РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР Российский патент 1998 года по МПК F16F3/08 

Изобретение относится к виброзащитной технике и может быть использовано для виброзащиты гироскопических приборов, устанавливаемых на ракетах и других летательных аппаратах.

Известен амортизатор, содержащий корпус, выполненный в виде стаканов, ввинчиваемых друг в друга, резиновый элемент, состоящий их двух полых взаимно перпендикулярных цилиндров, внутри которых расположена шаровая опора с ввернутой в нее шпилькой для крепления амортизируемого прибора, и обладающий равночастотной характеристикой в трех взаимно перпендикулярных направлениях, получаемой за счет предварительного поджатия цилиндров (1).

Недостатком известного амортизатора является ограниченная область применения, т.к. он эффективен при постоянстве во времени статической нагрузки или при ее изменении в узких пределах, поскольку ввиду нелинейности упругих характеристик резинометаллических элементов изменение осевой статической нагрузки, действующей на амортизируемый прибор, приводит к изменению его собственной частоты, в результате чего происходит сближение значений собственной частоты амортизируемого прибора с частотой колебаний корпуса ракеты.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является резинометаллический амортизатор, содержащий полый корпус и размещенный в нем упругий элемент с заформованными по концам втулками, предназначенными для взаимодействия с амортизируемым изделием и основанием (2).

Недостатком наиболее близкого аналога является независимость собственной частоты амортизатора от величины осевой статической нагрузки в широком диапазоне ее изменения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности виброзащиты в широком диапазоне изменения осевой нагрузки.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается тем, что в известном резинометаллическом амортизаторе, содержащем полый корпус и размещенный в нем упругий элемент с заформованными по концам втулками, предназначенными для взаимодействия с амортизируемым изделием и основанием, корпус выполнен с центральным двухступенчатым отверстием и переходным конусным участком между ними, упругий элемент - в виде двухступенчатого стержня с переходным конусным участком между ними, эквидистантным конусному участку корпуса, наружный диаметр его большей ступени больше или равен диаметру отверстия большей ступени корпуса, а меньший диаметр стержня выбран из условия:

где
d_c - диаметр меньшей ступени стержня;
d_k - диаметр отверстия меньшей ступени корпуса;
d - наружный диаметр заформованной втулки;
h - расстояние между торцами заформованных втулок;
C_o - осевая жесткость амортизатора;
P - осевая нагрузка, при которой меньшая ступень стержня входит в соприкосновение со стенками отверстия меньшей ступени.

На чертеже изображен резинометаллический амортизатор, общий вид.

Резинометаллический амортизатор содержит полый корпус 1 с центральным двухступенчатым отверстием 2 и переходным конусным участком между ступенями. В отверстии 2 корпуса 1 размещен упругий элемент в виде двухступенчатого стержня 3 с переходным конусным участком между ступенями, эквидистантным переходному конусному участку корпуса 1. В стержень 3 заформованы втулки 4 и 5. Наружный диаметр большей ступени стержня 3 больше или равен диаметру отверстия большей ступени корпуса 1. Диаметр d_c меньшей ступени стержня 3 выбран из условия

где
d_c - диаметр меньшей ступени стержня;
d_к - диаметр отверстия меньшей ступени корпуса;
d - наружный диаметр заформованной втулки;
h - расстояние между торцами заформованных втулок;
C_o - осевая жесткость амортизатора;
P - осевая нагрузка, при которой меньшая ступень стержня входит в соприкосновение со стенками отверстия меньшей ступени.

Для крепления стержня 3 в полости корпуса 1 предусмотрен винт 6, заворачиваемый во втулку 4. Во втулку 5 вворачивается втулка 7 для крепления амортизируемого изделия, например, гироскопического прибора. Между крышкой 8 и втулкой 7 установлен защитный резиновый колпачок 9.

Резинометаллический амортизатор работает следующим образом.

При малых статических осевых нагрузках, действующих на начальном участке движения ракеты, резинометаллический амортизатор обеспечивает виброзащиту гироскопического прибора с одинаковой эффективностью в трех взаимно перпендикулярных направлениях за счет равножесткости стержня 3.

По мере роста осевой статической нагрузки ступень меньшего диаметра стержня 3 приобретает бочкообразную форму, в результате чего постепенно выбирается зазор Δ . При заданной осевой нагрузке P происходит касание поверхности ступени меньшего диаметра стержня 3 стенок отверстия соответствующей ступени корпуса 1, по мере увеличения площади соприкосновения которых увеличивается осевая жесткость C_o амортизатора и, соответственно, его собственная осевая частота. Закон изменения собственной частоты амортизатора таков, что в любой точке траектории его собственная осевая частота по крайней мере в раз выше частоты собственных продольных колебаний корпуса ракеты, причем радиальная собственная частота амортизатора остается неизменной. Для обеспечения неизменности радиальной собственной частоты амортизатора выбирают натяг между ступенью большего диаметра стержня 3 и стенками отверстия соответствующей ступени корпуса 1.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает отстройку собственной осевой частоты амортизатора от собственных частот продольных колебаний корпуса ракеты. Поскольку максимальные уровни вибрации реализуются на частотах собственных продольных колебаний корпуса ракеты, амортизатор обеспечивает виброзащиту гироскопического прибора.

Сущность изобретения: корпус 1 резинометаллического амортизатора выполнен с центральным двухступенчатым отверстием 2 и переходным конусным участком между ступенями. В отверстии 2 размещен упругий двухступенчатый стержень 3 с переходным конусным участком между ступенями, эквидистантным конусному участку корпуса 1. Наружный диаметр большей ступени стержня 3 больше или равен диаметру отверстия большей ступени корпуса 1. Диаметр меньшей ступени стержня 3 выбран из условия: где d_к - диаметр отверстия меньшей ступени корпуса; d - наружный диаметр заформованной втулки; h - расстояние между торцами заформованных втулок 4, 5; C_о - осевая жесткость амортизатора; P - осевая нагрузка. По мере роста осевой статической нагрузки ступень меньшего диаметра стержня 3 приобретает бочкообразную форму, в результате чего выбирается зазор Δ. В любой точке траектории собственная осевая частота амортизатора по крайней мере в раз выше частоты собственных продольных колебаний корпуса ракеты, а радиальная собственная частота амортизатора неизменна. 1 ил.

Резинометаллический амортизатор, содержащий полый корпус и размещенный в нем упругий элемент с заформованными по концам втулками, предназначенными для взаимодействия с амортизируемым изделием и основанием, отличающийся тем, что, с целью повышения виброзащиты в широком диапазоне изменения осевой нагрузки, корпус выполнен с центральным двухступенчатым отверстием и переходным конусным участком между ними, упругий элемент - в виде двухступенчатого стержня с переходным конусным участком между ними, эквидистантным конусному участку корпуса, наружный диаметр его большей ступени больше или равен диаметру отверстия большей ступени корпуса, а меньший диаметр стержня выбран из условия

где d_c - диаметр меньшей ступени стержня;
d_к - диаметр отверстия меньшей ступени корпуса;
d - наружный диаметр заформованной втулки;
h - расстояние между торцами заформованных втулок;
C_o - осевая жесткость амортизатора;
P - осевая нагрузка, при которой меньшая ступень стержня входит в соприкосновение со стенками отверстия меньшей ступени.