Том 335 № 9 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/9/3584
Разработка виброзащитной системы с квазинулевой жесткостью и регулируемыми параметрами
Актуальность. При выполнении рабочих процессов технологическое оборудование излучает вибрацию, которая является следствием повышенных динамических нагрузок в конструктивных элементах и сопряжениях систем в целом и их элементов. При этом может существенно ускоряться развитие усталостных разрушений. Поэтому решение задач, связанных со снижением уровня вибрации, всегда актуально. Одно из направлений исследований направлено на разработку и применение систем вибрационной защиты. Различают пассивные вибрационные защитные системы и активные, с возможностью управления параметрами вибрации. Каждый из видов защитных систем имеет линейный закон изменения жесткости, что не позволяет эффективно демпфировать низкочастотные колебания. Таким образом, информационный обзор демонстрирует перспективность работ по созданию систем вибрационной защиты, постоянно улучшая их параметры в аспекте: минимизации габаритных размеров и количества деталей; повышения надежности, особенно в резонансном режиме; обеспечения возможности работы на режимах с малой жесткостью. Последний фактор обуславливает хорошее гашение вибрации, излучаемой источником. Цель: исследование возможности разработки виброзащитной системы с квазинулевой жесткостью с возможностью эффективного демпфирования низкочастотных колебаний. Методы: информационно-аналитический обзор в сфере научного исследования, поиск конструктивных решений, проведение предварительных проектных расчетов и 3D-моделирование, описание разрабатываемого устройства и его принципов работы. Результаты. Приведены результаты разработки системы защиты от вибрации, имеющей квазинулевую жесткость. Приведен фрагмент информационного обзора существующих виброзащитных систем. Сделан вывод о недостатках, характерных для всех систем: относительно больших размерах, большом числе элементов, недостаточном рабочем частотном диапазоне. Авторами предложено конструктивное решение для создания системы гашения колебаний с нелинейным законом изменения жесткости, которое позволит устранить приведенные недостатки и обеспечить возможность эффективного гашения низкочастотных колебаний. Создана методика расчета конструктивных параметров системы виброгашения. Приведен пример расчета. Данная система отличается от существующих виброзащитных устройств малой жесткостью и небольшими габаритами, широким рабочим частотным диапазоном гашения колебаний. Обоснована эффективность работы системы с нелинейной квазинулевой жесткостью.
Ключевые слова:
вибрация, системы защиты от вибрации, квазинулевая жесткость, разработка, принципиальная схема работы, 3D-модель