УПРУГАЯ ОПОРА Д.И.ОБРАЗЦОВА Российский патент 1994 года по МПК F16F13/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям виброизолирующих опор, предназначенных для гашения колебаний различных объектов, в том числе автотехники.

Известна упругая опора, содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус в виде несущего упругого элемента, прикрепленного к нему крепежного элемента и крышки, прикрепленной к несущему упругому элементу, опорный центральный сердечник с выемкой, обращенной к крышке, закрепленную по периферии в крепежном элементе гофрированную мембрану, образующую с несущим упругим элементом и крышкой соответственно над- и подмембранную полости и имеющую прикрепленную к опорному центральному сердечнику жесткую центральную часть с по крайней мере двумя отверстиями различного диаметра, из которых отверстие большого диаметра расположено в центре жесткой центральной части и снабженную размещенной в выемке упругой перегородкой, делящей ее на две полости, одна из которых заполнена газом, другая сообщена посредством отверстия меньшего диаметра с надмембранной полостью, а большего диаметра - с подмембранной полостью опоры [1].

Известна также наиболее близкая по технической сущности к изобретению упругая опора Д.И.Образцова, принятая в качестве прототипа и содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус в виде несущего упругого элемента, прикрепленного к нему крепежного элемента и крышки, прикрепленный к несущему упругому элементу полый опорный центральный сердечник с по крайней мере одним отверстием и с упругой перегородкой, делящей его на полости, закрепленную по периферии в крепежном элементе гофрированную мембрану, образующую с несущим упругим элементом и крышкой соответственно над- и подмембранные полости и имеющую прикрепленную к полому центральному сердечнику жесткую центральную часть с по крайней мере одним отверстием, сообщающим подмембранную полость с полостью под упругой перегородкой. Последняя сообщена с надмембранной полостью по крайней мере одним отверстием сердечника, площадь сечения которого меньше площади сечения отверстия в жесткой центральной части, причем полость над упругой перегородкой заполнена рабочей жидкостью и сообщена посредством по крайней мере одного из других отверстий сердечника с надмембранной полостью, площадь сечения которого меньше площади сечения отверстия сердечника, соединяющего надмембранную полость с полостью под упругой перегородкой, а разность между площадью отверстия, сообщающего полость под упругой перегородкой с подмембранной полостью, и площадь отверстия, сообщающего полость под упругой перегородкой с надмембранной полостью, больше площади сечения отверстия, сообщающего полость над упругой перегородкой с надмембранной полостью [2].

Недостатком данных конструкций является недостаточные эффективность демпфирования и диссипация виброэнергии на резонансных частотах.

Целью изобретения является расширение функциональных свойств, повышение надежности опоры путем снижения амплитуды колебаний на резонансных частотах, улучшение диссипативных свойств и повышение эффективности демпфирования.

Это достигается тем, что полый центральный сердечник выполнен с упругими боковыми стенками и снабжен дроссельным устройством для сообщения между полостью центрального сердечника и надмембранной полостью опоры в форме кольцевого зазора, который образован торцом упругих боковых стенок полого центрального сердечника и жесткой центральной частью гофрированной мембраны, последняя жестко соединена с днищем полого центрального сердечника, а площадь проходного сечения кольцевого зазора меньше площади сечения дросселирующих отверстий в жесткой центральной части гофрированной мембраны.

Ожидаемый положительный эффект от использования изобретения может быть выражен в повышении надежности виброизолируемых объектов, машин, механизмов, в улучшении комфортабельности автотехники, повышении потребительских свойств, а значит и конкурентноспособности на рынке.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Упругая опора содержит крепежные элементы 1 и 2, предназначенные для крепления опоры к колеблющемуся объекту и к несущей конструкции, корпус в виде несущего упругого элемента 3, соединяющего крепежные элементы, полый центральный сердечник 4 с упругими стенками, выполненный в единой конструкции с несущим упругим элементом, подвижную гофрированную мембрану 5, включающую упругий упор 6 и жесткую центральную часть 7, жестко соединенную посредством сердечника 8 с днищем полого центрального сердечника, дроссельное устройство в форме кольцевого зазора 9, образованного между торцом упругих боковых стенок сердечника и жесткой центральной частью гофрированной мембраны, основную рабочую камеру, полностью заполненную демпфирующей жидкостью и состоящую из надмембранной полости 10, в которой расположена внутренняя полость 11 упругого полого сердечника и подмембранной полости 12, ограниченная снизу жесткой крышкой 13. В жесткой части гофрированной мембраны выполнены дросселирующие отверстия 14, суммарная площадь которых больше площади дроссельного кольцевого зазора 9.

Устройство работает следующим образом.

При высокой амплитуде колебаний и низких частотах - до 60 Гц (удар, резонанс), когда упругий сердечник 4 вместе с жесткой центральной частью 7 подвижной гофрированной мембраны 5 под действием внешней возмущающей силы, приложенной к крепежному элементу 1, движется вниз в сторону крышки 13, давление Р₁ в подмембранной полости 12 повышается и по абсолютной величине будет превышать давление Р₂ в надмембранной полости 10 за счет упругости подвижной гофрированной мембраны 8 и вязкости демпфирующей жидкости. В то же время давление Р₃ в полости 11 полого упругого центрального сердечника будет больше давления Р₂ и меньше давления Р₁ поскольку площадь кольцевого зазора 9 в надмембранную полость 10 меньше, чем площадь отверстий 14 в подмембранную полость 12.

Демпфирующая жидкость за счет перепада давления Р₁>P₃>P₂ перетекает через дроссельные отверстия из подмембранной полости в полость 11 полого упругого центрального сердечника, далее - в надмембранную полость 10 опоры.

Одновременно с этим, так как Р₃>P₂ деформируется гибкая упругая стенка сердечника 4 и вступает в работу дополнительный гидравлический демпфер. Кроме того, так как разность площадей отверстий 14 и 9 положительна, т.е. S₁₄>S₉, то давление Р₂ будет нарастать, стенка 4 выгибается наружу, а так как ее гибкость больше гибкости упругого несущего элемента 3, то наступает момент, когда P₂>P₃, и направление течения жидкости через зазор 9 меняется на противоположное, т. е. из надмембранной полости опоры 10 в полость 11 сердечника 4. Причем взаимное расположение и свойства сердечника 4 и упругой гофрированной мембраны 5 выбраны таким образом, что даже при максимальном усилии, приложенном к крепежному элементу 1, площадь кольцевого зазора 9 остается меньше суммарной площади отверстий 14.

При движении сердечника вверх понижается давление Р₁ и при P₁<P₃ начинается дросселирование жидкости из полости стакана в подмембранную полость опоры и до достижения равенства Р₂ = Р₃ продолжается дросселирование в надмембранную полость 10 из полости сердечника. Причем и здесь оказывает свое действие дополнительный гидравлический демпфер, образованный вследствие упругости стенки сердечника 4. Выгибаясь, стенка сердечника обеспечивает дополнительное поглощение виброэнергии демпфирующей жидкости. За счет этого увеличивается площадь "петли гистерезиса", улучшается АЧХ виброопоры, что указывает на улучшение ее диссипативных свойств.

При дальнейшем движении центрального сердечника вверх давление Р₃ быстро падает, так как S₁₄>S₉, упругая стенка прогибается внутрь сердечника и направление дросселирования меняется, т. е. жидкость из надмембранной полости 10 перетекает в полость сердечника и далее - в подмембранную полость опоры.

При снижении амплитуды колебаний и повышении частоты выше 60 Гц значение диссипативных сил вязкого трения для гашения колебаний уменьшается, основное значение приобретают инерционные силы. Демпфирование колебаний в опоре происходит в основном за счет сил инерции колеблющейся жидкости в основных рабочих полостях, деформации подвижной гофрированной мембраны 5 и упругой стенки сердечника 4 за счет дросселирования определенного количества жидкости через отверстие 14 и зазор 9.

Процесс дросселирования жидкости через отверстия 14 и кольцевой зазор 9 с одновременным действием дополнительного гидравлического демпфера, образованного гибкой стенкой полого сердечника 4, позволяет увеличить поглощение виброэнергии, а также упростить технологию изготовления, снизить стоимость, понизить амплитуду колебаний на резонансных частотах, улучшить диссипативные свойства, эффективность демпфирования, повысить надежность предлагаемой опоры по сравнению с прототипом.

Использование: машиностроение, автостроение, а именно виброизолирующие опоры машин и механизмов. Сущность изобретения: упругая опора содержит полый центральный сердечник, выполненный в единой конструкции с несущим упругим элементом и имеющий кольцевой зазор с жесткой центральной частью подвижной гофрированной мембраны, которая имеет по меньшей мере одно дросселирующее отверстие и делящая внутренний объем опоры, полностью заполненный демпфирующей жидкостью на две части. Полый центральный сердечник выполнен с упругими боковыми стенками, а площадь кольцевого зазора меньше площади дросселирующих отверстий мембраны. 1 ил.

Упругая опора, содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус в виде несущего упругого элемента, прикрепленного к нему крепежного элемента и крышки, прикрепленный к несущему упругому элементу полый центральный сердечник, закрепленную по периферии в крепежном элементе гофрированную мембрану, образующую с несущим упругим элементом и крышкой соответственно над- и подмембранные полости и имеющую жесткую центральную часть с дросселирующими отверстиями, и дроссельное устройство для сообщения между собой полости центрального полого сердечника и надмембранной полости, площадь проходного сечения которого меньше площади сечения дросселирующих отверстий, отличающаяся тем, что полый центральный сердечник выполнен с упругими боковыми стенками, дроссельное устройство представляет собой кольцевой зазор, образованный торцом упругих боковых стенок и жесткой центральной частью, а последняя жестко соединена с днищем полого центрального сердечника.