АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ СОСРЕДОТОЧЕННОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИИ ЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

1.1. Анализ современных методов и средств

подавления вибрации

1. 1. 1. Тросовые виброизоляторы

Решить проблему гашения пространственных колебаний с помощью тросовых элементов пытались многие исследователи. Так, Д. А. Волковым, В. Д. Кирилловым и Б. В. Большаковым [26J (рис. 1.1)

предложен тросовый виброизолятор, со­держащий отрезки тросов 3 и две па­раллельно расположенные дисковые обоймы 1 и 2, которые соединены с кон­цами изогнутых по дуге окружности от­резков троса. При всей привлекательно­сти компоновки виброизолятора и способности его гасить пространственные вибрации у него оказалось одно слабое место — крепление отрезков троса в обоймах. При интенсивной вибрации и ударах отрезки троса вылезают из своих гнезд и виброизолятор выходит из строя.

Аналогичен по конструкции и вибро — изолятор Л. С. Томилина [27] (рис. 1.2). Здесь для сохранения прямолинейности отрезков троса 3 применены специальные втулки 4, которые для уменьшения концен­трации напряжений в тросе развальцованы и надеты на трос. Слабыми местами в этой конструкции также являются узлы крепле­ния троса 3 в обоймах 1 и 2. К положи­тельным моментам в этой конструкции следует отнести большую податливость (~ в 2,5 раза по сравнению с [26] и

Рис. 1.2. Пространственный. тро — Рис. 1.3. Тороидальный тросо-

совый виброизолятор конструк — вый виброизолятор конструкции ции Л. С. Томилина И. Д. Эскина и Ю. К. Пономарева

относительную простоту расчетной схемы. За счет большей подат­ливости виброизолятора в тех же габаритных размерах можно обес­печить низкую собственную частоту механической системы и, тем самым, большую эффективность виброизоляцйи на рабочей частоте.

Перечисленные недостатки устранены в конструкции тросового пространственного виброизолятора [32], показанной на рис. 1.3.

Виброизолятор состоит из двух дисковых обойм 1 и 2, через отверстия в которых пропущен трос 3, свитый в тор и закрепленный в них с помощью нажимных колец 4, 5 и гаек 6, 7. Плечи <ш» и «б» выбираются таким образом, чтобы обеспечивалась равиочастотность виброизолятора по трем взаимно-перпендикулярным направлениям. Испытания виброизолятора показали его высокую эффективность и прочность. Коэффициент усиления на резонансе данной конструкции не превышает величины 2,5. Виброизолятор технологичен в изготов­лении и неприхотлив в эксплуатации. Его жесткостные и демпфирую­щие свойства весьма стабильны в работе и почти не изменяются от температуры и наличия агрессивных сред. Демпфирующие свойства виброизолятора, определяемые с помощью коэффициента поглоще­ния |f £131], весьма высоки и достигают величины 3,5.

В конструкции [33] предпринята попытка существенно увеличить демпфирующие свойства и ста­бильность свойств при сохранении достоинств предыдущей конст­рукции виброизолятора. С этой целью упругодемнфирующий эле­мент 1У как показано на рис. 1.4, выполнен из двух прядей троса 2 и 3, связанных между собой с натя­гом с помощью обмотки упругой проволокой 4, обжатой после нанесения на пряди роликами 5 и

6. В отличие от предыдущих кон­струкций виброизолятор имеет два слоя упругих лепестков из троса 1, расположенных один внутри дру­гого, что увеличивает нагрузочную способность и демпфирование. Кроме того, здесь упрощена про­цедура сборки благодаря тому, что обоймы 7 и 8 имеют разъем и скрепляются болтовым соединением. Виброизолятор имеет коэффициент поглощения от 5,5 до 6,2, что значительно уменьшает коэффициент усиления на резонансе. Кроме того, обматывание прядей троса проволокой и обжатие ее роликами создают в прядях такие сдавливающие усилия, которые позволяют данной конструкции работать при малых амплитудах (на больших частотах, за резонансом) как виброизолятор, а при больших как дем­пфер [131]. В СГАУ разработан ряд типоразмеров универсального сферического тросового виброизолятора пространственного нагруже­ния (рис. 1.5). Он выполнен из двух обойм, состоящих из дисков 2 с болтами и фигурных шайб 3, насаженных на болты. Диски 2 и шайбы 3 стянуты с помощью гаек 5 с шайбами 4. Для удобства сборки на концах болтов имеются лыски 6. По поверхности стыка дисков 2 и шайб 3 выполнены отверстия для установки в них не­прерывного отрезка троса 1. При этом трос последовательно прохо­дит через каждые два соседних отверстия на верхней обойме, а затем со сдвигом на один шаг через отверстия на нижней обойме и т. д. (рис. 1.5, б). Выход участков троса из обойм осуществляется под

углом а, величиной которого можно регулировать жесткостные и, частично, демпфирующие свойства виброизолятора. Виброизолятор имеет значительный ход Н (см. рис. 1.5, а), благодаря чему он способен гасить большие ударные нагрузки. Внешний вид вибро — изолятора показан на рис. 1.5, в. Данная конструктивная схема позво­ляет создать виброизоляторы от сверхмалых номинальных нагрузок (0,1 Н) до значительных (100 Н).

На рис. 1.6 показан виброизолятор с отрицательными значениями угла а. Он лучше работает в подвесной схеме (на растяжение). Воз­можна конструкция с различными значениями углов выхода витков в верхней и нижней обоймах (рис. 1.7) [131]. „

Разновидностью вышеописанного виброизолятора является конструк­ция, показанная на рис. 1.8. Виброизолятор имеет болт 1 с развитой шляпкой 2 для крепления объекта. На болт 1 насажены две шайбы 3 и 4 с отверстиями для крепления троса 5. В каждой из шайб 3 и 4 внутри выполнены канавки 6 для укладки петли троса. Вследствие того, что трос 5 распо­лагается двумя ярусами в обойме, грузо­подъемность виброизолятора увеличивается вдвое по сравнению с предыдущей кон­струкцией. Витки троса, выходящие из верхней обоймы, закреплены в нижней обойме — основании 7, состоящем из кор­пуса 8 с отверстиями для входа тросов и

Рис. 1.7. Разновидности тросовых виброизоляторов для разных схем

нагружения

днища 9. Корпус и днище соединены друг с другом при помощи писто­нов 10 (см. рис. 1.8), отверстия в которых служат для крепления вибро — изолятора к корпусу объекта. Два конца непрерывного троса могут быть закреплены как в верхней, так и в нижней обойме одним из известных способов заделки троса. На рис. 1.9 показана конструктивная схема пространственного цилиндрического тросового виброизолятора [100J. Выбор такой схемы обусловлен необходимостью повышения вертикаль­ной устойчивости виброизолятора. Трос J? должен быть надежно обжат планками 4, 5, 6, 7 верхнего 2 и нижнего 1 оснований. В противном случае при действии минимальных боковых нагрузок происходит про­ворачивание троса в отверстиях и потеря устойчивости вибро изолятора.

В СГАУ разработана перспективная конструкция виброизолятора крестового типа [98J, обладающая изотропностью унругофрикцион — пых характеристик в поперечных направлениях и высокой надеж­ностью (рис. 1.10).

Он содержит расположенную одна под другой верхнюю и ниж­нюю 1 vi 2 опорные планки в виде четырехлучевых звезд, каждый луч которых является балкой равного сопротивления, и тросовый упругодиссипативный узел из двух составляющих и 4, каждая из которых выполнена из единого отрезка троса в виде двух элементов 5, 6, и 7, 8, образуемых тросом при расположении его но цилиндричес­ким винтовым линиям — правого (элементы 6 и 7) и левого (элеме­нты 5 и 8) направлений и объединенных технологическими перемыч­ками 9 и 10.

Причем в любых двух соседних лучах опорных планок распо­ложены тросовые элементы противоположной навивки.

Верхняя опорная планка 1 выполнена из двух частей 11 и 12, соединенных крепежными деталями 13, а нижняя опорная планка.2 —

Рис. 1.8. Виброизолятор тросовый арочного типа

Рис. 1.9. Тросовый виброизолятор цилиндрического типа: а — главный вид; б — разрез по А—А; в — местный вид на опорные планки; г — пространственное отображение объекта

из частей 14 и 15, объединенных крепежными деталями 16. Части 11, 12, 14 и 15 формируют между собой в каждом луче ряд отверстий 17, служащих для фиксации пропущенного через них троса 18.

В СГАУ разработаны и исследованы другие типы тросовых виб­роизоляторов, предназначенные для различных условий работы виброизолируемых агрегатов транспортных систем [131].

Имеются приближенные полуэмпирические модели тросовых виб­роизоляторов с прямолинейными и криволинейными упруго — гистерезисными элементами [66].

Анализируя рассмотренные выше наиболее эффективные конструк­ции тросовых виброизоляторов можно сделать следующие выводы:

• тросовые виброизоляторы достаточно полно отвечают требо­ваниям, предъявляемым к системам с сосредоточенным демпфи­рованием;

Рис. 1.10. Тросовый виброизолятор крестового типа

• до настоящего времени не разработано универсальных вибро­изоляторов, которые позволяли бы в различных конструктивных ситуа­циях в нужной степени достигать основную цель — подавление вибра­ций до требуемых пределов, с учетом дополнительных требований по эксплуатации, ресурсу, технологичности и т. д.;

• достаточно достоверной расчетной модели тросовых виброизо­ляторов к настоящему времени не разработано.