ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F16F7/14 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а более конкретно к усовершенствованию виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания (ДВС) 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]
Недостатком такой опоры является то, что, обладая требуемой жесткостью в вертикальном направлении, она не обладает необходимой горизонтальной жесткостью в продольном и поперечном направлениях, а также достаточной эффективностью виброизоляции. Указанные обстоятельства ограничивают широкое их практическое использование в судовых и транспортных ДВС.

Известна также виброизолирующая опора и способ изготовления тросового амортизатора, принятая за прототип.

Особенностью такого амортизатора (опоры) является то, что упругий элемент из стального троса выполнен в виде замкнутой спирали, имеющей форму тора, а металлические пластины выполнены в виде колец [2]
Существенными недостатками этой опоры являются недостаточная эффективность виброударозащиты, отсутствие необходимой жесткости в горизонтальном направлении и существенное отличие (отставание) от вертикальной жесткости, нестрахованность от разрушения при ударных нагрузках и невозможность регулирования характеристик в условиях эксплуатации.

Такие 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.

Изобретение направлено на усовершенствование известных виброизолирующих опор ДВС. Это достигается тем, что:
1) каждый металлический диск-кольцо выполнен в виде пар наружных и внутренних дисков-колец;
2) опора снабжена расположенным между внутренними металлическими дисками-кольцами виброударозащитным устройством, установленным в витках спирали и выполненным в виде кольцевого упругого элемента и охватывающих с двух его торцов подвижного в осевом направлении и неподвижного тарельчатых колец с ограничителями горизонтальных перемещений;
3) подвижное тарельчатое кольцо установлено с осевым зазором относительно обращенного к нему внутреннего металлического диска-кольца.

Общий вид фиг.1, поперечный разрез виброизолирующей опоры представлены на фиг.2.

Виброизолирующая опора содержит тороидальный упругий элемент 1 в виде замкнутой спирали из стального троса, металлический диск-кольцо, выполненный в виде пары наружных и внутренних дисков-колец 2, 3 и 4, 5, виброударозащитное устройство, расположенное между внутренними металлическими дисками-кольцами 3, 5 и установленное в витках спирали, выполненное в виде кольцевого упругого элемента 6, охватывающего с двух его торцов подвижным в осевом направлении к неподвижным тарельчатыми кольцами 7, 8 с ограничителями горизонтальных перемещений в виде буртов А, В и цилиндрического кольца 9 (на кольце 7).

Цилиндрическое кольцо 9 является также направляющим вертикального перемещения подвижной пары диска-кольца 2, 3. Оно может быть предусмотрено не только с наружной стороны относительно прижимного кольца 7 (фиг.1), но и с внутренней.

Подвижное тарельчатое кольцо 7 установлено с осевым зазором δ относительно обращенного к нему внутреннего металлического диска-кольца 3, т.е. между плоскостями С, Д.

Для изменения величины указанного зазора d цилиндрическое кольцо 9 выполнено с окнами Е (не менее трех, расположенных равномерно по окружности), через которые устанавливаются пластины определенной (необходимой) толщины на кольцевой плоскости d.

Если цилиндрическое кольцо 9 установлено с внутренней стороны относительно прижимного кольца 7, то окна Е здесь уже отсутствуют и доступ к зазору d по всей окружности свободный.

Для увеличения высоты цилиндрического кольца 9 свободный торец по окружности может быть выполнен с полукруглыми выемками "карманами" для беспрепятственного движения витков 1 троса при вертикальной деформации опоры.

Для крепления опоры к лапе дизеля и фундаменту, диски 2 и 4 соответствующих пар имеют, например, центральные резьбовые отверстия 10 и 11.

Рассмотрим работу виброизолирующей опоры, установленной, например, между нижней полкой подмоторной (промежуточной) рамы судового дизельгенераторного агрегата и судовым фундаментом.

При вертикальных возмущающих воздействиях на виброизолирующую опору как от дизель-генераторного агрегата, так и от корпуса судна или отдельных его конструкций и под действием динамических нагрузок, например, от неуравновешенных сил и моментов благодаря значительному допустимому перемещению предлагаемая опора эффективно гасит удары, а внутреннее демпфирование, происходящее за счет трения между жилами троса по закону упругого гистерезиса, что особенно важно при резонансе, обеспечивает поглощение и рассеяние большей части энергии низко- и высокочастотных колебаний независимо от направления их действия.

Образующие тор витки троса-упругий элемент 1 опоры под действием веса агрегата получает определенный прогиб, статическую деформацию D, вследствие которой соответственно уменьшается зазор d.

Момент включения в работу кольцевого упругого элемента 6 виброударозащитноизолирующего устройства зависит от величины зазора d.

Вариант d=0.
При этом происходит одновременная деформация торообразного упругого элемента 1 опоры и кольцевого упругого элемента 6 виброударозащитноизолирующего устройства. Т.е. опора работает как комбинированный виброизолятор, где конструктивно объединены упругие и демпфирующие элементы из различных материалов.

Вариант δ<0.=
Здесь, как и выше, опора также работает как комбинированный виброизолятор, однако, статическая деформация кольцевого упругого элемента 6 происходит с некоторым запаздыванием, т.е. начальный момент деформации под действием статической нагрузки берет на себя торообразный упругий элемент 1.

Вариант d≥Δ0
При этом, в основном, работает торообразный упругий элемент 1 опоры и второй кольцевой упругий элемент 6 выполняет защитную функцию от ударов и больших деформаций сжатия.

Указанные функции кольцевой упругий элемент 6 обеспечивает также в вышерассмотренных вариантах работы опоры.

При статических нагрузках от крена и дифферента происходит сдвиговое перемещение виброизолирующего агрегата относительно судового фундамента. Указанное перемещение не должно превосходить допустимую величину, которая, например, для судовых дизель-генераторов составляет 0,1-0,16 мм в районе крепления верхней части виброизолирующей опоры к нижней полке подмоторной (промежуточной) рамы, т.к. чрезмерная податливость будет вызывать недопустимые перемещения виброизолированного агрегата.

Предотвращение недопустимых сдвиговых перемещений обеспечивает как торообразный упругий элемент 1 опоры, горизонтальная жесткость которого в любом направлении одинакова, так и кольцевой упругий элемент 6, расположенный между двумя тарельчатыми кольцами 7, 8 с ограничителями А, В горизонтального перемещения.

Таким образом, виброизолирующая опора, наряду с конструктивной простотой в изготовлении и не требующая 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 машиностроении, в частности в двигателестроении. Сущность изобретения: виброизолирующая опора содержит тороидальный упругий элемент 1 в виде замкнутой спирали из стального троса и две пары металлических дисков колец 2, 3 и 4, 5, установленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках окружности. Виброизолирующая точка опоры снабжена виброударозащитным устройством, выполненным в виде кольцевого упругого элемента 6, расположенного между двумя тарельчатыми кольцами 7, 8 с ограничителями А и В горизонтального перемещения и установленного в витках троса. Для увеличения свободы вертикальной деформации опоры, а следовательно, для улучшения ее характеристики между кольцом 3 и тарельчатым кольцом 7 предусмотрен зазор 6. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания, содержащая тороидальный упругий элемент в виде замкнутой спирали из стального троса, металлические диски-кольца, между которыми размещены витки троса, отличающаяся тем, что каждый металлический диск-кольцо выполнен в виде пар наружных и внутренних дисков-колец, опора снабжена расположенным между внутренними металлическими дисками-кольцами виброударозащитным устройством, установленным в витках спирали и выполненным в виде кольцевого упругого элемента и охватывающих с двух его торцов подвижного в осевом направлении и неподвижного тарельчатых колец с ограничителями горизонтальных перемещений. 2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что подвижное тарельчатое кольцо установлено с осевым зазором относительно обращенного к нему внутреннего металлического диска-кольца.