Опора прибора

 

Использование: в электроизмерительных и гироскопических приборах. Сущность изобретения: опора содержит хлопающую мембрану, которая при возникновении резонансных колебаний изменяет жесткость опоры, способствуя срыву колебаний. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в счетчиках электрической энергии, щитовых электроизмерительных приборах с креплением подвижной части в керновых опорах.

Известна опора прибора на кернах, содержащая керн, выполненный за одно целое с осью или отдельно, и подпятник со сферической поверхностью кратера под острие крана, завальцованный в винт с возможностью осевого перемещения для регулировки осевого зазора между керном и подпятником.

Недостаток известной опоры - невозможность защитить подвижную часть прибора от внешних вибраций и ударов, что приводит к низкой вибро- и ударопрочности прибора.

Известна также конструкция опоры прибора, выполненная в корпусе и содержащая подпятник со сферической поверхностью под острие керна, завальцованный в держатель, опирающийся на цилиндрическую спиральную пружину.

Недостатком известной опоры является возможность возникновения при внешних вибрационных воздействиях резонансных колебаний установленного на опоре прибора, что обуславливает низкую вибро- и ударопрочность прибора.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является опора прибора, содержащая цилиндрический корпус, в одном торце которого закреплен держатель с подпятником, а в другом торце выполнено резьбовое отверстие, в котором размещен регулировочный винт, а также спиральную пружину, контактирующую с внутренней поверхностью держателя.

Недостатком данной конструкции также является низкая вибро- и ударопрочность установленного на опоре прибора за счет возможности возникновения его резонансных колебаний.

Цель изобретения - повышение вибро- и ударопрочности прибора.

Цель достигается тем, что опора прибора, содержащая цилиндрический корпус, в одном торце которого закреплен держатель с подпятником, а в другом торце выполнено резьбовое отверстие, в котором размещен регулировочный винт, а также спиральную пружину, первый конец которой расположен на внутренней поверхности держателя, снабжена сферической хлопающей мембраной, а на внутреннем торце регулировочного винта выполнена кольцевая прорезь, в которой закреплен контур сферической хлопающей мембраны, на центре которой расположен второй конец спиральной пружины.

На чертеже схематично изображена опора прибора, продольный разрез.

Опора прибора содержит цилиндрический корпус 1, в одном торце которого закреплен подпятник 2, завальцованный в держатель 3, спиральную пружину 4, первый конец которой расположен на внутренней поверхности держателя 3, регулировочный винт 5, размещенный в резьбовом отверстии 6, выполненном в другом торце корпуса 1, а также сферическую хлопающую мембрану 7 с жестким центром 8. На внутреннем торце регулировочного винта 5 выполнена кольцевая прорезь 9, в которой закреплен контур сферической хлопающей мембраны 7, на центре 8 которой расположен второй конец спиральной пружины 4.

Опора прибора работает следующим образом.

Предположим, что мембрана 7 находится в верхнем устойчивом положении. Если частота внешних воздействий такова, что опора с установленным на ней прибором находится не в резонансном режиме, то амплитуды колебаний прибора близки к величине статического отклонения, что характерно для колебательных систем с высокой добротностью. При выполнении условия F_хл > G + F_п, (1) где F_хл - усилие хлопка мембраны; G - вес прибора; F_п - усилие предварительного поджатия пружины 4, ограничивающего усилие хлопка снизу, хлопка до возникновения режима резонансных колебаний не происходит. Данное условие одновременно не позволяет возникнуть автоколебательному режиму в мембране. При возникновении резонансного режима колебаний прибора на упругой опоре, либо при ударном воздействии мембрана 7 "хлопает", скачком переходя при этом в нижнее устойчивое положение. Для обеспечения заданной вибро- и ударопрочности прибора необходимо, чтобы хлопок произошел при амплитуде А виброколебаний подпятника 2, не превышающей предельно допустимого значения А_доп, задаваемого техническими условиями. Аналитическое выражение, ограничивающее усилие хлопка мембраны 7 сверху, имеет вид A= (F_хл+G+F_п)A_доп, (2) где - коэффициент динамичности опоры; С_эк - эквивалентная продольная жесткость последовательного упругого соединения пружины 4 и мембраны 7.

После скачка мембраны 7 в нижнее положение также скачкообразно изменяется эквивалентная жесткость С_эк, изменяется и собственная частота опоры с прибором, за счет чего происходит мгновенный срыв резонансного режима, опасного с точки зрения вибро- и ударопрочности. Повторный скачок мембраны 7 из нижнего положения в верхнее происходит только при изменении параметров внешних механических воздействий, повторно приводящих к возникновению опасного резонансного режима. Условие (1) получено для верхнего положения мембраны 7, так как силы G и F_п здесь способствуют хлопку.

В случае выполнения условия (1) в нижнем положении мембраны 7 хлопок при силах, меньших F_хл, тем более не происходит. Условие (2) наоборот получено для нижнего положения мембраны 7, когда силы G и F_ппротиводействуют хлопку. В случае выполнения условия (2) при той же амплитуде А виброколебаний опоры хлопок мембраны 7 в верхнем положении тем более происходит.

Зависимости (1) и (2) позволяют выбрать требуемое усилие F_хл, после чего, пользуясь известной методикой расчета сферических хлопающих мембран, нетрудно определить конструктивно-технологические параметры мембраны 7, обеспечивающие данное усилие. Расчеты показали, что при параметрах, характерных для типовых упругих опор и хлопающих мембран, изменение собственной частоты опоры при хлопке мембраны в соседнее устойчивое положение составляет 20-25 Гц. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что такое изменение собственной частоты позволяет мгновенно срывать возникающие резонансные вибрационные и ударные режимы за счет вывода собственной частоты колебательной системы из ширины ее резонансной зоны. В результате хлопка мембрана рассеивает значительное количество энергии, демпфируя тем самым ударное воздействие и рассеивая энергию удара.

Конструкция опоры предельно проста и не требует значительных конструктивных изменений по сравнению с типовыми опорами. Опора данного типа должна найти применение при эксплуатации вибро- и ударопрочных приборов. (56) Илюкович А. М. Электрические счетчики. М. -Л. , ГЭИ, 1963, с. 329, 330.

Формула изобретения

ОПОРА ПРИБОРА , содеpжащая цилиндpический коpпус, в одном тоpце котоpого закpеплен деpжатель с подпятником, а в дpугом тоpце выполнено pезьбовое отвеpстие, в котоpом pазмещен pегулиpовочный винт, а также спиpальную пpужину, пеpвый конец котоpой pасположен на внутpенней повеpхности деpжателя, отличающаяся тем, что с целью повышения вибpо- и удаpопpочности пpибоpа, опоpа снабжена сфеpической хлопающей мембpаной, а на внутpеннем тоpце pегулиpовочного винта выполнена кольцевая пpоpезь, в котоpой закpеплен контуp сфеpической хлопающей мембpаны, в центpе котоpой pасположен втоpой конец спиpальной пpужины.

РИСУНКИ

Рисунок 1