ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Использование инерционности и диссипации реологических сред — перспективное направление виброзащиты из "Системы виброзащиты с использованием инерционности и диссипации реологических сред " Проблемы виброзащиты возникают практически во всех областях современной техники. Форсирование машин по мощностям, нагрузкам и другим рабочим характеристикам увеличивает интенсивность и расширяет спектр вибрационных и виброакустических полей. Действие вибраций снижает надежность и долговечность машин, стимулируя различные отказы, приводя к чрезвычайным ситуациям, может повлечь потерю здоровья и даже гибель людей. Вибрация генерирует звуковой шум — один из важнейших показателей дискомфорта среды обитания человека. В области частот 20-1000 Гц в технических системах, в которых используются различные машинные агрегаты, преобладают гармонические вибрационные воздействия с постоянной или меняющейся в узких пределах частотой. К таким машинным агрегатам относятся, например, двигатели внутреннего сгорания, основной вклад в их вибрационное нагружение вносят источники с частотой, равной или кратной частоте вращения коленчатого вала, и многие другие роторные системы. [c.6] В последние десятилетия получают широкое распространение пассивные виброизоляторы и гасители колебаний, содержащие внутри механического устройства, состоящего из композиции упругих элементов (обычно резиновых или других эластомерных) и металлического основания, жидкостные объемы, разделенные перегородками с соединительными каналами. [c.6] В процессе работы этих устройств при деформации упругих элементов жидкость, двигаясь по каналам, создает инерционные и диссипативные эффекты, которые нельзя получить в обычных резинометаллических виброизоляторах. [c.6] Особенно интересным является эффект снижения динамической жесткости в определенном частотном диапазоне, что позволяет в этой области резко увеличить эффект виброизоляции (на 6-20 дБ), сохраняя необходимую величину статической жесткости и, следовательно, устойчивость объектов при установке на виброизоляторы. Эти виброизоляторы дополняются управляемыми системами с использованием электро-и магнитореологических жидкостей или могут быть превращены в активные устройства при управлении от внешних источников энергии с помощью приводных устройств, воздействующих на жидкость через мембраны. Эти устройства эффективно применяются в автомобильной и другой мобильной технике, а также в авиакосмической технике и получили в российской технической литературе название гидроопор. [c.6] В течение 15 лет в Нижегородском филиале Института машиноведения им. А. А. Благонравова Российской академии наук (Нф ИМАШ) проводилась работа по созданию и исследованию гидроопор для автомобильной промышленности, в первую очередь для заводов ГАЗ, ПАЗ и других предприятий Волжского региона. Начиная с 1997 г. к этой работе подключился головной институт — ИМАШ РАН в Москве, имевший к тому времени существенные достижения в области вибро-защиты. В настоящее время эта работа выполняется силами коллективов ИМАШ РАН и Нф ИМАШ совместно с коллективом Института механики машин Национальной Академии наук республики Беларусь в рамках проекта РФФИ-БрФФИ Теоретическое и экспериментальное исследование гидравлических инерционных трансформаторов в системах виброизляции, динамического гашения и электромеханического преобразования . С российской стороны научное руководство осуществляет директор ИМАШ РАН академик К. В. Фролов, а с белорусской стороны — академик Республики Беларусь М. С. Высоцкий. [c.7] В предлагаемой читателю монографии обобщены результаты, полученные коллективом ученых из Москвы и Нижнего Новгорода. В ней содержатся теоретические разработки, данные лабораторных и натурных исследований, описан опыт применения гидроопор в мобильной технике. Полагаю, что представленные результаты будут интересны широкому кругу научных и инженерно-технических работников, так как они находят и могут в дальнейшем найти применение в различных областях техники, в первую очередь машиностроения, давая эффективные решения проблем защиты от вибраций и шума. [c.7] Проблема снижения уровней вибрации и шума транспортных средств и стационарных энергетических установок в настоящее время приобретает все большую актуальность. Повышенная вибрация снижает ресурс силовых агрегатов транспортных средств, вызывает дополнительное потребление энергии в переходных режимах работы агрегатов, приводит к возникновению и развитию профессиональных заболеваний обслуживаюш,его персонала. Повышенный уровень шума ухудшает экологические показатели транспортных средств, увеличивая дискомфорт, что приводит к снижению производительности труда. Поэтому в нормативные документы вводятся все более жесткие нормы по вибрации и шуму. Наибольший вклад в генерирование вибрации и шума транспортного средства и стационарных установок вносят силовой агрегат-двигатель и трансмиссия, причем диапазон частот вибрации двигателя более широкий, чем трансмиссии, и суш,ественным образом зависит от типа двигателя. Характер вибрации транспортного средства в звуковом диапазоне частот, в первую очередь, определяется параметрами его опор. [c.8] Применяемые в промышленности в настоящее время резинометаллические опоры, демпфирующие вибрацию двигателя, имеют ряд существенных недостатков резонансный характер амплитудно-частотной характеристики малое время релаксации снижение демпфирующих свойств при длительной работе опоры. Последний недостаток является наиболее существенным, так как при работе двигателя часть генерируемой им вибрации поглощается опорами, а теплоотвод от резиновой основы незначителен. Пассивные средства гашения вибрации и шума автомобилей с использованием резинометаллических виброопор, гидравлических амортизаторов, пружин и звукоизолирующих материалов к настоящему времени практически исчерпали свой потенциал. Возникла проблема поиска неординарных технических решений в области виброзащиты машин. Первое направление поиска — создание систем активной виброзащиты автомобилей и водителей. Однако реализованные на этом пути средства требовали дополнительных энергетических и экономических затрат. В силу этих особенностей они не могли быть широко внедрены в машинную технику. [c.8] Параллельно применение рассматриваемых систем виброизоляции происходило в авиационной технике США. В этой области безусловное лидерство принадлежит американской фирме Лорд-Корпорейшен , создавшей системы виброизоляции и виброгашения для самолетов и вертолетов ряда известных американских авиастроительных фирм. Проведенные стендовые испытания выявили преимущества гидравлических виброопор (далее — гидроопор) по сравнению с обычными резинометаллическими. В тоже время, проведенные испытания, поставили ряд вопросов, требующих четких ответов, без которых невозможно создание промышленных образцов отечественных гидроопор. [c.9] Важным вопросом является проблема создания сильного эффекта инерционности при преобразовании движения жидкости, который создает области размягчения динамической жесткости виброизолятора в одной или нескольких частотных областях, причем образование этих областей происходит со снижением динамической жесткости на 6-20 дБ и более по сравнению со статической. Положение этой области по частоте не зависит от динамических свойств присоединенных конструкций. Эта постановка приводит к проблеме исследования вибрационного движения жидкости в каналах разделительной перегородки в диапазоне частот от 10 до 800 Гц и выяснения влияния динамических свойств этих каналов на динамические свойства виброизолятора в целом. [c.9] Другой проблемой является установление связи между вибрационными и акустическими характеристиками машинного агрегата при применении гидроопор, если частотные области размягчения настроены на рабочие обороты машинного агрегата или кратных частотных составляющих. [c.9] На все эти вопросы были найдены ответы и предложены соответствующие технические решения. [c.10] В процессе исследований были решены следующие задачи изучены нелинейные свойства эластичной обечайки в зависимости от ее геометрии и физических параметров исследованы процессы диссипации при дросселировании рабочей жидкости в каналах исследованы различные типы рабочих жидкостей, выявлены их особенности, которые были учтены при проектировании гидроопор исследованы процессы, возбуждающие микрогидроудары при работе гидроопоры. [c.10] Были разработаны и созданы гидроопоры для гашения вибрации и шума на основе поглощения энергии в жидких и вязкоупругих средах проведены стендовые и дорожные испытания исследованы вибрационные поля автомобиля с резинометаллическими виброопорами и гидроопорами разработаны и созданы средства измерений, учитывающие изложенные факторы. Проведенные испытания показали, что при использовании гидроопор, ресурс силового агрегата повышается на 10-15%. [c.10] Решены технологические задачи разработана и создана специальная оснастка для формирования обечайки заданной формы разработаны технологические процессы обеспечивающие надежную адгезию с алюминиевыми и стальными конструкциями разработано нестандартное оборудование для сборки промышленных гидроопор. [c.10] На базе полученных результатов создана методика производства и настройки гидроопор на стадии предварительного проектирования. Практическая ценность работы, на наш взгляд, заключается в разработке патентно чистых конструкций, технологии изготовления промышленных образцов и их адаптации к силовым агрегатам машин различных типов. [c.10] Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность академику К. В. Фролову —- директору ИМАШ РАН, научному руководителю исследований в области надежности и виброзащиты систем машина-человек-среда , за поддержку, постоянное внимание к работе и обсуждение результатов. [c.10] Особая благодарность незабвенному профессору А. И. Весницкому, при деятельном участии которого, в Нф ИМАШ РАН начинались работы по виброзащите машин. [c.10] Вернуться к основной статье