close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 05311

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5311
(13) C1
(19)
7
(51) F 16F 9/53, 6/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
(21) Номер заявки: a 19981020
(22) 1998.11.10
(46) 2003.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси"
(BY)
(72) Авторы: Коробко Евгения Викторовна;
Данилевский Леонид Николаевич; Колик Валентин Львович; Городкин Рафаил Геннадьевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(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.
BY 5311 C1
(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.
RU 2002139 С1, 1993.
DE 4134354 A1, 1993.
WO 94/01181 А1.
BY 5311 C1
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 ва2
BY 5311 C1
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 F, 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 f = 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, Ар — величина 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
BY 5311 C1
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 ~0,001А.
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. - T.XLV1, 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
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
119 Кб
Теги
05311, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа