом, несущий упругий элемент и демпфер, закрепляемые между основаниями, блок управления, корректор жесткости, состоящий из гидравлического цилиндра с поршнем и штоком и двух пружин, устанавливаемых внутри П-образной рамы, и датчик перемещения, установленный на первом основании и подключенный к входу блока управления, причем над- и подпоршневые полости гидравлического цилиндра соединены каналом со встроенным первым электроклапаном, подключенным к первому выходу блока управления, дополнительно снабжен электромагнитом, закрепленном на П-образной раме, демпфер выполнен в виде гофрированного цилиндра, в торце которого установлен дроссель и встроен второй электроклапан, причем шток шарнирно закреплен на первом основании, а концы пружин - на корпусе гидравлического цилиндра и на П-образной раме, сердечник электромагнита соединен стержнем с корпусом гидравлического цилиндра, второй электроклапан подключен ко второму выходу блока управления, а электромагнит подключен к третьему выходу блока управления.To this end, a vibration isolator comprising a first base, designed to communicate with a source of dynamic loads, a second base, designed to communicate with an object, carrying an elastic element and a damper fixed between the bases, a control unit, a stiffener, consisting of a hydraulic cylinder with a piston and a rod, and two springs installed inside the U-shaped frame, and a displacement sensor mounted on the first base and connected to the input of the control unit, the over- and sub-piston cavities of the hydraulic cylinder The holes are connected by a channel with a built-in first electrovalve connected to the first output of the control unit, it is additionally equipped with an electromagnet mounted on a U-shaped frame, the damper is made in the form of a corrugated cylinder, at the end of which a throttle is installed and a second electrovalve is integrated, and the rod is pivotally mounted on the first base and the ends of the springs are on the body of the hydraulic cylinder and on the U-shaped frame, the core of the electromagnet is connected by a rod to the body of the hydraulic cylinder, the second electrovalve is connected to about the second output of the control unit, and the electromagnet is connected to the third output of the control unit.
На фиг.1 изображен общий вид виброизолятора; на фиг.2 - гидравлический цилиндр с поршнем и штоком, а также канал со встроенным первым электроклапаном (вид А); на фиг.3 - график силового воздействия (а) и график динамической нагрузки (реакции), воспринимаемой вторым основанием (б).Figure 1 shows a General view of the vibration isolator; figure 2 - hydraulic cylinder with a piston and rod, as well as a channel with a built-in first electrovalve (type A); figure 3 is a graph of the force impact (a) and a graph of the dynamic load (reaction) perceived by the second base (b).
Виброизолятор содержит первое основание 1, второе основание 2, несущий упругий элемент 3 и демпфер 4, закрепленные между первым и вторым основаниями 1, 2, корректор жесткости 5, электромагнит 6, блок управления 7 и датчик перемещения 8, установленный на первом основании 1 и подключенный к входу блока управления 7.The vibration isolator comprises a first base 1, a second base 2, a supporting elastic element 3 and a damper 4 fixed between the first and second bases 1, 2, a stiffener 5, an electromagnet 6, a control unit 7 and a displacement sensor 8 mounted on the first base 1 and connected to the input of the control unit 7.
Демпфер 4 выполнен в виде гофрированного цилиндра 9, в торце которого установлен дроссель 10 и встроен второй электроклапан 11.The damper 4 is made in the form of a corrugated cylinder 9, in the end of which a throttle 10 is installed and a second electrovalve 11 is integrated.
Корректор жесткости 5 состоит из гидравлического цилиндра 12 с поршнем 13 и штоком 14, двух пружин 15, 16 и П-образной рамы 17, которая закрепляется на втором основании 2.The stiffness corrector 5 consists of a
Над- и подпоршневые полости гидравлического цилиндра 12 соединены каналом 18 со встроенным первым электроклапаном 19. Шток 14 шарнирно закреплен на первом основании 1. Пружины 15, 16 предварительно сжаты, и их концы шарнирно закреплены на корпусе гидравлического цилиндра 12 и на П-образной раме 17.The over- and sub-piston cavities of the
Первый электроклапан 19 подключен к первому выходу блока управления 7. Второй электроклапан 11 подключен ко второму выходу блока управления 7.The
Электромагнит 6 закреплен на П-образной раме 17 и подключен к третьему выходу блока управления 7. Сердечник 20 электромагнита 6 соединен посредством стержня 21 с корпусом гидравлического цилиндра 12.The electromagnet 6 is mounted on a U-shaped frame 17 and is connected to the third output of the control unit 7. The core 20 of the electromagnet 6 is connected via a rod 21 to the housing of the
Первое основание 1 предназначено для связи с источником динамических нагрузок 22, а второе основание 2 предназначено для связи с объектом 23.The first base 1 is designed to communicate with a source of dynamic loads 22, and the second base 2 is designed to communicate with an object 23.
Виброизолятор работает следующим образом.Vibration isolator works as follows.
Источник динамических нагрузок 22 создает силовое воздействиеThe source of dynamic loads 22 creates a force effect
где Р0 - пороговое значение силы; Р1 - амплитуда периодической составляющей силы; ω - частота; τ - длительность переходного цикла.where P 0 is the threshold value of the force; P 1 - the amplitude of the periodic component of the force; ω is the frequency; τ is the duration of the transition cycle.
Данное силовое воздействие вызывает перемещение первого основания 1. При этом датчик перемещения 8 генерирует электрический сигнал U0, который подается на вход блока управления 7. Если силовое воздействие отсутствует, то первое основание 1 не перемещается, и сигнал U0=0.This force action causes the movement of the first base 1. In this case, the displacement sensor 8 generates an electric signal U 0 , which is fed to the input of the control unit 7. If there is no force, the first base 1 does not move, and the signal U 0 = 0.
Блок управления 7 формирует управляющие сигналыThe control unit 7 generates control signals
Сигналы U1, U2, U3 подаются соответственно на первый электроклапан 19, второй электроклапан 22 и электромагнит 6.The signals U 1 , U 2 , U 3 are respectively supplied to the
Если силовое воздействие отсутствует и сигнал U0=0, то сигналы U1=0, U2=0, U3=U30.If there is no force action and the signal U 0 = 0, then the signals U 1 = 0, U 2 = 0, U 3 = U 30 .
Реализуется ждущий режим работы виброизолятора.The standby mode of operation of the vibration isolator is realized.
Первый электроклапан 19 обесточен (U1=0) и открывает канал 18, соединяющий полости гидравлического цилиндра 12.The
Второй электроклапан 11 обесточен (U2=0) и исключает перетекание через него воздуха из окружающей среды в полость гофрированного цилиндра 12 и наоборот.The second electrovalve 11 is de-energized (U 2 = 0) and prevents air from flowing through it from the environment into the cavity of the
Под воздействием сигнала U3=U30 электромагнит 6 срабатывает и фиксирует положение гидравлического цилиндра 12 относительно второго основания 2 (сердечник 20, соединенный стержнем 21 с корпусом гидравлического цилиндра 12, втянут в катушку электромагнита 6). При этом пружины 15, 16 корректора жесткости 5 находятся в горизонтальном положении (фиг.1).Under the influence of the signal U 3 = U 30, the electromagnet 6 is activated and fixes the position of the
На первом переходном цикле, когда силовое воздействие возрастает (P(t)≤P0), выполняются условия U0≠0 и 0<t<τ. Сигналы на выходе блока управления 7 не изменяются, т.е. U1=0, U2=0, U3=U30, и соответственно демпфер 4 остается включенным в работу, а корректор жесткости 5 - выключенным из работы.In the first transition cycle, when the force action increases (P (t) ≤P 0 ), the conditions U 0 ≠ 0 and 0 <t <τ are satisfied. The signals at the output of the control unit 7 are not changed, i.e. U 1 = 0, U 2 = 0, U 3 = U 30, and accordingly, damper 4 remains on, and stiffness corrector 5 is turned off.
Первое основание 1 и шток 14 с поршнем 13 перемещаются вниз.The first base 1 and the
Электромагнит 6 фиксирует положение гидравлического цилиндра 12 относительно П-образной рамы 17, и пружины 15, 16 остаются в горизонтальном положении. Канал 18 открыт, и при смещении поршня 13 рабочая жидкость свободно перетекает по каналу 18 из одной полости гидравлического цилиндра 12 в другую, не препятствуя соответственно смещению штока 14 и первого основания 1 относительно второго основания 2 (корректор жесткости 5 выключен из работы).The electromagnet 6 fixes the position of the
Гофрированный цилиндр 12 сжимается. Давление воздуха в нем повышается, и воздушный поток, проходящий через дроссель 10, создает диссипативную силу, которая уменьшает ускорение первого основания 1 и источника динамических нагрузок 22 (демпфер 4 включен в работу). За счет этого обеспечивается уменьшение силы инерции, которая передается на второе основание 2 и соответственно на объект 23 через несущий упругий элемент 3 и демпфер 4. Соответственно в конце первого переходного цикла динамическая нагрузка (реакция R(t)), воспринимаемая объектом 23, будет практически равной пороговому значению силы R0≈Р0.
На основном цикле, когда силовое воздействие достигает порогового значения (P(t)=P0) и имеет периодическую составляющую P1sin(ωt), выполняются условия U0≠0, t>τ, и на выходе блока управления 7 формируются сигналы U1=U10, U2=In the main cycle, when the force action reaches the threshold value (P (t) = P 0 ) and has a periodic component P 1 sin (ωt), the conditions U 0 ≠ 0, t> τ are satisfied, and signals U are generated at the output of control unit 7 1 = U 10 , U 2 =
U20, U3=0.U 20 , U 3 = 0.
Периодическая составляющая силы вызывает колебания первого основания 1 и источника динамических нагрузок 22.The periodic component of the force causes oscillations of the first base 1 and the source of dynamic loads 22.
Под воздействием сигнала U2=U20 второй электроклапан 11 срабатывает и обеспечивает свободное перетекание через него воздуха из окружающей среды в полость гофрированного цилиндра 9 и наоборот. В результате этого демпфер 4 выключается из работы, и через него периодическая составляющая силы не передается на второе основание 2 и соответственно на объект 23.Under the influence of the signal U 2 = U 20, the second electrovalve 11 is activated and provides free flow through it of air from the environment into the cavity of the corrugated cylinder 9 and vice versa. As a result of this, the damper 4 is turned off from work, and through it the periodic component of the force is not transmitted to the second base 2 and, accordingly, to the object 23.
Под воздействием сигнала U1=U10 первый электроклапан 19 срабатывает и перекрывает канал 18. Рабочая жидкость не перетекает по каналу 18 из одной полости гидравлического цилиндра 12 в другую, и, как следствие, положение поршня 13, штока 14 и гидравлического цилиндра 12 фиксируется относительно первого основания 1.Under the influence of the signal U 1 = U 10, the
Одновременно под воздействием сигнала U3=0 электромагнит 6 обесточен, и гидравлический цилиндр 12 освобождается от связи со вторым основанием 2 (имеет возможность перемещаться вместе с сердечником 20 электромагнита 6 и стержнем 21 относительно второго основания 2).At the same time, under the influence of the signal U 3 = 0, the electromagnet 6 is de-energized, and the
В результате этого гидравлический цилиндр 12 колеблется вместе с первым основанием 1.As a result of this, the
Пружины 15, 16 корректора жесткости 5, которые предварительно сжаты, соответственно отклоняются от горизонтального положения и создают компенсационную силу, при которой суммарная жесткость виброизолятора резко уменьшается (корректор жесткости 5 включен в работу). Как следствие, уменьшаются и амплитуды колебаний первого основания 1 и источника динамических нагрузок 22. (Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью. / Под. ред. К.Н.Рагульскиса. - Л.: Машиностроение, вып.7, 1986. - 96 с.)The springs 15, 16 of the stiffener 5, which are pre-compressed, respectively deviate from the horizontal position and create a compensating force at which the total stiffness of the vibration isolator decreases sharply (stiffener 5 is included in the work). As a result, the oscillation amplitudes of the first base 1 and the source of dynamic loads also decrease 22. (Vibration protection systems with quasi-zero stiffness. / Ed. By K.N. Ragulskis. - L.: Mechanical Engineering, issue 7, 1986. - 96 p. )
Поскольку амплитуда периодической составляющей реакции, которая воспринимается вторым основанием 2 и объектом 23, пропорциональна амплитуде колебаний первого основания 1, то ее значение становится на порядок меньше амплитуды периодической составляющей силы, т.е. R1<P1.Since the amplitude of the periodic component of the reaction, which is perceived by the second base 2 and object 23, is proportional to the amplitude of the oscillations of the first base 1, its value becomes an order of magnitude smaller than the amplitude of the periodic component of the force, i.e. R 1 <P 1 .
Если источник динамических нагрузок 22 перестает генерировать силовое воздействие, то сигнал U0=0, а сигналы U1=0, U2=0, U3=U30.If the source of dynamic loads 22 ceases to generate a force, then the signal U 0 = 0, and the signals U 1 = 0, U 2 = 0, U 3 = U 30 .
Как следствие, реализуется ждущий режим работы виброизолятора.As a result, the standby mode of operation of the vibration isolator is realized.
При последующем силовом воздействии описанная последовательность работы виброизолятора повторяется.With subsequent force action, the described sequence of operation of the vibration isolator is repeated.
Снабжение виброизолятора электромагнитом 6, сердечник 20 которого соединен стержнем 21 с корпусом гидравлического цилиндра 12, а также выполнение демпфера 4 в виде гофрированного цилиндра 9, в торце которого установлен дроссель 10 и встроен второй электроклапан 11, позволяет сократить число переключений корректора жесткости 5. Это становится возможным потому, что пороговое значение силы воспринимается несущим упругим элементом 3, а периодическая составляющая силы компенсируется пружинами 15, 16 корректора жесткости 5, который включается в работу только тогда, когда значение силы достигает порогового значения. При этом демпфер 4 и корректор жесткости 5 работают поочередно - когда демпфер 4 включен в работу, корректор жесткости 5 выключен из работы и наоборот, т.е. через демпфер 4 периодическая составляющая силы не передается на второе основание 2 и соответственно на объект 23.Providing the vibration isolator with an electromagnet 6, the core 20 of which is connected by a rod 21 to the housing of the
Это существенно повышает надежность виброизолятора и эффективность защиты объекта 23 от силового воздействия, поскольку снижается интенсивность работы системы управления и обеспечивается минимальная суммарная жесткость несущего упругого элемента 3 и пружин 15, 16 корректора жесткости 5.This significantly increases the reliability of the vibration isolator and the effectiveness of protecting the object 23 from force, since the intensity of the control system decreases and the minimum total stiffness of the supporting elastic element 3 and springs 15, 16 of the stiffener 5 are ensured.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство СССР SU 1462051 A1, F61F 15/04, бюл. №8, 1989 (аналог).1. USSR Copyright Certificate SU 1462051 A1, F61F 15/04, bull. No. 8, 1989 (analogue).
2. Патент на изобретение РФ RU 2234015 C1, F16F 9/56, 9/06, бюл. №22, 2004 (прототип).2. Patent for the invention of the Russian Federation RU 2234015 C1, F16F 9/56, 9/06, bull. No. 22, 2004 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008148786/11A RU2382254C1 (en) | 2008-12-10 | 2008-12-10 | Vibration isolator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008148786/11A RU2382254C1 (en) | 2008-12-10 | 2008-12-10 | Vibration isolator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2382254C1 true RU2382254C1 (en) | 2010-02-20 |
Family
ID=42127119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008148786/11A RU2382254C1 (en) | 2008-12-10 | 2008-12-10 | Vibration isolator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2382254C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2498126C2 (en) * | 2012-01-23 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Oscillation suppression device |
-
2008
- 2008-12-10 RU RU2008148786/11A patent/RU2382254C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2498126C2 (en) * | 2012-01-23 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Oscillation suppression device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106402233B (en) | A kind of six degree of freedom active-passive composite positioning and vibration-isolating platform | |
| US6694856B1 (en) | Magnetorheological damper and energy dissipation method | |
| CN108223678B (en) | Vibration damping device for vehicle | |
| MX2010008595A (en) | Axially damped hydraulic mount assembly. | |
| ATE378530T1 (en) | VIBRATION DAMPER WITH AMPLITUDE DEPENDENT DAMPING | |
| CN206617495U (en) | The Novel magneto-rheological damper of damping force can directly be detected | |
| CN101589245B (en) | Vibration energy absorber | |
| RU2382254C1 (en) | Vibration isolator | |
| CN109780124A (en) | A kind of negative stiffness vibration absorber of parallel connection Frequency Adjustable | |
| ATE374325T1 (en) | VIBRATION DAMPER WITH AMPLITUDE SELECTIVE DAMPING FORCE | |
| KR100487068B1 (en) | System for isolating vibration and noise using magnetorheological fluid damper | |
| JP4852946B2 (en) | Vibration energy absorber | |
| KR20090058430A (en) | Semi active tuned mass damper with lead-rubber bearing and auto brake | |
| Karnopp et al. | Semiactive control of multimode vibratory systems using the ilsm concept | |
| JP2004052920A (en) | Hydraulic damper | |
| Unsal et al. | Two semi-active approaches for vibration isolation: piezoelectric friction damper and magnetorheological damper | |
| Chakrabarti et al. | Design and modeling of a hydraulically amplified magnetostrictive actuator for automotive engine mounts | |
| TWI386565B (en) | Vibration absorption device | |
| JP2013050174A (en) | Oil damper, and building structure | |
| RU2262623C1 (en) | Electromagnetic hydraulic vibration isolating support | |
| RU2374520C1 (en) | Dynamic damper | |
| JPH01320341A (en) | Hydraulic shock absorber | |
| DE502008003291D1 (en) | track vehicle | |
| RU87481U1 (en) | VIBRATOR | |
| RU2234015C1 (en) | Shock absorber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101211 |