ВИБРОИЗОЛЯТОР Российский патент 1996 года по МПК F16F3/08 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты изделий от воздействия вибрации и ударов.

Известен виброизолятор, содержащий два упругодемпфирующих элемента, обращенных основаниями друг к другу и жестко соединенных между собой по периметру посредством сшивки проволокой.

Недостатком описанного виброизолятора является сравнительно невысокая несущая стабильность, так как она определяется жесткостью только упругодемпфирующих элементов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению (прототипом) является виброизолятор, содержащий два упругодемпфирующих элемента, обращенных основаниями друг к другу и соединенных между собой посредством крепежных болтов с ограничительными шайбами, установленными по внешним поверхностям упругодемпфирующих элементов, а также пружину, зажатую между крепежными болтами.

Этот виброизолятор имеет ограниченную пространственную несущую способность, так как пружина не скреплена жестко с болтами и не в полной мере используется жесткость пружины в боковом направлении.

Цель изобретения повышение пространственной несущей способности виброизолятора.

Цель достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем два упругодемпфирующих элемента, обращенных основаниями друг к другу, пружину, размещенную между ними, и крепежные болты с ограничительными шайбами, согласно изобретению каждый упругодемпфирующий элемент выполнен в виде купола, обращенные основания которых параллельны оси виброизолятора и ими образован шар, крепежные болты с ограничительными шайбами установлены по линии оснований так, что ограничительными шайбами охвачены оба купола, пружина своими концами жестко связана с соответствующими болтами, а виброизолятор снабжен дополнительными ограничительные шайбами, установленными внутри шара соосно и аналогично основным, а длина поверхностей сопряжения основных и дополнительных ограничительных шайб составляет 0,4 0,6 от длины образующей шара.

На чертеже изображен предлагаемый виброизолятор, продольный разрез.

Виброизолятор содержит два упругодемпфирующих элемента 1 куполообразной, например, сферической формы, образующих полый шар, основания 2 которых обращены друг к другу. Основания 2 параллельны оси 3 виброизолятора. Элементы 1 (половинки полого шара) скреплены между собой сферическими ограничительными шайбами: внешними 4 и внутренними 5. Площадь поверхности контактирования шайб с полым шаром выбирается из условия соотношения длин контактирующей части и общей длины образующих полого шара: наружной 6 и внутренней 7, равного 0,4 0,6. Внутри полого шара установлена пружина 8, выполненная, например, за одно целое с крепежными болтами 9. Длина пружины 8 равна внутреннему диаметру полого шара за вычетом двух толщин внутренних шайб 5. Крепление элементов 1 к пружине 8 осуществляется за счет поджатия шайб 4 и 5 друг к другу посредством тарированной затяжки гаек 10. Шайбы 4 и 5 снабжены скругленными отбортовками 11 и 12 соответственно.

Соотношение длин контактирующей части и общей длины образующих 6 и 7 полого шара, равное 0,4 0,6 выбрано из условия обеспечения оптимальности таких характеристик виброизолятора, как надежность и податливость, т.е. максимальной надежности при минимальной жесткости.

Уменьшение контактирующей длины образующих полого шара уменьшает прочность заделки упругодемпфирующих элементов 1 шайбами 4 и 5, так как эта прочность обеспечивается необходимой величиной силы трения между контактирующими поверхностями, пропорциональной поверхности контактирования.

Уменьшение свободной длины образующих полого шара уменьшает податливость, т.е. увеличивает жесткость упругодемпфирующих элементов 1, и в результате эффективность виброизолятора уменьшается.

Для уменьшения повреждений упругодемпфирующих элементов 1 при значительной деформации виброизолятора, наблюдающейся в эксплуатации, в граничных точках контакта с шайбами 4 и 5 на шайбах предусмотрены скругленные отбортовки 11 и 12.

Виброизолятор работает следующим образом.

Консервативные (упругие) силы виброизолятора создаются параллельно работающими упругодемпфирующими элементами 1 и пружиной 8, диссипативные (демпфирующие) силы только упругодемпфирующими элементами. Основные требования к виброизолятору: высокое демпфирование и незначительное изменение резонансной частоты в условиях эксплуатации обеспечивается варьированием соотношений жесткостей упругодемпфирующих элементов и пружины. Демпфирование в предложенном виброизоляторе определяется функциональной зависимостью от жесткости упругодемпфирующих элементов и от суммарной жесткости виброизолятора.

Виброизоляторы часто применяют в конструкциях, подверженных динамическим нагрузкам с высокими уровнями вибрационных и линейных (постоянных) ускорений, при этом постоянные ускорения с уровнями вплоть до тысячи и более м/с², как правило, более кратковременны, чем вибрационные ускорения. Эффективность виброзащиты при обеспечении требований по ограничению максимальной деформации виброизолятора как при действии вибрационных ускорений, так и при одновременном действии вибрационных и постоянных ускорений будет достаточной, если резонансная частота виброизолятора в этих условиях изменяется незначительно. Это осуществимо за счет нормирования жесткости упругодемпфирующих элементов, материал которых обладает нелинейной жесткой характеристикой статических упругих сил, и применения, например, нетканого проволочного материала (материала НПМ). В результате повышается максимально допустимая нагрузка на виброизолятор. Кроме того, материал НПМ и упругодемпфирующие элементы куполообразной формы из материала НПМ в предложенной конструкции в частности, имеют нелинейную мягкую характеристику динамических упругих сил и высокое демпфирование, что облегчает выполнение вышеуказанных требований.

При нормировании жесткости пружины (линейного элемента виброизолятора) представляется возможным повышение несущей способности (увеличение минимальной массы) виброизолятора.

Жесткое крепление пружины и крепежных болтов или как приведенное конструктивное решение, согласно которому эти элементы выполнены как одно целое, обеспечивают достаточную жесткость виброизолятора в боковом направлении. При этом несколько уменьшается технологичность конструкции.

Подобный виброизолятор успешно может применяться в обычных условиях, т. е. при незначительных уровнях постоянных ускорений. Тогда, с учетом повышенной несущей способности, существенно могут быть уменьшены габариты виброизолятора, правда, при некотором увеличении коэффициента динамичности на резонансной частоте.

Таким образом, предложенная конструкция виброизоляторе по сравнению с прототипом обеспечивает значительное повышение несущей способности в условиях пространственного нагружения при сохранении достаточных виброизолирующих свойств.

Использование: машиностроение, защита от вибрации и ударов. Сущность изобретения: виброизолятор содержит два упругодеформирующих элемента куполообразной формы, обращенные основания которых образуют шар и параллельны оси устройства. Пружина размещена внутри шара и своими концами жестко связана с крепежными болтами. Дополнительные ограничительные шайбы установлены внутри шара, соосно основным, а длины поверхностей сопряжения их с шаром составляет 0,4^oC0,6 от длины образующей шара. 1 ил.

Виброизолятор, содержащий два упругодемпфирующих элемента, обращенных основаниями друг к другу, размещенную между ними пружину и крепежные болты с ограничительными шайбами, отличающийся тем, что, с целью увеличения несущей способности, каждый упругодемпфирующий элемент выполнен в виде купола, обращенные основания которого параллельны оси виброизолятора и ими образован шар, крепежные болты с ограничительными шайбами установлены по линии оснований так, что ограничительными шайбами охвачены оба купола, пружина своими концами жестко связана с соответствующими болтами, а виброизолятор снабжен дополнительными ограничительными шайбами, установленными соосно и аналогично основным внутри шара, а длины поверхностей сопряжения основных и дополнительных ограничительных шайб составляют 0,4 ^oC 0,6 от длины образующей шара.