книги из ГПНТБ / Грибов, М. М. Регулируемые амортизаторы радиоэлектронной аппаратуры

наземной РЭА, универсальные амортизаторы од подвески для защиты РЭА от мощных низкочастотных воздейст­ вии сейсмического характера.

Наземная аппаратура подвержена наиболее сильным механическим воздействиям в вертикальной плоскости (по оси до). В связи с этим амортизаторы наземной РЭА имеют регулируемые жесткость и демпфирование по вер­

проводами 6 и вентилем 7 соединена с полостью а бал­ лона. Вентиль 7, предназначенный для изменения гид­ равлического сопротивления перетеканию жидкости, снабжен шкалой, тарированной в единицах демпфиро­ вания. Штуцеры 8 и 9 служат для заполнения амортиза­ тора жидкостью и сжатым газом.

В зависимости от количества залитой жидкости изме­ няется соотношение полостей а и б баллона, что обеспе­ чивает получение различных степеней сжатия при одном и том же ходе и начальном давлении газа. Давление в полости б может меняться в пределах 0,02... 0,6 МПа, т. е. отношение максимальной нагрузки к минимальной

120

(дпапйзбн перекрытия статических нагрузок) составляет1' 30. Таким образом, один типоразмер гпдропневматического амортизатора, по крайней мере, при моделирова­ нии способен перекрыть шкалу нагрузок стандартных приборных амортизаторов. В соответствии со статиче­ ской нагрузкой на амортизатор в полости б устанавли­ вается давление, обеспечивающее постоянство статиче­ ского уровня;

Принцип действия амортизатора следующий. Прй сжатии упругого элемента жидкость из его полости вы­ тесняется в полость а баллона и осуществляется дефор­ мация газовой полости б. После цикла сжатия газ рас­ ширяется и объект движется вверх. Колебания гасятся

восновном за счет дросселирования жидкости.

Вкачестве упругого элемента может быть использо­ ван обычный металлический сильфон со свободным хо­ дом не менее 20 мм.

При моделировании для экспериментального опреде­ ления параметров проектируемых амортизаторов с раз­ личным сочетанием упругих н демпфирующих свойств осуществляется изменение степени сжатия и гидравличе­ ского сопротивления вентиля 7.

Амортизатор, имеющий рабочую площадь 5 = 35,5 см2, высоту упругого элемента Я = 80 мм, статический и ди­ намический прогибы ауСт= оУ= 10 мм, обеспечивает хоро­ шую виброизоляцию при частотах вибрации свыше 8 Гц, т. е. в полосе резонанса обычных приборных амортиза­ торов. Как было показано в гл. 2, собственная частота колебаний описываемого амортизатора для всего диа­ пазона нагрузок лежит в пределах 3 . . . 5 Гц, т. е. нахо­ дится значительно ниже собственных частот обычных приборных амортизаторов.

Регулировка демпфирования позволяет успешно га­ сить амплитуду колебаний при резонансе и при ударных нагрузках. Коэффициент сопротивления может быть про­ порциональным скорости и при малых отверстиях исте­ чения— квадрату скорости движения объекта.

В качестве источника сжатого газа может быть ис­ пользован сжатый воздух тормозной системы транспорт­ ной единицы.

Диапазон регулирования демпфирующего устройства определялся на вибростенде ВУС-70/200 следующим об­ разом: три гидропневматических амортизатора жестко закрепляли на столе вибростенда; полости упругих эле-

121

MeH'i'OB и гидравлические полости баллонов наполняли жидкостью АМГ-10 (ГОСТ 6794—53); затем на верхнюю платформу устанавливали поочередно грузы весом 50, 200 и 550 Н ш, выдерживая в каждом случае статическое расстояние между платформой и основанием амортиза­ торов /i=150 мм, возбуждали вибрации в диапазоне ча­ стот 10...200 Гц. Амплитуды записывались вибрографом ВР-1. Для гпдропневматпческого амортизатора записы-

Таб . лнца 7.1

Амплитуды колебаний груза, мм, при максимальном и минимальном демпфировании

вались амплитуды для максимального и минимального коэффициента демпфирования D. Максимальному зна­ чению коэффициента соответствуют минимальные амп­

испытания амортизаторов, полностью заполненных сжа­ тым воздухом при отключенных баллонах.

В табл. 7.2 приведены данные, характеризующие эф­ фективность вибронзоляцни чисто пневматического амор­ тизатора.

Анализ данных табл. 7.1 н 7.2 позволяет сделать сле­ дующие выводы.

1. Наибольшая амплитуда колебаний груза при ч стоте вынуждающей силы 10 Гц.

122

Т а б л и ц а 7.2

Амплитуды колебаний груза, мм

2. Отношение амплитуды груза к амплитуде колеба­ ний стола стенда (коэффициент динамичности ц) мак­ симально при минимальном грузе 50 Н и составляет 0,35, т. е. эффективность впброизоляцни равна при этом Э —

=(1—0,35) • 100 = 65%.

3.Эффективность внброизоляции повышается с уве­

личением веса груза.

4. При частотах колебаний стола вибростенда, пре­ вышающих 30 Гц, груз любого веса остается практиче­ ски неподвижным.

5.При полностью открытом отверстии дросселя амп­ литуды колебаний грузов соответствуют амплитудам колебаний аналогичных грузов на амортизаторах, цели­ ком заполненных сжатым воздухом.

6.При минимальном отверстии дросселя амплитуда

перемещений грузов в 3—5 раз превышает амплитуду колебаний стола вибростенда, но на несколько колеба­ ний стола приходится одно перемещение груза, т. е. дви­ жение носит апериодический характер.

7. Диапазон изменения демпфирования, таким обра­ зом, позволяет получить любое соотношение упругих и демпфирующих свойств, т. е. гидропневматнческие амор­ тизаторы могут быть использованы для моделирования систем амортизации.

Таким образом, эксперименты подтверждают ранее сделанные теоретические выводы.

123

Амортизатор со встроенным регулятором уровня. На­ стоящий амортизатор при подсоединении к системе со сжатым газом автоматически выдерживает заданный статический уровень при изменении статической нагрузки и температуры окружающего воздуха.

На рис. 7.2 показана конструктивная схема аморти­

повышении температуры. Конструкция подобного регу­ лятора описана выше. Тяга 3, расположенная во втул­ ке 5, шарнирно соединена со штоком 2. На тягу 3 наде­ та пружина 6, на концах которой установлены кольца 4 и 8. Втулка 5 шарнирно связана со штоком 9 регуля­ тора уровня 13.

На регуляторе уровня 13 расположены штуцер 12, предназначенный для присоединения трубопровода со сжатым газом, канал 11 связи амортизатора с атмосфе­ рой и штуцер 10 для заправки системы замедления регу­ лятора уровня жидкостью.

Как при сжатии, так п при растяжении амортизатора происходит сжатие пружины 6, а положение штока 9 относительно регулятора уровня 13 остается неизменным. При этом не меняется количество сжатого газа и в самом амортизаторе. При уменьшении статического уровня h шток 9 вдвигается в регулятор уровня и включается си­ стема подачи сжатого газа в амортизатор. После дости­ жения необходимого уровня h подача сжатого газа пре-

124

кращается. При увеличении статического уровня /г шток 9 выдвигается из регулятора уровня и включается систе­ ма стравливания сжатого газа в атмосферу, которая действует до восстановления статического уровня 1г.

Изменения статического уровня /г при колебаниях объекта на амортизаторах вызывают лишь деформацию пружины 6, так как регулятор уровня 13 снабжен систе­ мой запаздывания.

Расположение регулятора уровня внутри амортиза­ тора позволяет существенно сократить габариты и улуч­ шить его защиту от внешних воздействий. При этом по внешнему виду амортизатор становится похожим на при­ вычный для конструктора РЭА приборный амортизатор.

Амортизатор с температурным компенсатором. Извест­ но, что при значительном изменении окружающей среды (20...30% ) меняется объем, занимаемый газом при дан­ ном начальном давлении, которое определяется по ста­ тической нагрузке на упругий элемент по фоомуле

РнО= Р ст/ S , ( I ■ 1)

где 5 — эффективная площадь упругого элемента; р„о — начальное избыточное давление в упругом элементе.

При использовании упругого элемента без специаль­

вероятности пробоев или отбоев подвески п изменению частоты собственных колебаний для одной и той же амплитуды перемещения.

Применение в автомобильной подвеске регулятора уровня оправдано тем, что он обеспечивает постоянное соотношение между статическим и динамическим проги­ бами пневматического упругого элемента не только при изменении окружающей температуры, но п при любом изменении статической нагрузки.

Так как РЭА имеет строго определенный вес, то при использовании для ее защиты пневмоподвескн регулятор уровня будет выполнять лишь функции термокомпенса­ тора, что неоправдано. Пневматический амортизатор

турный компенсатор устройства состоит из регулируемой

12

емкости 2, заполненной сжатым газом, п последователь­ но связанного с ней резервуара 3 с жидкостью. Давление газа в емкости 2 превышает максимальное давление ра­ бочей среды в корпусе. Жидкость в резервуаре 5 воздей­ ствует на соединенный с корпусом плунжер (упор) 4. В зависимости от температуры жидкости упор занимает

лаждении сред изменение воздействий будет обратным. Таким образом поддерживается практически постоян­ ное соотношение между статическим п динамическим прогибами устройства.

Если необходимо изменить величину статической на­ грузки на амортизатор, регулируют начальное давление в резервуаре (рабочей полости) 3 так, чтобы сохраня­ лось постоянство статического прогиба. Термокомпенса­ тором предложенной конструкции может быть снабжен пневматический упругий элемент любого типа. При этом существенно упрощается конструкция подвески, улуч­ шаются условия эксплуатации системы.

У пневматического амортизатора с эффективной пло­ щадью упругого элемента 5 = 35,5 см2 и приведенной вы­ сотой сжатого газа 7 см для обеспечения температурной компенсации в интервале температур 80° резервуар с жидкостью должен иметь объем около 70 см3, а ход плунжера 21 мм.

Рабочая полость заполняется жидкостью стеол-М. Возможен и другой вариант конструкции амортиза­

тора, при котором термокомпенсатор располагается в вы­ несенной дополнительной емкости.

126

Пример. Рассчитаем систему термокомпенсации амортизатора, Имеющего следующие характеристики: эффективная площадь регу­ лируемой емкости S = 30 см2, диаметр упора (плунжера) da— 0,1 см, приведенная высота сжатого газа 6= 10 см, диапазон изменения статических нагрузок У3= 6 0 ... 1500 Н, интервал изменения рабочих температур —30 ... +50 °С.

Назначение термокомпенсацпн — поддержание для каждой ста­ тической нагрузки заданного статического уровня при изменении температуры окружающей среды. При этом уровень при нормаль­ ной температуре для каждой нагрузки устанавливается путем подачи в рабочий объем газа под определенным давлением.

Пусть объем газа в положении статического равновесия при температуре +20 °С равен Ко=300 см3.

При условии поддержания одного и того же давления объем

Увеличение объема газа при нагревании A V'=V "—Уо=33-10_6 м3. Уменьшение объема газа при охлаждении A V " = —К"+Ко = = 55-10“ ° м3. Изменение объема газа во всем интервале температур

Д К= V"—К"=88-10-° м3.

Коэффициент объемного расширения жидкости стеол-М

Р==,110-10-5 см3/°С.

Для поддержания постоянства статического уровня необходимо, чтобы каждому изменению рабочего объема соответствовало точно такое же изменение объема регулируемой емкости, но с другим ■ законом. Из этого условия можно определить деформацию регу­ лируемой емкости или, что то же самое, ход плунжера /г.

Максимальный ход плунжера

Увеличение объема жидкости при нагревании до температуры 50 °С

ДКж,= ж М 74=0,,86 -10-° м3.

Уменьшение объема жидкости при охлаждении до температуры

—30 °С

Д Vm"= n d W 'l4 = 1,45 • 10“ ° м3.

Изменение объема жидкости во всем интервале температур д у ж = шД/1/4=2,3- ю-6 мз.

127

Максимальный объем жидкости Кя(' = 20,9 • 10-<f М:1, мпннма'ль-

ный — Иж " = 24,5- 10- “ м3.

Разумеется, необходимо иметь запас Хода плунжера в обе сто­ роны сверх рассчитанных величии, что позволит производить заряд­ ку амортизаторов сжатым газом в достаточно широком интервале температур.

Расчет показывает, что теоретически можно для лю­ бой статической нагрузки обеспечить полную компенса­ цию изменения рабочего объема. Для этого достаточно установить изменением начального давления для каж­

простая схема с термокомпенсацией, безусловно, пред­ почтительнее, чем с регулятором уровня.

Кроме показанного па примере кинематического рас­ чета необходимо проверить прочность плунжера.

Давление в регулируемой емкости можно принять постоянным и большим, чем максимально возможное давление в рабочей полости,

При необходимости можно уменьшить диаметр плунжера и объ­ ем жидкости.

Как уже отмечалось, регулируемую емкость удобнее размещать в вынесенном дополнительном объеме. При этом конструкция получается еще более простой.

По сравнению со схемой с регулятором уровня схе­ ма с термокомпенсацией приводит к некоторому изме­ нению собственной частоты колебаний в зависимости от температуры вследствие изменения приведенной высоты сжатого газа Ь. В самом деле, в нашем примере /? = 10см, b' = V'/S =11,1-10-2 м и b" —V"IS = 8,2- 1(К2 м. Таким об­

128