КЕРНОВАЯ ОПОРА Российский патент 1998 года по МПК G01D11/02 F16F15/08 

Изобретение относится к измерительной технике, аудио-видеоаппаратуре, а конкретнее к упругим опорам, предназначенным для размещения на них различной электронной аппаратуры.

Известна керновая опора системы "Mana", содержащая базовый элемент между опорами, в которой базовый элемент выполнен в виде Z-образного профиля, на полочках которого жестко установлены керновые наконечники, вершинами конусов направленные в противоположные стороны, а соединительная стойка выполняет роль амортизатора колебаний [1].

Недостатком указанного устройства является жесткость конструкции узла базовый элемент - керновый наконечник, что создает условия хорошей проводимости и распространения колебаний на аппаратуру, которые не были погашены при переходе через острый керновый наконечник. Другой недостаток связан с тем, что гашение происходит только в одном элементе за счет минимизации контактной поверхности. Однако при нагружении приборами большой массы амортизирующие свойства базового элемента резко падают.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство керновой опоры для подвижной части измерительного прибора, содержащее пружину, размещенную между опорой и базовым элементом, где опора выполнена сдвоенной и расположена симметрично относительно базового элемента, причем обе опоры жестко соединены между собой с помощью одного элемента, например, стержня, проходящего через отверстие в базовом элементе [2].

Недостатком этого устройства является жесткость соединения обоих опор, что обеспечивает непосредственную передачу колебаний, беспрепятственное их распространение от одной опоры к другой (от нижней к верхней или наоборот). Другой недостаток связан с ограничением применения по массе. Для устройств с большой массой необходимы мощные пружины. Однако с увеличением мощности пружин уменьшается диапазон фильтруемых частот из общего спектра колебаний. Они становятся неэффективными. Кроме этого, в устройстве низок коэффициент заполнения рабочего объема.

В основу изобретения положена задача создания такого устройства, в котором обеспечивается защита от вибраций в большом диапазоне спектра амплитудно-частотных колебаний, способного одинаково работать с оборудованием малой и большой массы. Само устройство имело бы малые габариты и массу.

Поставленная задача достигается тем, что в керновой опоре, содержащей керн, упругий вкладыш и базовый элемент, упругий вкладыш выполнен в виде двух усеченных конусов, совмещенных между собой основаниями, с пазом по центру образующей поверхности для фиксации базового элемента и отверстием вдоль вертикальной оси конусов, а керн выполнен составным в виде стержня, пропущенного через отверстие упругого вкладыша, и кернового наконечника, соединенного со стержнем с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси стержня. В устройстве упругий вкладыш выполнен из резины, а базовый элемент изготовлен в виде рамки короткозамкнутого витка из электропроводного материала.

Технический результат достигается за счет новой конструкции упругого вкладыша, выполненного в виде двух усеченных конусов, совмещенных между собой основаниями, с пазом по центру образующей поверхности для фиксации базового элемента и отверстием вдоль вертикальной оси конусов, а керн выполнен составным в виде стержня, пропущенного через отверстие упругого вкладыша, и кернового наконечника, соединенного со стержнем с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси стержня.

Такая конструкция позволяет гасить вибрации в двух уровнях, в двух различных деталях. Первое гашение происходит в точке соприкосновения кернового наконечника с неподвижной поверхностью основания, на которое устанавливается прибор, за счет минимизации площади соприкосновения с основанием, по которому распространяются различные колебания. Второй деталью и другим уровнем гашения колебаний является упругий вкладыш, выполненный из материала, обладающего в десятки раз меньшей скоростью распространения колебаний, чем материал базового элемента или основания. Таким материалом может быть формуемая резина. Скорость распространения звуковых колебаний в резине, например, составляет всего 50 м/с, в то время как в пробке эта величина достигает 500 м/с, а в стекле 5400 м/с.

Таким образом, при возникновении колебаний или вибраций у основания до базового элемента, на котором размещается электронное измерительное оборудование (или просто радиоэлектронная аппаратура), создаются две преграды, препятствующие распространению колебаний различной частоты и амплитуды. И, наоборот, если источник вибраций размещен внутри аппарата, например, силовой трансформатор, у которого частота вибрации составляет 100 Гц, его влияние на другие приборы и на основание будет минимальным или погашено вообще. Две последовательно установленные защиты на путях распространения вибраций и использование материала с низкой скоростью распространения колебаний для соединения несущих конструкций обеспечивают виброзащиту электронных устройств в большом диапазоне спектра амплитудно-частотных колебаний.

Паз, проходящий по центру образующей поверхности упругого вкладыша, обеспечивает точное размещение его в установочном отверстии базового элемента и выполняет роль фиксатора положения.

Отверстие вдоль вертикальной оси упругого вкладыша предназначено для размещения стержня, составной части керна и удержания в установленном положении за счет упругих сил резинового вкладыша. Для регулировки положения и равномерного распределения нагрузки по опорам стержень соединен с керновым наконечником с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси соединения.

Керновый наконечник обеспечивает минимальную контактную поверхность и выполнен в виде конуса с острой вершиной, направленной вниз. Для сохранения минимальной контактной поверхности в процессе эксплуатации и допущения возможности установки аппаратуры с большой массой керновый наконечник изготовлен из металла и технологически обработан. Керновый наконечник первым воспринимает колебания от основания, на которое он устанавливается острием. Диаметрально противоположные образующие конуса кернового наконечника выполнены под углом 60^o к оси, что обеспечивает высокую скорость затухания колебаний при переходе их через точку контакта и распространения по конусу.

В керновом наконечнике со стороны основания конуса выполнено гнездо по форме усеченного конуса упругого вкладыша, куда вкладыш и устанавливается. Глубина гнезда должна быть такой, чтобы исключался контакт между керновым наконечником и базовым элементом. Керновый наконечник имеет глухое цилиндрическое отверстие с резьбой, выполненное вдоль высоты конуса. Это отверстие служит для соединения кернового наконечника со стержнем, расположенного в отверстии упругого вкладыша. Резьба в отверстии обеспечивает возможность перемещения кернового наконечника вдоль вертикальной оси стержня.

Для исключения помех от разрядов неравномерных полей статического электричества и выравнивания потенциалов в плоскости размещения электронной аппаратуры базовый элемент выполнен в виде рамки короткозамкнутого витка из электропроводного материала.

Предлагаемая конструкция керновой опоры позволяет устанавливать ее с разных сторон базового элемента как снизу (острием вниз), так и сверху (острием вверх). Базовые элементы могут быть расположены в несколько ярусов, а уж потом сверху установлена радиоэлектронная аппаратура. В этом случае достигается многоуровневая защита от колебаний как внешнего, так и внутреннего происхождения. Предлагаемая опора имеет малые габариты и массу.

На чертеже показана конструкция керновой опоры в сборе.

Устройство содержит упругий вкладыш 1, выполненный в виде двух усеченных конусов, совмещенных между собой основаниями с пазом 2 по центру образующей поверхности и отверстием 3 вдоль вертикальной оси конусов, базовый элемент 4 из электропроводного материала (рамка короткозамкнутого витка полностью не показана). Керновый наконечник 5 и стержень 6, пропущенный через отверстие 3 упругого вкладыша 1, представляет собой керновую опору. Керновая опора установлена на основание 7. Радиоэлектронные приборы, устанавливаемые на базовый элемент 4, не показаны. Стержень 6 удерживается в отверстии 3 вкладыша 1 за счет упругих сил резинового материала, возникающих из-за сужения диаметра отверстия 3 при установке упругого вкладыша 1 в отверстие базового элемента 4.

Упругий вкладыш 1 изготовлен из резины путем формования и представляет собой единое изделие, устанавливаемое в отверстие базового элемента 4 сжатием одного из двух усеченных конусов. Керновый наконечник 5 выполнен из стали, термически обработан, соединен со стержнем 6 резьбой с возможностью регулировки положения перемещением вдоль вертикальной оси стержня 6. Стержень 6 в сборе с керновым наконечником 5 устанавливается плотно в отверстие 3 упругого вкладыша 1. Наибольший диаметр опоры 22 мм, наибольшая высота 34 мм, масса 35 г. Базовый элемент 4 выполнен в виде рамки из угловой стали толщиной 3 мм, соединенной путем сварки.

Устройство работает следующим образом.

Источниками вибрации являются полы, стены, перекрытия рабочих помещений, как правило выполненных из железобетонных изделий, являющихся хорошим проводником вибраций от проезжающего транспорта и производственных механизмов. Скорость распространения звуковых колебаний в железобетонных изделиях равна 3900 м/с, в воздухе 343 м/с. При работе диффузорных устройств возникает интерференция - взаимно ослабляющее или усиливающее действие двух звуковых колебаний одинаковой частоты, прибывающих в одно место с разницей в фазах. При совершенно одинаковых фазах происходит увеличение, а при противоположных - уменьшение громкости звучания данной частоты. Нарушается "окраска" звука, определяемая числом и частотой обертонов. При работе кинескопных устройств (осциллограф, телевизор, компьютер) возникает вибрация термоэлектронного катода трубки, отклоняющих и фокусирующих систем кинескопа, что ухудшает коэффициент контрастности изображения, так как разрешающая способность глаз - это угол зрения, под которым видны раздельно две точки, в среднем составляет всего лишь 1 мин.

При возникновении вибраций в основании 7 они передаются керновому наконечнику 5. Часть из них гасится при переходе через точечный контакт керновой опоры. Другая часть вибраций гасится в упругом вкладыше 1, разделяющем базовый элемент 4 и стержень 6 керновой опоры, из материала с низкой скоростью распространения колебаний. При возникновении вибраций внутри аппаратуры ее распространению препятствуют те же элементы, но в обратной последовательности.

Изобретение найдет свое применение при изготовлении электронных приборов промышленного и бытового назначения, а также при комплектовании стоек для размещения приборов по принципу этажерки. За рубежом они известны под название стойки "Mana".

Использование: в измерительной технике, аудио-видеоаппаратуре для размещения различной электронной аппаратуры. Сущность изобретения: для обеспечения защиты от вибрации в большом диапазоне спектра амплитудно-частотных колебаний в керновой опоре, содержащей керн, упругий вкладыш и базовый элемент, упругий вкладыш выполнен в виде двух усеченных конусов, совмещенных между собой основаниями, с пазом по центру образующей поверхности для фиксации базового элемента и отверстием вдоль вертикальной оси конусов. Керн выполнен составным в виде стержня, пропущенного через отверстие упругого вкладыша, и кернового наконечника, соединенного со стержнем с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси стержня. Упругий вкладыш может быть выполнен из резины. Базовый элемент может быть изготовлен в виде короткозамкнутого витка из электропроводного материала. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Керновая опора, содержащая керн, упругий вкладыш и базовый элемент, отличающаяся тем, что упругий вкладыш выполнен в виде двух усеченных конусов, совмещенных между собой основаниями с пазом по центру образующей поверхности для фиксации базового элемента и отверстием вдоль вертикальной оси конусов, а керн выполнен составным в виде стержня, пропущенного через отверстие упругого вкладыша, и кернового наконечника, соединенного со стержнем с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси стержня. 2. Опора по п.1, отличающееся тем, что упругий вкладыш выполнен из резины, а базовый элемент изготовлен в виде рамки короткозамкнутого витка из электропроводного материала.