PL233130B1 - Stanowisko do sporządzania charakterystyk małogabarytowych tłumików drgań skrętnych - Google Patents

Abstract

Stanowisko posiada stelaż (2) z kształtowników stalowych, zawierający poziomą sztywną ramę wsporczą (3), na której są zamocowane pionowe elementy wsporcze w postaci sztywnych słupów nośnych (4), podstawki (5) oraz elastycznego wspornika przedniego (6) i wspornika tylnego (7). Na słupach nośnych (4) jest zamocowany sztywno silnik napędowy (8) swą płytą mocującą (9), który jest połączony z jednej strony elastycznym łącznikiem (10) z prądnicą tachometryczną (11) osadzoną na wsporniku przednim (6), zaś po przeciwnej stronie silnik napędowy (8) jest połączony sztywno swym wałem napędowym (12) z badanym tłumikiem, a za tłumikiem poprzez sprzęgło (13) z czujnikiem (14) drgań skrętnych, który z kolei jest osadzony sztywno na podstawce (5) wspartej na wsporniku tylnym (7) stelaża (2). Stanowisko jest przystosowane do sporządzania charakterystyk w zakresie częstości wymuszeń od 25 do 300 Hz.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest stanowisko do sporządzania charakterystyk małogabarytowych tłumików drgań skrętnych.

Z praktycznego punktu widzenia każdy producent tłumików drgań skrętnych ma opracowane skuteczne metody diagnozowania tłumików drgań skrętnych, umożliwiające stwierdzenie czy eksploatowany tłumik jest jeszcze tłumkiem efektywnym. Naturalnym kryterium efektywności tłumika jest kryterium amplitudowe oparte na rzeczywistej charakterystyce amplitudowej tłumionych drgań skrętnych. Wiedząc o tym każdy uznany producent tłumików opracowuje dla swojego tłumika metrykę, która pozwala nie tylko sprawdzić stan techniczny tłumika ale także w szczególnych przypadkach na odtworzenie jego cech fizycznych i konstrukcyjnych.

Przykładowa metryka tłumika wiskotycznego drgań skrętnych powinna zawierać:

- parametry geometryczne tłumika,

- wielkości luzów (luzu zewnętrznego, luzu wewnętrznego, luzu bocznego) pomiędzy pierścieniem bezwładnościowym a obudową,

- Ip - masowy moment bezwładności pierścienia bezwładnościowego,

- Iow - masowy moment bezwładności obudowy,

- η - lepkość oleju silikonowego, którym tłumik został napełniony,

- materiał łożysk,

- charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe lub charakterystyki amplitudowe.

Charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe danego typu tłumika sporządzane są na specjalnych stanowiskach badawczych.

Znany jest z publikacji polskiego patentu tymczasowego nr PL150859B2 sposób badania wiskotycznych tłumików drgań skrętnych, zabudowanych na badanym silniku lub na stanowisku badawczym z napędem korzystnie za pomocą wału Cardana. W pierścieniu bezwładnościowym badanego tłumika obudowanego ekranem, pochłaniającym promienie γ i zaopatrzonym w otwór, umieszcza się izotop promieniotwórczy, po czym obudowę tłumika zaopatrzoną w związany z nią trwale punkt wprowadza się w ruch obrotowy i wytwarza się sygnał elektryczny związany z tym punktem, wyzwalający podstawę czasu oscyloskopu, a wytworzone w liczniku scyntylacyjnym umieszczonym naprzeciw otworu w ekranie impulsy podaje się na wejście oscyloskopu, na którym dokonuje się odczytu odległości kątowej pomiędzy stałym punktem obudowy tłumika a punktem pierścienia bezwładnościowego, w którym zamocowano izotop promieniotwórczy.

Z kolei z publikacji polskiego opisu patentowego nr PL162274B2 znany jest tłumik drgań skrętnych posiadający: monolityczną lub składaną obudowę zaopatrzoną w kołnierz dla umocowania tłumika na wale korbowym silnika, bezwładnościowy pierścień zamachowy umieszczony w obwodowej komorze pierścieniowej, korzystnie z minimalnym odstępem z każdej strony, zwykle wypełniony wysokolepką cieczą typu olej silikonowy. W tym znanym rozwiązaniu pomiędzy co najmniej jedną ścianą obudowy i bezwładnościowym pierścieniem zamachowym usytuowana jest co najmniej jedna wkładka łożyskowa z tworzywa sztucznego, zwykle z materiału typu teflon, tarflen, poliamid.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji stanowiska do sporządzania charakterystyk małogabarytowych tłumików drgań skrętnych.

Stanowisko do sporządzania charakterystyk małogabarytowych tłumików drgań skrętnych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada stelaż z kształtowników, zawierający poziomą sztywną ramę wsporczą, na której są zamocowane pionowe elementy wsporcze w postaci sztywnych słupów nośnych oraz elastycznego wspornika przedniego i wspornika tylnego, przy czym na słupach nośnych jest zamocowany sztywno silnik napędowy, który jest połączony z jednej strony elastycznym łącznikiem z prądnicą tachometryczną osadzoną na wsporniku przednim, zaś po przeciwnej stronie silnik napędowy jest połączony sztywno swym wałem napędowym z badanym tłumikiem, a za tłumikiem poprzez sprzęgło z czujnikiem drgań skrętnych, który z kolei jest położony i wsparty sztywno na wsporniku tylnym stelaża.

Korzystnie kształtowniki stelaża w stanowisku są stalowe, a jego silnik napędowy ma płytę mocującą, którą jest zamocowany na słupach nośnych stelaża.

Dalsze korzyści w postaci poprawy jakości pomiarów badanego tłumika na stanowisku uzyskuje się, jeśli wspornik tylny stelaża jest elastyczny, a stanowisko posiada podstawkę, połączoną sztywno ze wspornikiem tylnym stelaża, na której jest osadzony sztywno czujnik drgań skrętnych, a ponadto silnik napędowy ma regulowaną prędkość obrotową, mierzoną prądnicą tachometryczPL233 130 Β1 ną, przy czym stanowisko jest przystosowane do sporządzania charakterystyk w zakresie częstości wymuszeń od 25 do 300 Hz.

Zaletą stanowiska według wynalazku jest jego przystosowanie do sporządzania charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych badanych małogabarytowych tłumików drgań skrętnych. Wartym podkreślenia jest również fakt, że na podstawie sporządzonych charakterystyk ostatecznie są weryfikowane wyznaczone na drodze symulacji komputerowej zbliżone do optymalnych wartości sztywności dynamicznej tłumika gumowego k_g, oraz zbliżone do optymalnych wartości tłumienia wiskotycznego a_Opt.

Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1, 2 i 3 przedstawiają stanowisko według wynalazku w widoku, odpowiednio: z boku, góry i przodu, fig. 4 przedstawia to samo stanowisko w widoku perspektywicznym z boku, góry i tyłu, fig. 5, 6 i 7 przedstawiają wykresy charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych prototypów czujników gumowych, odpowiednio w temperaturze 25°C, 45°C i 80°C, fig. 8 i 9 - wykresy charakterystyk amplitudowoczęstotliwościowych prototypów czujników wiskotycznych, odpowiednio w temperaturze 25°C i 80°C, fig. 10 przedstawia wykres przebiegu kąta skręcenia wału napędowego w funkcji lepkości oleju tłumika, fig. 11 - wykres przebiegu zmian częstości drgań wału napędowego w funkcji lepkości oleju tłumika, fig. 12 - wykres przebiegu kąta skręcenia wału napędowego w funkcji twardości gumy tłumika, zaś fig. 13 - wykres przebiegu zmian częstości drgań wału napędowego w funkcji twardości gumy tłumika.

Stanowisko do sporządzania charakterystyk małogabarytowych tłumików 1 drgań skrętnych, według wynalazku w przykładzie wykonania, posiada stelaż 2 z kształtowników stalowych, zawierający poziomą sztywną ramę wsporczą 3, na której są zamocowane pionowe elementy wsporcze w postaci sztywnych słupów nośnych 4, podstawki 5 oraz elastycznego wspornika przedniego 6 i wspornika tylnego 7. Na słupach nośnych 4 jest zamocowany sztywno silnik napędowy 8 swą płytą mocującą 9, który jest połączony z jednej strony elastycznym łącznikiem 10 z prądnicą tachometryczną 11 osadzoną na wsporniku przednim 6, zaś po przeciwnej stronie silnik napędowy 8 jest połączony sztywno swym wałem napędowym 12 z badanym tłumikiem 1, a za tłumikiem 1 poprzez sprzęgło 13 z czujnikiem 14 drgań skrętnych, który z kolei jest osadzony sztywno na podstawce 5 wspartej na wsporniku tylnym 7 stelaża 2. Silnik napędowy 8 ma regulowaną prędkość obrotową, a stanowisko jest przystosowane do sporządzania charakterystyk w zakresie częstości wymuszeń od 25 do 300 Hz.

W celu sporządzenia pełnej metryki produkowanego seryjnie przykładowego wiskotycznego tłumika drgań do badań przygotowuje się trzy partie tłumików: tłumiki dobre, tłumiki zablokowane (odwzorowanie przypadku, w których doszło do znaczącego wzrostu lepkości oleju lub też mechanicznego połączenia pierścienia z obudową), tłumiki puste (odwzorowanie przypadku, w których na przykład doszło do wycieku oleju). Charakterystyki amplitudowo- częstotliwościowe tłumików sporządza się w temperaturach dodatnich i ujemnych. Przekładowe charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe otrzymane na stanowisku według wynalazku, przedstawiono na fig. 5-9.

Już wstępna analiza zaprezentowanych przykładowych charakterystyk dowodzi, że na stanowisku można sporządzać charakterystyki w zakresie częstości wymuszeń od 25 do 300 Hz.

Na podstawie sporządzonych charakterystyk można ostatecznie zweryfikować wyznaczone na drodze symulacji komputerowej zbliżone do optymalnych wartości sztywności dynamicznej tłumika gumowego kg oraz zbliżone do optymalnych wartości tłumienia wiskotycznego a_opt, co pokazano na fig. 10-13.

Do wyznaczenia optymalnej wartości parametru kg oraz optymalnego tłumienia a_opt wykorzystuje się teoretyczne wzory:

1„f;

ct I co .

• opt p o gdzie ω₀ - rzeczywista wartość częstości, przy której drgania piasty są najmniejsze, Ib - masowy moment bezwładności bezwładnika, l_P- masowy moment bezwładności pierścienia bezwładnościowego.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Stanowisko do sporządzania charakterystyk małogabarytowych tłumików drgań skrętnych, znamienne tym, że posiada stelaż (2) z kształtowników, zawierający poziomą sztywną ramę wsporczą (3), na której są zamocowane pionowe elementy wsporcze w postaci sztywnych słupów nośnych (4) oraz elastycznego wspornika przedniego (6) i wspornika tylnego (7), przy czym na słupach nośnych (4) jest zamocowany sztywno silnik napędowy (8), który jest połączony z jednej strony elastycznym łącznikiem (10) z prądnicą tachometryczną (11) osadzoną na wsporniku przednim (6), zaś po przeciwnej stronie silnik napędowy (8) jest połączony sztywno swym wałem napędowym (12) z badanym tłumikiem (1), a za tłumikiem (1) poprzez sprzęgło (13) z czujnikiem (14) drgań skrętnych, który z kolei jest położony i wsparty sztywno na wsporniku tylnym (7) stelaża (2).
2. 2. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że kształtowniki jego stelaża (2) są stalowe.
3. 3. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że silnik napędowy (8) stanowiska ma płytę mocującą (9), którą jest zamocowany na słupach nośnych (4) stelaża (2).
4. 4. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że wspornik tylny (7) stelaża (2) jest elastyczny.
5. 5. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienne tym, że posiada podstawkę (5), połączoną sztywno ze wspornikiem tylnym (7) stelaża (2), na której jest osadzony sztywno czujnik (14).
6. 6. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, że silnik napędowy (8) ma regulowaną prędkość obrotową.
7. 7. Stanowisko według zastrz. 6, znamienne tym, że jest przystosowane do sporządzania charakterystyk w zakresie częstości wymuszeń od 25 do 300 Hz.