ВИБРОИЗОЛЯТОР Российский патент 1995 года по МПК F16F13/00 

Изобретение относится к виброзащите, а именно, к устройствам для ограничения величины передаваемых на конструкцию динамических воздействий, таких, как вибрации, линейное ускорение и удары, и может быть использовано, например, при креплении видеомагнитофона в рабочих отсеках самолета.

Известен амортизатор [1] где элементы присоединения к прибору связаны с пружиной через пары трения, осуществляющие гашение колебаний. Амортизатор рассчитан на ударные внешние воздействия и непригоден к защите от вибраций.

Известен также виброизолятор [2] содержащий два параллельных основания, между которыми размещены концентрично расположенные цилиндрическая винтовая пружина и демпфирующий элемент в виде спиральной пружины, выполненной из эластомера. Защита от вибрации осуществляется эффективно за счет гашения колебания демпфирующим элементом. Однако, амортизатор не способен осуществлять защиту от ударов и линейных ускорений.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа амортизатор [3] содержащий корпус, коаксиально установленные в нем пружины, распорную втулку, установленный на ней демпфирующий элемент, противоударное устройство, выполненное в виде пружины, установленной в корпусе между одним из торцов конической пружины и днищем корпуса. Демпфирующий элемент выполнен в виде разрезных фрикционных колец, сопряженных с внутренней поверхностью корпуса.

К недостаткам прототипа относится сложность конструкции и малая надежность демпфирующих элементов.

Изобретение решает задачу повышения универсальности работы виброизолятора, т. к. предусматривает одновременную защиту амортизируемого объекта от вибраций, линейных ускорений и ударов.

Виброизолятор содержит корпус, выполненный из двух деталей: фланца и опоры, между которыми коаксиально расположены наружная пружина малой жесткости, распорная втулка, внутренняя пружина сжатия большой жесткости и демпфирующий элемент кольцо.

На наружной поверхности распорной втулки выполнены спиральные канавки, в которых расположены витки наружной пружины. На внутренней поверхности распорной втулки выполнен упор для внутренней пружины. Отношение жесткости внутренней пружины к жесткости наружной выбрано в пределах 15-25, а ширина спиральной канавки на распорной втулке в 1,5-3 раза больше диаметра проволоки наружной пружины.

Изобретение поясняется чертежом.

Виброизолятор содержит корпус, выполненный из двух деталей: фланца 1 и опоры 2, коаксиально расположенные в нем наружная пружина 3, распорная втулка 4, внутренняя пружина сжатия 5 и установленный на втулке демпфирующий элемент-кольцо 6. На наружной поверхности втулки 4 выполнена спиральная канавка, шаг Н которой, например, равен шагу h наружной пружины 3. Ширина спиральной канавки S в распорной втулке 4 выбрана из расчета S 1,5-3d, где d диаметр проволоки наружной пружины, сопряженной со спиральной канавкой. Внутри распорной втулки 4 расположена внутренняя пружина сжатия 5, сопряженная с упором 7 распорной втулки 4.

Допускается зазор δ≅ 1 мм между упором 7 и торцом внутренней пружины 5. Концы наружной пружины 3 укреплены на фланце 1 и опоре 2. В случае необходимости к наружной части опоры 2 может быть присоединена сферическая опора 8.

Виброизолятор работает следующим образом.

Под действием динамической нагрузки на объект, установленный на систему виброизоляторов, происходят его сложные пространственные перемещения. При этом перемещение элементов корпуса: 1 и 2 приводит к деформации пружин 3 и 5 и к повышению сил трения между пружиной 3 и распорной втулкой 4 с кольцом 6. Упомянутые силы трения демпфируют колебания, возникающие в случае приближения к резонансу системы из двух пружин и присоединенной к ним массы, что позволяет снизить коэффициент передачи колебания. При малых нагрузках, возникающих при воздействии вибрации на виброизолятор и малых амплитудах перемещения, усилия воспринимаются наружной пружиной, внутренняя жесткая пружина не вступает в работу. Под воздействием вертикальных вибрационных нагрузок происходит сжатие и колебание наружной пружины, при этом возникает трение между пружиной, демпфирующим кольцом и поверхностями спиральных канавок втулки. Изменение сил трения ведет к успокоению системы, т.к. часть энергии колебаний объекта затрачивается на преодоление трения. В случае приложения вибрационных усилий в поперечном направлении рекомендуется использовать сферическую опору 8, которая обеспечивает самоустановку виброизолятора за счет деформации изгиба наружной пружины 3.

При возникновении линейных ускорений или ударов в работу вступает внутренняя пружина сжатия 5, колебания которой демпфируются парой: внутренняя пружина 3 фрикционное кольцо 6. При этом распорная втулка 4 со спиральной канавкой, в которую заведена наружная пружина 3, не дает наружной пружине 3 полностью сжаться и выйти из строя, а повышенная по сравнению с диаметром d проволоки наружной пружины 3 ширина канавки S во втулке 4 сохраняет ее способность гасить вибрации в этих условиях.

Виброизоляция в установившемся режиме определяется отношением 15-25 жесткости внутренней пружины к жесткости наружной пружины, работающих совместно.

При воздействии ударных нагрузок в начальный момент усилие воспринимает наружная пружина 3, после сжатия и выборки зазора δ начинает сжиматься внутренняя пружина сжатия 5. При перемещении витков наружной пружины 3 относительно фрикционного кольца 6 и спиральной канавки втулки 4 создается демпфирующее трение, гасящее энергию удара.

Таким образом, по сравнению с существующими видами виброизоляторов, простая конструкция предложенного виброизолятора надежно обеспечивает одновременную защиту амортизируемого объекта от вибраций, линейных ускорений и ударов.

Использование: изобретение относится к виброзащите, а именно к устройствам для ограничения величины передаваемых на конструкцию динамических воздействий, таких как вибрации, линейное ускорение и удары, и может быть использовано, например, при креплении видеомагнитофона в рабочих отсеках самолета. Сущность изобретения: виброизолятор содержит корпус, выполненный из фланца и опоры, между которыми коаксиально расположены наружная цилиндрическая винтовая пружина, втулка, внутренняя цилиндрическая винтовая пружина сжатия и демпфирующий элемент кольцо. На внешней поверхности втулки выполнена спиральная канавка, в которую заведена наружная пружина, а внутренняя поверхность втулки изготовлена с упором для второй пружины, причем отношение жесткости внутренней к жесткости наружной пружины составляет 15 25, а ширина спиральной канавки в 1,5 3 раза больше диаметра проволоки наружной пружины. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ВИБРОИЗОЛЯТОР, содержащий корпус, коаксиально расположенные в нем пружины, распорную втулку и установленный на ней демпфирующий элемент, отличающийся тем, что на наружной поверхности распорной втулки выполнены спиральные канавки, в которых расположены витки наружной пружины, на внутренней поверхности втулки выполнен упор, в который уперт конец внутренней пружины, отношение жесткости внутренней пружины к наружной выбрано в пределах 15 25, а ширина спиральной канавки распорной втулки в 1,5 3,0 раза больше диаметра проволоки наружной пружины. 2. Виброизолятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен сферической опорой, расположенной на торце корпуса.