АМОРТИЗАТОР Российский патент 1995 года по МПК F16F9/04 

Изобретение относится к устройствам активной сейсмозащиты зданий и сооружений и может быть использовано в системе амортизации для защиты реакторного отделения атомных электростанций от силового воздействия при землетрясениях.

Известно сейсмоизолирующее устройство, представляющее собой сочетание резинометаллической опоры с пневматической подушкой высокого давления [1]
Это устройство гасит горизонтальные колебания с помощью резинометаллической опоры и вертикальные колебания с помощью пневмоподушки.

Однако оно имеет недостаточную несущую способность из-за низких контактных напряжений, допускаемых для резины. Увеличить его несущую способность при наличии ограничений на поперечные размеры амортизатора не представляется возможным.

Известен пневматический упругий элемент [2] содержащий корпус и плунжер, выполненный в виде наружного и внутреннего стаканов и соединяющую их резинокордную оболочку.

Недостатком данного устройства являются его малые хода по горизонту, обусловленные величиной деформации резинокордной оболочки в поперечном направлении, т.е. недостаточное снижение горизонтальных перегрузок и, практически, отсутствие ступени горизонтальной силовой характеристики, обеспечивающей стабильность положения амортизируемого объекта при действии горизонтальных возмущающих сил. Кроме того, не обеспечивается гарантированный самовозврат амортизируемого объекта в исходное положение по горизонту после прекращения действия поперечных нагрузок и увеличивается вероятность падения давления из-за диффузионных утечек газа резинокордную оболочку, которая при большой грузоподъемности амортизатора имеет значительные размеры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является амортизатор [3] содержащий корпус, размещенный в нем плунжер, выполненные в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов, соединяющую их резинокордную оболочку, опорные элементы и установленные между корпусом и плунжером центрирующие элементы, при этом последние выполнены в виде роликов, равномерно установленных на корпусе с возможностью качения по наружной поверхности плунжера, причем ось качения каждого ролика и продольная ось амортизатора скрещены под прямым углом.

Недостатками этого амортизатора являются:
малые хода по горизонту, обусловленные величиной деформации резинокордной оболочки в поперечном направлении, т.е. недостаточное снижение горизонтальных перегрузок;
отсутствие ступени горизонтальной силовой характеристики, обуславливающей стабильность положения амортизируемого объекта при действии горизонтальных возмущающих сил;
не обеспечивается гарантированный самовозврат амортизируемого объекта в исходное положение по горизонту после прекращения действия поперечных нагрузок;
наличие одного ряда роликов приводит к деформациям резинокордной оболочки в поперечном направлении, что может, при значительных величинах горизонтальных перемещений, уменьшить радиус резинокордной оболочки до недопустимо малой величины;
практическая невозможность создания по данной схеме амортизатора большой грузоподъемности (порядка нескольких сотен тонн).

Предлагаемое изобретение решает задачу по повышению грузоподъемности амортизатора при ограниченных поперечных его габаритах, увеличению хода по горизонтали, обеспечению стабильности положения амортизируемого объекта от действия горизонтальных возмущающих сил и гарантированного возврата амортизируемого объекта в исходное положение по горизонту.

Эта задача решается благодаря тому, что в амортизаторе, содержащем корпус, размещенный в нем плунжер, выполненные в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов, соединяющую их резинокордную оболочку, опорные элементы и установленные между стаканами центрирующие элементы, согласно изобретению днище каждого из стаканов имеет выпуклую тарельчатую форму с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующим опорным элементом, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными элементами, центр которого в продольном сечении амортизатора расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скруглении, а амортизатор снабжен размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующих с ними цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующими опорными элементами.

Кроме того, центрирующие элементы могут быть выполнены в виде роликов, ось качения каждого из которых и продольная ось амортизатора скрещены под прямым углом. При этом ролики закреплены на внутреннем стакане с возможностью качения по внутренней поверхности наружного стакана и на последнем с возможностью качения по наружной поверхности внутреннего стакана.

На чертеже показан амортизатор, продольный размер.

Амортизатор содержит корпус 1 и плунжер 2, которые выполнены в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов и соединены резинокордной оболочкой 3. Между корпусом и плунжером установлены центрирующие элементы, которые в варианте осуществления изобретения выполнены в виде роликов 4, 5. Ось качения каждого из роликов и продольная ось амортизатора скрещены под прямым углом. При этом ролики 4 равномерно установлены на внутреннем стакане с возможностью качения по внутренней поверхности наружного стакана, а ролики 5 на наружном стакане с возможностью качения по наружной поверхности внутреннего стакана.

Центрирующие элементы могут быть выполнены и в другом виде, например в виде шариков, или может быть применен материал с малым коэффициентом трения. Днища корпуса и плунжера имеют выпуклую тарельчатую форму. В центре днищ выполнены осевые каналы а, в которых размещены соответствующие цилиндрические ползуны 6, шарнирно соединенные одними концами с соответствующими опорными элементами в виде опорных плит 7. На каждом днище по периметру осевого канала выполнена кольцевая площадка (лыска) в, контактирующая с соответствующей опорной плитой 7. С помощью опорных плит 7 амортизатор крепится к амортизируемому объекту и основанию (на чертеже не показаны).

Скругление каждого днища выполнено с радиусом R, превышающим половину расстояния между опорными плитами 7, центр которого в продольном сечении амортизатора расположен на прямой, параллельной продольной оси амортизатора и проходящей через линию перехода кольцевой площадки b в скругление. Внутренний объем амортизатора заполнен газообразным рабочим телом.

Таким образом, корпус, плунжер 2 и пневмоподушка образуют связь амортизируемого объекта с основанием в виде кегли с тарельчатыми поверхностями, а вся конструкция предлагаемого амортизатора представляет собой полностью законченный на заводе-изготовителе узел, готовый к использованию путем простого подсоединения опорных плит 7.

Амортизатор работает следующим образом.

При перемещениях амортизируемого объекта по вертикали плунжер 2 перемещается относительно корпуса 1 вдоль оси амортизатора на центрирующих роликах 4 и 5, а резинокордная оболочка 3 перекатывается в зазоре между корпусом 1 и плунжером 2. При движении плунжера 2 на сжатие давление внутри амортизатора увеличивается, а при движении на роспуск уменьшается. Номинальное усилие амортизатора (грузоподъемность) определяется номинальным давлением и эффективной площадью резинокордной оболочки. При перемещениях амортизируемого объекта по горизонту происходит поворот кегли и обкатка ее тарельчатых поверхностей, т. е. перекатывание скругленных днищ корпуса 1 и плунжера 2 по опорным плитам 7 и упругая деформация пневмоподушки. При этом каждый цилиндрический ползун 6 скользит относительно соответствующего осевого канала а и разворачивается на шарнире, осуществляя кинематическую фиксацию днища и предотвращая смещение его относительно соответствующей опорной плиты 7.

Возникающие при работе амортизатора боковые нагрузки через цилиндрический ползун 6 и его шарнирное соединение передаются на соответствующую опорную плиту 7. При этом наличие горизонтальной площадки b на днищах корпуса 1 и плунжера 2 обеспечивает ступень горизонтальной силовой характеристики, которая позволяет обеспечивать стабильность положения амортизируемого объекта при действии горизонтальных возмущающих сил, вызванных работой динамически неуравновешенного оборудования, размещенного на амортизируемом объекте, или другими причинами.

Возвращение амортизируемого объекта в исходное положение по горизонту достигается за счет боковой составляющей осевого усилия амортизатора, возникающей при его наклоне из-за взаимного смещения центров радиусов днищ корпуса 1 и плунжера 2. Возникающий при этом момент сил воспринимается центрирующими роликами 4 и 5.

Таким образом, предлагаемая конструкция амортизатора обеспечивает перемещение амортизируемого объекта в любом направлении в пределах установленного годографа перемещений, позволяет обеспечить самовосстановление амортизируемого объекта по горизонту с требуемыми перегрузками и повысить грузоподъемность амортизатора.

Использование: в устройствах активной сейсмозащиты. Сущность изобретения: амортизатор содержит корпус, размещенный в нем плунжер, выполненные в виде втсречнонаправленных наружного и внутреннего стаканов, резинокордную оболочку, опорные элементы и установленные между стаканами центрирующие элементы. Днище каждого стакана имеет выпуклую тарельчатую форму в осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующими опорным элементом и корпусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными элементами, центр которого в продольном сечении амортизатора расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящего через линию прехода кольцевой площадки в скруглении. Цилиндрические ползуны размещены в осевых каналах, одни концы которых шарнирно соединены с опорными элементами. Центрирующие элементы могут быть выполнены в виде роликов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. АМОРТИЗАТОР, содержащий корпус, размещенный в нем плунжер, выполненные в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов, соединяющую их резинокордную оболочку, опорные элементы и установленные между стаканами центрирующие элементы, отличающийся тем, что днище каждого из стаканов имеет выпуклую тарельчатую форму с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующим опорным элементом, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными элементами, центр которого в продольном сечении амортизатора расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление, а амортизатор снабжен размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующими с ними цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующими опорными элементами. 2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что центрирующие элементы выполнены в виде роликов, ось качения каждого из которых и продольная ось амортизатора скрещены под прямым углом и равномерно закреплены на внутреннем стакане с возможностью качения по внутренней поверхности наружного стакана и на последнем с возможностью качения по наружной поверхности внутреннего стакана.