АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК F16F1/08 

Изобретение относится к средствам амортизации и может быть использовано для защиты от вибраций и ударов аппаратуры и оборудования в машиностроении, радиоэлектронике и электротехнике, в упругих муфтах, в качестве виброизолятора в ручках электро- и пневмоинструмента, в бамперах и в качестве колеса транспортного средства.

Известен радиоэлектронный блок [1], содержащий каркас, установленный в каркасе с образованием зазоров функциональный узел и установленные в указанных зазорах шаровые демпферы из упругого материала. На рабочие поверхности каркаса, функционального узла и демпферов нанесено энергопоглощающее покрытие.

Однако энергопоглощающее покрытие нанесено на внешнюю поверхность демпфера, энергопоглощение осуществляется только в зоне контакта демпфера с рабочими поверхностями каркаса и функционального узла. Следствием этого является невозможность резкого увеличения энергопоглощения в каждом демпфере.

Известен также прибор [2], содержащий корпус в виде кольца, установленный в нем вал и упругий элемент в виде спирали, один конец которой закреплен на валу, а другой на корпусе.

Однако спиральная пружина выполнена с характеристикой, изменяющейся только по логарифмическому закону, динамические нагрузки могут восприниматься только в одной плоскости с минимальным энергопоглощением, связанным с внутренним трением упругого элемента.

Цель изобретения - повышение защиты в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

На фиг. 1 показано амортизирующее устройство, сечение А-А; на фиг.2 - вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.3-5 - варианты нанесения энергопоглощающего покрытия на упругий элемент; на фиг.6 - виброзащитная рукоятка; на фиг. 7 - установка электроизмерительного прибора в амортизирующем устройстве; на фиг.8 - амортизирующее устройство с двумя упругими элементами с противоположной навивкой и одним валом; на фиг.9 - амортизирующее устройство с двумя упругими элементами и двумя валами; на фиг.10 - амортизирующее устройство с упругим элементом конической формы; на фиг.11 - амортизирующее устройство с упругим элементом двоякоконической формы; на фиг.12 - бампер; на фиг.13 и 14 - варианты амортизирующего устройства с дополнительным упругим элементом; на фиг.15-19 - схемы воздействия динамической нагрузки на амортизирующее устройство.

Амортизирующее устройство (фиг.1 и 2) содержит корпус 1 в виде кольца, установленный в нем вал 5 и упругий элемент 2 в виде архимедовой спирали. Один конец спирали 2 закреплен на валу 5, а другой на корпусе 1. Амортизирующее устройство снабжено энергопоглощающим покрытием 6, нанесенным с двух сторон на спираль 2, соседние витки 3 и 4 уложены без зазора с возможностью их взаимодействия. Энергопоглощающее покрытие 6 может быть выполнено, например, в виде разнотипных фрагментов текстильной застежки петельной 7 и крючковой 8 тканых лент.

Кольцо 1 может быть выполнено, например, из стальной ленты, упругой пластмассы, например, полиуретана, или резины, или эластомера. Упругий элемент 2 может быть выполнен, например, из стальной ленты, полиуретана, резины, эластомера. Возможны варианты нанесения энергопоглощающего покрытия 6 в виде пенополиуретана 9 на полиуретан (фиг.4) или выполнение упругого элемента 2 целиком из пенополиуретана с нанесением на одну поверхность крючкового фрагмента текстильной застежки (фиг.5). В этом случае пенополиуретан, имеющий пространственную ячеистую структуру, выполняет роль петельного фрагмента текстильной застежки.

Динамическую нагрузку в амортизирующем устройстве (фиг.1 и 2) воспринимает упругое кольцо 1 и/или вал 5. Амортизирующее устройство данной конструкции может широко использоваться для защиты от вибраций и ударов аппаратуры и оборудования в различных областях техники, а также в качестве колеса транспортного средства.

Возможен конструктивный вариант использования в амортизирующем устройстве жесткого кольца 1. В этом случае нагрузку воспринимает только вал 5, например, в виброизолирующей рукоятке 10 (фиг.2 и 6).

Для расширения функциональных возможностей амортизирующего устройства вал 11 может быть выполнен полым (фиг.7). Возможно также выполнение внутреннего витка упругого элемента заодно с полым валом 11. В полости вала 11 может быть, например, установлен электроизмерительный прибор 12.

Амортизирующее устройство (фиг.2 и 8) содержит два упругих элемента 2, установленных соосно и соединенных своими концами с кольцом 1 и валом 5. Направление навивки в спиралях упругих элементов 2 противоположное. Данное амортизирующее устройство может преимущественно использоваться в амортизаторах крутильных колебаний, а также в муфтах. Устройство имеет симметричную нагрузочную характеристику.

Амортизирующее устройство (фиг.2 и 9) содержит два упругих элемента 2, соединенных одними концами с кольцом 1, а другими концами с двумя соосно установленными и несоединенными одним с другим валами 5. Данное амортизирующее устройство может преимущественно использоваться в упругих муфтах с высокими компенсационными возможностями.

Амортизирующее устройство (фиг.2 и 10) содержит упругий элемент 13, выполненный в виде спирали Архимеда конической формы. Амортизирующее устройство может эффективно использоваться для защиты от мощной ударной динамической нагрузки преимущественно в осевом направлении вала, например, в бамперах автомобилей.

Амортизирующее устройство (фиг. 2 и 11) содержит упругий элемент 14, имеющий двоякоконическую форму, соединенный своими концами с двумя установленными соосно валами 5. Данное техническое решение по сравнению с амортизирующим устройством (фиг.2 и 10) имеет большие компенсационные возможности и может широко использоваться в упругих муфтах.

Для упрощения конструкции в амортизирующих устройствах (фиг.1, 2,8 - 11) внешний виток упругого элемента 2 может быть выполнен заодно с упругим кольцом 1.

Амортизирующее устройство (фиг. 2 и 12) содержит упругий элемент 13 конической формы, соединенный в центральной части с полым валом 11. В полости вала 11 установлен дополнительный упругий элемент 15 с полусферическим утолщением на торце. Данная конструкция устройства позволяет обеспечить защиту от слабых до мощных динамических ударов в бамперах автомобилей.

Амортизирующее устройство (фиг.2, 13 и 14) снабжено накладкой 18, установленной по торцу кольца 1 со стороны большего конуса спирали 13 с образованием полости. В полости соосно с валом 5 по его торцу установлен упругий элемент в виде или конической 16, или цилиндрической 17 пружины, другой торец которой соответственно обращен к накладке 18. Пружины 16 или 17 повышают нагрузочную способность устройства. Данное техническое решение может использоваться для защиты от вибраций и ударов прецизионного станочного оборудования.

Принцип работы амортизирующего устройства.

Первый случай (фиг. 15). Нагрузка воздействует на кольцо 1. За счет воздействия на кольцо 1 происходит его деформация. Энергопоглощение осуществляется за счет сухого трения и расцепления текстильной застежки, ее петельных 7 и крючковых 8 фрагментов, в правой и левой перифериях упругого элемента 2.

Второй случай (фиг.16). Нагрузка воздействует на вал 5. За счет воздействия на вал 5 происходит его смещение вниз, что сопровождается сухим трением и расцеплением в верхней части упругого элемента 2 фрагментов текстильной застежки 7 и 8.

Третий случай (фиг.17). Нагрузка воздействует на концы вала 5 с образованием крутящего момента. В этом случае энергопоглощение связано с сухим трением и расцеплением фрагментов текстильной застежки 7 и 8 в верхней и нижней частях упругого элемента 2 за счет перекоса вала 5.

Четвертый случай (фиг.8 и 18). На вал воздействует вращательный момент. За счет воздействия вращательного момента один упругий элемент 2 (фиг.18б) накручивается на вал 5, а другой упругий элемент 2 (фиг.18в) скручивается с вала 5. В первом упругом элементе 2 расцепление фрагментов текстильной застежки 7 и 8 происходит на периферийных витках, а во втором упругом элементе 2 - на витках в районе вала 5. При воздействии знакопеременного вращательного момента амортизирующее устройство имеет симметричную нагрузочную характеристику.

Пятый случай (фиг. 10 и 19). На вал 5 воздействует нагрузка в осевом направлении. При воздействии вибрационной нагрузки происходит энергопоглощение за счет сухого трения. При воздействии ударной нагрузки, превышающей усилие расцепления всех взаимодействующих фрагментов текстильной застежки 7 и 8, происходит проскальзывание с сухим трением, что повышает эффективность энергопоглощения.

Технико-экономическая эффективность амортизирующего устройства заключается в его широкой универсальности и способности обеспечить защиту от комплексной динамической нагрузки в диапазоне частот от 0 до нескольких тысяч герц. Наиболее эффективно амортизирующее устройство может использоваться для защиты радиоэлектронного и прецизионного оборудования с резким улучшением их показателей надежности.

Использование: машиностроение, радиоэлектроника, транспортные средства. Сущность изобретения: устройство содержит корпус в виде кольца, установленный в нем вал и упругий элемент в виде спирали Архимеда, один конец которой закреплен на валу, а другой на кольце. Энергопоглощающее покрытие нанесено с двух сторон спирали. Вал может быть выполнен полым. В кольце могут быть установлены дополнительные вал с упругим элементом в виде спирали. 11 з.п.ф-лы, 19 ил.

1. АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус в виде кольца, установленный в нем вал и упругий элемент в виде спирали, один конец которой закреплен на валу, а другой - на корпусе, отличающееся тем, что, с целью повышения защиты в трех взамино перпендикулярных плоскостях, оно снабжено энергопоглощающим покрытием, нанесенным на спираль с двух сторон, а спираль представляет собой спираль Архимеда, витки которой уложены без зазора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью защиты от крутильных колебаний, оно снабжено дополнительным упругим элементом, установленным соосно и закрепленным аналогично основному и выполненным с противоположным направлением навивки. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью увеличения компенсационных возможностей в направлении, перпендикулярном оси вала, оно снабжено дополнительным валом, установленным в корпусе соосно с основным, и дополнительным упругим элементом, закпрепленным одним концом на дополнительному валу, а другим на корпусе. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения защиты от мощных динамических ударов, спираль Архимеда выполнена конической. 5. Устройство по п.4 отличающееся тем, что оно снабжено накладкой, установленной по торцу кольца со стороны большего основания конуса спирали с образованием полости, и установленным в полости соосно с валом по его торцу дополнительным упругим элементом в виде конической или цилиндрической пружины, другой торец которой обращен к накладке. 6. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что внешний виток спирали выполнен заодно с кольцом. 7. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что вал выполнен полым. 8. Устройство по пп.1 - 4 и 7, отличающееся тем, что внутренний виток спирали выполнен заодно с полым валом. 9. Устройство по пп.1 - 4, 7, 8, отличающееся тем, что оно снабжено установленным в полости вала упругим элементом из эластичного материала, имеющего полусферическое утолщение на торце. 10. Устройство по пп.1 - 9, отличающееся тем, что спираль выполнена из упругой пластмассы, или резины, или эластомера. 11. Устройство по пп. 1 - 10, отличающееся тем, что энергопоглощающее покрытие с одной стороны спирали выполнено в виде крючкового фрагмента текстильной застежки, а с другой - в виде пенополиуретана. 12. Устройство по пп.1 - 11, отличающееся тем, что кольцо выполнено или из упругой пластмассы, или резины, или полиуретана, или эластомера.