Виброзащита высокоточного оборудования на основе виброизоляторов квазинулевой жесткости

• Автор: Смирнов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Современные принципы виброзащиты высокоточного оборудования от внешних вибрационных воздействий

1.1. Проблема техногенной вибрации

1.2. Принципы проектирования систем кинематической виброзащиты

1.3. Обзор методов расчёта виброзащитных систем

1.4. Виброзащита технических объектов виброизоляторами квазинулевой жесткости

1.6. Выводы по главе

Глава 2. Методы расчёта параметров виброизолятора квазинулевой жесткости при статическом нагружении

2.1. Конструкция виброизолятора квазинулевой жесткости

2.2. Статический расчёт корректора жёсткости
2.3. Аппроксимация жесткостной характеристики виброизолятора
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Методы расчёта параметров виброизолируемого оборудования при динамических воздействиях
3.1. Свободные колебания виброизолированной массы на ВСКЖ
3.1.1. Аппроксимация упругой кривой кубическим полиномом
3.1.2. Аппроксимация упругой кривой полиномами высокой степени.
3.1.3. Гистерезисное трение в ВСКЖ
3.1.4. Вязкое трение в ВСКЖ
3.2. Вынужденные колебания
3.2.1. Вынужденные колебания при гармоническом внешнем
воздействии

3.2.2. Вынужденные колебания при случайном внешнем воздействии
3.3. Практическая оценка эффективности виброзащиты
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальные исследования
4.1. Сравнение результатов расчётов с точным аналитическим решением.
4.2. Определение упругой кривой закритически сжатого стержня переменного поперечного сечения
4.2.1. Сравнение результатов расчётов с численным моделированием в ПК MSC Nastran
4.2.2. Сравнение результатов расчётов с данными эксперимента
4.3. Определение функции 'Ро(А) для материала стали 65Г
4.3.1. Построение функций ЧфА)
4.3.2. Построение функции vI'o(A) для материала — стали 65Г
4.4. Выводы по главе
Основные результаты работы и выводы
Список литературы
Приложение
П.1. Принципы проектирования виброизолятора квазинулевой жесткости

П.2. Пример расчёта виброзащитной системы трансмиссионного
электронного микроскопа
П.З. Пример расчёта виброзащитной системы измерительного стенда.. 167 П.4. Выводы по приложению

Введение
Актуальность работы
Современное развитие высокоточных технологических процессов на отечественных предприятиях, изготавливающих уникальные наукоёмкие изделия, требует защиты технологического оборудования от неблагоприятных вибрационных воздействий, которые возникают в условиях городской среды.
Высокоточные технологические производства должны обеспечить качественное изготовление таких важных изделий как микропроцессоры, полупроводниковые устройства и изделия на их основе - интегральные схемы, линзы и зеркала телескопов с высочайшей гладкостью поверхности. При этом размер неровностей не должен превышать тысячных долей миллиметра, а лопатки компрессоров и турбин ГТД должны быть изготовлены с точностью ± (0,02 - 0,04) мм. Современное научно - исследовательское оборудование, например, электронные туннельные и сканирующие микроскопы, интерферометры, профилографы, литографические установки должны иметь на порядок более высокую точность. Это обусловлено важностью получаемых ими результатов.
Актуальность рассматриваемой проблемы подтверждается ещё тем, что существует потребность в интеллектуальных высокоточных научных исследованиях на уникальном оборудовании. Они проводятся в рамках научных центров — МГУ им. М.В. Ломоносова, МВТУ им. Н.Э. Баумана, Курчатовский институт, Научный центр в Дубне и т.д. Построенные в середине - конце XX века, тогда ещё на окраинах города, в настоящее время эти территории оказались густонаселенными, с большой нагрузкой от транспорта, метрополитена и зон нового строительства. Такая тенденция не только сохраняется, но и будет увеличиваться. Вибрационное воздействие от перечисленных источников несовместимо с нормальной эксплуатацией оборудования высокой точности. Например, даже микронные колебания могут нарушить точность позиционирования линз и зеркал при экспериментах на голографической установке, что приведёт к некорректным результатам.

деляет комбинацию параметров системы, при которых потери в материале стержней имеют максимальные значения при сохранении несущей способности виброизолятора.
1.4. Виброзащита технических объектов виброизоляторами квазинуле-вой жесткости
Для проектирования эффективной системы виброзащиты необходимо, чтобы коэффициент передачи был меньше единицы [6].
С учетом этого, собственная частота виброзащитной системы должна быть:
(1.4)

Таким образом, при частоте внешнего воздействия 1 - 2 Гц необходимо иметь собственную частоту колебаний виброизолированной установки 0,7 - 1,4 Гц. Как видно, для виброзащиты от низкочастотных колебаний желательно иметь крайне низкую частоту собственных колебаний виброзащитной установки. Изготовление и эксплуатация виброзащитной установки с линейной характеристикой, обладающей собственной частотой колебаний ниже 2 Гц, сопряжена с большими техническими трудностями. Например, как указывалось ранее, инерционный блок такой виброзащитной системы должен иметь значительную массу.
Однако если упругая характеристика виброизоляции нелинейна, то параметры упругих элементов можно подобрать таким образом, чтобы жесткость системы в некотором диапазоне статических перемещений виброизолированного объекта равнялась нулю.
кк< 1.
Эффективность по критерию ка выполняется при условии:
(1.2)
(1.3)