ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F16F7/14 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к 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, содержащая упругий элемент, выполненный из стального троса, и имеющий форму спирали, две пары металлических пластин c 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, а нижняя неподвижная опорой фундаментной рамы [1]
Недостатком такой опоры является то, что обладая требуемой жесткостью в вертикальном направлении, она не обладает необходимой горизонтальной жесткостью, т. е. жесткостью в продольном и поперечном направлениях. Указанное обстоятельство является одной из основных причин, ограничивающих широкое практическое использование таких виброизолирующих опор в судовых и транспортных дизелях.

Известна виброизолирующая опора [2] содержащая упругий элемент, выполненный из стального троса в виде замкнутой спирали, имеющей форму тора, витки этой спирали имеют прямоугольную форму, а металлические пластины выполнены в виде дисков.

Изготовление такого амортизатора технологически сложно. Эта сложность связана с изготовлением упругого элемента с прямоугольной формой витков спирали, особенно из троса большого диаметра. Такие амортизаторы (опоры) могут быть рассчитаны на небольшие номинальные нагрузки, а следовательно, не могут быть использованы в качестве виброизолирующих опор на двигателях внутреннего сгорания и, особенно, транспортного назначения. Эти амортизаторы, также как и вышеописанная опора не обладает необходимой жесткостью в горизонтальном (продольном и поперечном) направлении.

Известна виброизолирующая опора ДВС [3] содержащая упругий элемент, выполненный в виде спирали из стального троса, и две пары металлических пластин, установленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках окружности спирали, при этом в каждой паре металлических пластин, внутренние пластины выполнены в поперечном сечении либо Г-образной формы, и установлены так, что их вертикальные полки параллельны для образования замкнутой полости, либо одна из пластин Т-образной, а вторая П-образной формы и установлены так, что их вертикальные полки параллельны, а вертикальная полка первой расположена между вертикальными полками П-образной пластины для образования замкнутых полостей, в которых установлены дополнительные упругие элементы для гашения боковых возмущающих сил.

Для ограничения перемещения упругого элемента в продольном направлении такая виброизолирующая опора снабжена специальными механическими ограничителями, установленными на торцах внутренних металлических пластин.

Существенным недостатком такой опоры является ее конструктивная сложность, обусловленная наличием двух видов упругих элементов, сложностью профиля внутренних пластин и дополнительными ограничителями продольных перемещений. При этом для гашения вертикальных возмущающих сил предназначен основной упругий элемент, выполненный в виде спирали из стального троса, для гашения боковых возмущающих сил, т.е. сдвиговых перемещений витков спирали используется дополнительный упругий элемент, установленный в полостях, образованных между вертикальными полками внутренних пластин, а для ограничения перемещения в продольном направлении специальные механические ограничители.

Изобретение направлено на упрощение известных виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания.

Это достигается тем, что в опоре, содержащей упругий элемент в виде замкнутой спирали из стального троса, имеющей форму тора, две пары металлических пластин-дисков, установленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках окружности витков, со стороны верхней подвижной пары пластин-дисков, опора закрыта металлическим стаканом, а образующие внутренних поверхностей верхней и нижней наружных металлических пластин-дисков профилированы и имеют гиперболическую форму. Причем между цилиндрическими стенками стакана и наружным диаметром окружности упругого элемента установлен зазор, величина которого равна 0,5-0,7 от величины вертикальной составляющей статической деформации упругого элемента при номинальной нагрузке, которая определяется расчетным или экспериментальным путем исходя из массы виброизолируемого объекта (двигателя), диаметра стального троса, числа витков спирали, количества опор и условий эксплуатации объекта. При этом высота металлического стакана выбрана исходя из того, что плоскость открытого торца стакана, установленного на опоре, находится ниже плоскости центральной горизонтальной оси спирали упругого элемента на величину h≅0,5R, где R радиус окружности (проекции) витка спирали.

На фиг.1 и 2 представлена предлагаемая виброизолирующая опора, две проекции.

Виброизолирующая опора содержит упругий элемент 1, выполненный в виде замкнутой спирали из стального троса, и имеет торообразную форму, верхнюю подвижную крепежную пару, состоящую из наружной 2 и внутренней 3 металлических пластин-дисков, охватывающую витки упругого элемента и являющуюся опорой двигателя, нижнюю неподвижную крепежную пару, состоящую из наружной 4 и внутренней 5 пластин-дисков, расположенных на диаметрально противоположном участке спирали упругого элемента и предназначенную для крепления к фундаменту, металлический стакан 6, закрепленный на опоре со стороны верхней подвижной пары пластин-дисков.

Для крепления опоры к дизелю и фундаментной раме, наружные пластины 2 и 4 соответствующих пар металлических пластин-дисков имеют центральные резьбовые отверстия 7, а образующие внутренних поверхностей А этих пластин имеют профилированную гиперболическую форму. При этом зазор Δ между боковыми стенками стакана 6 и внешним диаметром спирали упругого элемента 1 равен 0,5-0,7 от величины вертикальной составляющей статической деформации упругого элемента при номинальной нагрузке, а плоскость открытого торца стакана находится ниже уровня плоскости центральной горизонтальной оси спирали упругого элемента на величину h ≅0,5R, где R радиус окружности проекции витка спирали.

Виброизолирующая опора работает следующим образом.

В процессе эксплуатации дизеля, установленного на транспортном средстве, например на судне, появляются внешние возмущающие силы от крена и дифферента судна. При этом происходит сдвиговое пеpемещение витков спирали 1 совместно с верхней парой пластин 2 и 3 и металлическим стаканом 6, на которых установлен двигатель. Рассмотрим случай, когда это перемещение происходит вправо (по чертежу) относительно нижней неподвижной пары пластин 4 и 5, закрепленной к фундаментной раме. Это перемещение происходит на величину зазора Δ между наружным диаметром окружности упругого элемента (витков спирали 1) и внутренней поверхностью стакана 6, после чего витки спирали начинают сжиматься, оказывая тормозящее действие на сдвиговое перемещение. Одновременно витки спиpали, размещенные с диаметрально противоположной стороны (на чертеже слева), перемещаясь вправо, соприкасаются с внутренней профилированной (гиперболической) поверхностью А пластин 2 и 4, ограничиваются в движении и начинают сжиматься, оказывая дополнительное тормозящее действие сдвиговому перемещению.

Учитывая, что предлагаемая опора имеет круглую (торообразную) форму, работа ее от действия любых внешних возмущающих сил, действующих в любом горизонтальном направлении, не отличается от описанной.

При появлении возмущающей силы, действующей в вертикальном направлении, происходит сжатие витков спирали 1, т.е. уменьшение вертикального диаметра и увеличение горизонтального диаметра на величину зазора Δ между наружным диаметром окружности упругого элемента и внутренней поверхностью стакана 6. При этом витки спирали упругого элемента с одной стороны упираются на внутреннюю поверхность стакана, а с другой на профилированную гиперболическую поверхность А наружных пластин 2 и 4. Причем это соприкосновение происходит на всей длине окружности спирали, что приводит к равномерному сжатию всех витков спирали, оказывая тормозящее действие на вертикальное нерасчетное перемещение до полного его прекращения.

Таким образом, предлагаемая виброизолирующая опора, наряду с конструктивной простотой в изготовлении, обеспечивает надежную виброизоляцию объекта от воздействия как горизонтальных, так и вертикальных внешних возмущающих сил, а наличие металлического стакана, кроме того, защищает опору, в частности упругий элемент, от возможного воздействия извне агрессивных сред и попадания посторонних предметов.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания содержит упругий элемент в виде замкнутой торообразной спирали, две пары металлических дисков, установленных на витках спирали в диаметрально противоположных точках окружности витков спирали. Стакан охватывает спираль с радиальным зозором, величина которого выбрана в пределах 0,5.0,7 от заданной величины вертикальной статической деформации спирали при номинальной нагрузке. Расстояние от торца стакана до поперечной плоскости симметрии торообразной спирали выбрано из условия h ≅ 0,5R где R радиус витка спирали. Внутренняя поверхность каждого наружного диска выполнена профилированной, поперечное сечение которой представляет собой гиперболу. 2 ил.

ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая упругий элемент в виде замкнутой торообразной спирали из стального троса и две пары металлических дисков, установленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках окружности витков спирали, отличающаяся тем, что она снабжена установленным на одной из наружных дисков металлическим стаканом, охватывающим торообразную спираль с радиальным зазором, величина которого выбрана в пределах 0,5 0,7 заданной величины вертикальной статической деформации торообразной спирали при номинальной нагрузке, расстояние от торца стакана до поперечной плоскости симметрии торообразной спирали выбрано из условия h 0,5R, где R радиус витка спирали, а внутренняя поверхность каждого наружного диска выполнена профилированной и ее поперечное сечение представляет собой гиперболу.