ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ДВС Российский патент 1995 года по МПК F16F7/14 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для снижения шума и вибрации дизелей и других механизмов судовых и стационарных энергетических установок.

Известна виброизолирующая опора, которая содержит упругий элемент, выполненный из стального троса и имеет форму спирали, две пары металлических пластин с поперечными канавками на внутренних поверхностях для обхвата и фиксирования витков спирали с двух диаметрально противоположных сторон. При этом верхняя подвижная пара пластин служит опорой двигателя, нижняя неподвижная опорой фундаментной рамы [1]
Однако, обладая требуемой жесткостью в вертикальном направлении, такая опора не обладает необходимой горизонтальной жесткостью, т.е. жесткостью в продольном и поперечном направлении, а также достаточной эффективностью виброизоляции, что ограничивает ее широкое практическое использование в судовых и транспортных дизелях.

Известны также виброизолирующая опора и способ изготовления тросового амортизатора [2] Опора содержит торообразный упругий элемент из стального троса, навитый по спирали, диски, между которыми расположены витки троса и которые установлены перпендикулярно оси опоры в диаметрально противоположных точках.

Эта опора характеризуется недостаточной эффективностью виброизоляции и жесткостью в горизонтальном (продольном Х и поперечном У) направлении, применяется для защиты электронных приборов и другого оборудования.

Такие опоры могут быть рассчитаны на небольшие номинальные нагрузки.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности виброизоляции опор ДВС.

Для этого виброизолирующая опора ДВС, содержащая торообразный упругий элемент из троса, навитого по спирали, диски, между которыми расположены витки троса, установленные перпендикулярно оси опоры в диаметрально противоположных точках спирали витков, снабжена дополнительным тросовым упругим элементом, выполненным из материала, аналогичного основному тросовому упругому элементу, и расположенным так, что витки основного тросового упругого элемента охватывают витки дополнительного тросового упругого элемента.

На фиг.1 представлена виброизолирующая опора; на фиг.2 то же, разрез.

Виброизолирующая опора содержит торообразный упругий элемент 1 из стального троса, навитый по спирали, опорные диски (фланцы) 2 и 3 с прижимными кольцами 4 и 5, расположенными на внутренней поверхности дисков 2 и 3, дополнительный тросовый упругий элемент 6, выполненный из материала, аналогичного основному тросовому элемента, причем витки тросового упругого элемента 1 охватывают витки дополнительного тросового упругого элемента 6.

Для крепления опоры к дизелю и к фундаментной раме опорные диски 2 и 3 имеют центральные резьбовые отверстия 7, а образующие внутренних поверхностей А этих дисков имеют профилированную гиперболическую форму. Витки троса, образующие торообразный упругий элемент 1 с гиперболической поверхностью А дисков 2 и 3, составляют клинообразный зазор ("острый угол"), максимальное значение (в периферии) которого выбирается в зависимости от требуемой осадки под номинальной нагрузкой. В свободном состоянии, т.е. без номинальной нагрузки опоры, контакт (соприкосновение) витков троса с гиперболической поверхностью А отсутствует, а витки троса имеют форму окружности. Постепенное частичное соприкосновение витков троса с поверхностью А начинается при нагружении опоры, и при номинальной нагрузке для одной половины гиперболической поверхности оно составляет 25-30% Эта величина выбирается в зависимости от требуемой характеристики виброизолятора. При этом витки троса принимают форму эллипса (по вертикали короткая ось и по горизонтали длинная ось).

Свободная незаполненная полость, образованная между витками дополнительного упругого элемента 6 и витками торообразного упругого элемента 1 составляет 5-15% и выбирается также в зависимости от требуемой характеристики виброизолятора.

Виброизолирующая опора работает следующим образом.

При вертикальных возмущающих воздействиях на виброизолирующую опору как от дизель-генератора, так и от корпуса судна или отдельных его конструкций витки троса торообразного упругого элемента 1 допускают значительную статическую деформацию изгиба (в пределах заранее заданной необходимой суммарной полости, образованной между витками троса торообразного упругого элемента 1 и тросами дополнительного упругого элемента 6 и под действием динамических нагрузок (например, от неуравновешивающих сил и моментов) осуществляют гашение вибрации низких и средних частот.

Дополнительный упругий элемент 6 улучшает изоляцию вибраций в области высоких частот и обеспечивает достаточно быстрое затухание свободных колебаний агрегата на виброизоляторах за счет уменьшения потерь на трение, обеспечиваемое как свойством и структурой самого троса, так и конструктивной особенностью опоры.

Витки троса торообразного упругого элемента 1 с витками дополнительного упругого элемента 6 хорошо противостоят вибрационным (динамическим) и линейным нагрузкам, выдерживают многократные удары высокой интенсивности длительностью 0,05-0,1 с благодаря представленной взаимосвязи и свойствам троса, обладающего требуемой несущей способностью и большим демпфированием.

Кроме того, увеличение амплитуды при резонансе меньше в три раза, чем у традиционных виброизоляторов, следовательно, амплитуда быстро падает после ударного воздействия и обеспечивает стабильность опоры.

При статических нагрузках (например, от крена, дифферента) происходит сдвиговое перемещение виброизолирующего агрегата относительно судового фундамента. Сдвиговое перемещение не должно превосходить допустимую величину (например, для дизель-генератора оно составляет 0,1-0,16 мм в районе крепления верхней части опоры к подмоторной раме агрегата), так как чрезмерная податливость будет вызывать недопустимые перемещения виброизолированного агрегата.

Предотвращение допустимых перемещений происходит благодаря тому, что упругий элемент 1 имеет торообразную форму, его горизонтальная жесткость в любом направлении одинакова, диски 2 и 3 (пластины) выполнены с профилированной (гиперболической) поверхностью А, а дополнительный упругий элемент 6 в виде бухты размещен во внутренней торообразной полости, образованной витками упругого элемента 1, т.е. витки упругого элемента 1 охватывают витки дополнительного упругого элемента 6.

Витки торообразного упругого элемента 1 виброизолирующей опоры под номинальной нагрузкой частично "лежат" на гиперболической плоскости А дисков (пластин) 2 и 3 и образуют упор против сдвигового перемещения в любом направлении. Кроме того, сдвиговому перемещению препятствует дополнительный упругий элемент 6 (бухта) внутри основного торообразного упругого элемента 1 за счет жесткости его витков и суммарного трения упругих элементов 1 и 6.

Виброизолирующая опора обладает также особенностью эффективной работы при действии растягивающих усилий. Эффективность работы виброизолятора при действии на него растягивающей силы обеспечивается за счет сил упругости витков торообразного упругого элемента 1, которые принимают форму эллипса с вертикальным положением большой оси, и находящегося внутри витков торообразного упругого элемента 1 дополнительного упругого тросового элемента 6.

Дополнительный тросовый упругий элемент 6 (бухта) внутри витков торообразного упругого элемента 1, обладая гистерезисом, обеспечивает также страховку виброизолирующей опоры от чрезмерного (недопустимого) перемещения под воздействием растягивающей силы. Витки торообразного упругого элемента 1 под действием растягивающей силы стремятся выпрямиться по вертикали, но от упора с внутренней стороны в дополнительный упругий тросовый элемент 6 после движения расчетной величины смещения по вертикали (обычно 1,5 мм) происходит торможение и, следовательно, страховка опоры. Здесь дополнительный упругий тросовый элемент 6 внутри торообразного упругого элемента 1 обладает достаточной радиальной жесткостью и эффективно сопротивляется наружным полувиткам (дуги) упругого элемента 1 при воздействии на последние растягивающих сил. Кроме того, дополнительный упругий тросовый элемент 6 между полувитками торообразного упругого элемента 1 образует "клин", жесткость которого растет по мере деформации, и при достижении нерасчетных значений действующих сил, эффективно сопротивляясь, обеспечивает страховку виброизолирующей опоры.

Указанные особенности обеспечивают применение виброизолирующей опоры на любых объектах и не требуют, например, боковых, торцовых, страховочных упоров и других дополнительных устройств.

Таким образом, виброизолирующая опора, наряду с конструктивной простотой в изготовлении, не требующей специальной технологии, обеспечивает надежную и эффективную виброудароизоляцию от воздействия статических (например, от крена, дифферента) и динамических нагрузок (например, от неуравновешенных сил и моментов, случайных воздействий, ударов и т.д.).

Использование: в двигателестроении для снижения шума и вибрации двигателей внутреннего сгорания и других механизмов преимущественно транспортного назначения. Сущность изобретения: виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания содержит торообразный упругий элемент из троса, навитый по спирали, диски, установленные на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках окружности витков, при этом образованная витками троса внутренняя торообразная полость заполнена дополнительным тросовым упругим элементом из аналогичного материала и витки основного тросового упругого элемента охватывают витки дополнительного тросового упругого элемента. За счет увеличения потерь на трение, обеспечиваемое как выбором материала с большим внутренним трением, так и конструктивной особенностью опоры достигается повышение эффективности виброудароизоляции объекта. 2 ил.

ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ДВС, содержащая торообразный упругий элемент из троса, навитый по спирали, диски, между которыми расположены витки троса, установленные перпендикулярно оси опоры в диаметрально противоположных точках спирали витков, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным тросовым упругим элементом, выполненным из материала, аналогичного основному тросовому упругому элементу, и расположенным внутри основного так, что витки основного тросового упругого элемента.