Модельно-ориентированное проектирование магнитореологических гидравлических опор

Распространение гидравлических виброопор как универсальных средств виброзащиты сдерживают такие факторы, как узкий диапазон рабочих частот и отсутствие единой методики расчета. Первую проблему можно решить, добавив в состав гидроопоры магнитореологический трансформатор — электромагнит, управляющий вязкостью магнитореологической жидкости в гидравлических каналах посредством магнитного поля. Для решения второй проблемы разработана методика расчета гидроопоры с магнитореологическим управлением. Физическая модель гидроопоры получена с помощью известной алгебраической модели Квока. При описании сдвиговых деформационных процессов магнитореологической жидкости в дроссельном канале гидроопоры использована модель Бингама — Шведова для нелинейных пластичных сред. По предложенной методике разработаны и изготовлены опытные образцы магнитореологических гидроопор. Результаты их статических и вибрационных испытаний подтвердили адекватность предложенной методики. Экспериментальное исследование амплитудно-частотных характеристик показало возможность их отстройки от резонансных режимов и высокую эффективность гидроопор в зарезонансной области.

Литература

[1] Фролов К.В., ред. Вибрации в технике. Справочник. В 6 т. Т. 6. Защита от вибрации и ударов. Москва, Машиностроение, 1981. 456 с.

[2] Братан С.М., Владлецкая Е.А. Анализ влияния колебаний, передаваемых через фундамент станка, на качество процесса шлифования. Вестник НТУ ХПИ. Сер. Технологии в машиностроении, 2008, № 35, с. 13–22.

[3] Владлецкая Е.А. Обеспечение качества деталей при шлифовании в условиях плавучих мастерских. Дис. … канд. техн. наук. Севастополь, 2017. 234 с.

[4] Раменская Е.В. Повышение качества изготовления корпусных деталей оболочкового типа на основе управления вибрацией технологического оборудования. Дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2007. 165 с.

[5] Зебров В.В., Балакина Т.С., Владецкая Е.А. Анализ конструкций виброизолирующих опор металлорежущих станков. Прогрессивные направления развития машино-приборостроительных отраслей и транспорта. Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Севастополь, Изд-во СевНТУ, 2008, с. 124–125.

[6] Харченко А.О. Металлообрабатывающие станки и оборудование машиностроительных производств. Москва, ИНФРА-М, 2015. 260 с.

[7] Черпаков Б.И., Альперович Т.А. Металлорежущие станки. Москва, Академия, 2003. 368 с.

[8] Тихомирова И.А. Разработка и исследование электромеханических систем со свойствами селективной инвариантности к колебаниям момента нагрузки. Автореферат дис. ... канд. техн. наук. Иваново, 2018. 22 с.

[9] Свинин В.М. Исследование условий возбуждения и гашения регенеративных автоколебаний в процессе резания. Обработка металлов, 2005, № 1(26), с. 29–31.

[10] Гордеев Б.А., Ерофеев В.И., Синев А.В., Мугин О.О. Системы виброзащиты с использованием инерционности и диссипации реологических сред. Москва, Физматлит, 2004. 173 с.

[11] Yang G., Spencer Jr.B.F., Carlson J.D. Large-scale MR fluid dampers modeling, and dynamic performance considerations. Engineering Structures, 2002, vol. 24, pp. 309–323, doi: https://doi.org/10.1016/S0141-0296(01)00097-9

[12] Ebrahimi B. Development of hybrid electromagnetic dampers for vehicle suspension systems. PhD Thesis, University of Waterloo, Canada, 2009. 192 p.

[13] Pang L., Kamath G.M., Wereley N.M. Analysis and testing of a linear stroke magnetorheological damper. AIAA/ASME/AHS adaptive structures forum, 1998, vol. CP9803(4), pp. 2841–2856.

[14] Hong S.R., Choi S.B., Choi Y.T., Wereley N.M. Non-dimensional analysis and design of a magnetorheological damper. Journal of Sound and Vibration, 2005, vol. 288, pp. 847–863, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2005.01.049

[15] Choi S.B., Hong S.R., Sung K.G., Sohn J.W. Optimal control of structural vibrations using a mixed-mode magnetorheological fluid mount. International Journal of Mechanical Sciences, 2008, vol. 50, iss. 3, pp. 559–568, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2007.08.001

[16] Do X.P., Choi S.B. High Loaded Mounts for Vibration Control Using Magnetorheological Fluids: Review of Design Configuration. Shock and Vibration, 2015, vol. 2015, article ID 915859, doi: https://doi.org/10.1155/2015/915859

[17] Kwok N.M., Ha Q.P., Nguyen T.H., Li J., Samali B. A novel hysteretic model for magnetorheological fluid dampers and parameter identification using particle swarm optimization. Sensors and Actuators A: Physical, 2006, vol. 132, iss. 2, pp. 441–451, doi: https://doi.org/10.1016/j.sna.2006.03.015

[18] Guo D., Hu H. Nonlinear-stiffness of a magnetorheological fluid damper. Nonlinear Dynamics, 2005, vol. 40, pp. 241–249, doi: https://doi.org/10.1007/s11071-005-6464-y

[19] Охулков С.Н. Разработка метода расчёта и конструкции магнитореологических трансфоматоров гидроопор. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Нижний Новгород, 2011. 225 с.

[20] Sahin I., Engin T., Cesmeci S. Comparison of some existing parametric models for magnetorheological fluid dampers. Smart Materials and Structures, 2010, vol. 19(3), pp. 1–11, doi: https://doi.org/10.1088/0964-1726/19/3/035012

[21] Nguyen Q.H., Han Y.M., Choi S.B., Wereley N.M. Geometry optimization of MR valves constrained in a specific volume using the finite element method. Smart Materials and Structures, 2007, vol. 16(6), pp. 2242–2252, doi: https://doi.org/10.1088/0964-1726/16/6/027

[22] Ahmadian M., Norris J.A. Experimental analysis of magnetorheological dampers when subjected to impact and shock loading. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2008, vol. 13(9), pp. 1978–1985, doi: https://doi.org/10.1016/j.cnsns.2007.03.028

[23] Grunwald A., Olabi A.G. Design of magnetorheological (MR) valve. Sensors and Actuators A: Physical, 2008, vol. 148, pp. 211–223, doi: https://doi.org/10.1016/j.sna.2008.07.028

[24] Unsal M. Semi-active vibration control of a parallel platform mechanism using magnetorheological damping. PhD Thesis, University of Florida, Gainesville, FL, 2006.

[25] Беляев Е.С., Ермолаев А.И., Титов Е.Ю., Тумаков С.Ф. Магнитореологические жидкости: технологии создания и применение. Нижний Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2017. 94 с.

[26] Lordmrstore products. LORD Corp. URL: http://www.lordmrstore.com/lord-mr-products (accessed 05 May 2019).

[27] Gordeev B., Okhulkov S., Ermolaev A. Hysteresis damping influence on characteristics of magneticoreological hydromounts. International Russian Automation Conference, 9–16 September 2018, Sochi, IEEE, 2018, pp. 894–899.

[28] Гордеев Б.А., Любимов А.К., Охулков С.Н., Титов Д.Ю., Ермолаев А.И. Влияние входного виброускорения широкополосной случайной вибрации на амплитудно-частотные характеристики гидроопор. Вестник машиностроения, 2019, № 6, с. 22–27.