ПРУЖИННЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР С ДЕМПФИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2001 года по МПК F16F7/14 

Изобретение относится к средствам защиты конструкции от механических воздействий, а именно к виброизоляторам с упругодемпфирующим элементом.

Известен виброизолятор типа АКПО (амортизатор корабельный пружинный одновитковый) {Беляковский Н.Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. Л.: Судостроение, 1965, 523 с. (стр. 418, рис. 162) [1]}.

Известный виброизолятор не обладает демпфирующим эффектом.

Известен также наиболее близкий к предложенному техническому решению виброизолятор, содержащий каркас и навитый на нем в виде цилиндрической пружины жгут (Авторское свидетельство СССР N 315689, кл. F 16 F 1/06, опублик. 07.06.87) [2] - прототип. Жгут состоит из скрученных между собой металлических проволок, навитых на каркас. Каждый из рядов проволочек закручен по пространственной винтовой линии с объемным переплетением не менее трех рядов. Каждый виток цилиндрической пружины образован навитым встык жгутом. Концы жгута опаяны для предотвращения самопроизвольного его разматывания.

Существенными недостатками данного виброизолятора являются:
1. Ненадежность крепления концов жгута.

2. Сложность навивки проволок жгута.

3. Потребность специальной технологии изготовления.

4. Недостаточная энергоемкость.

5. Незначительность демпфирующего эффекта.

Во время работы виброизолируемого объекта и воздействий ударов, сотрясений происходит сжатие или растяжение пружины, вызывающее кручение и изгиб проволоки.

Кручение и изгиб проволоки вызывает натяжение жгута, что приводит к быстрому износу проволочек, обрыву жгута и самой пайки. При работе пружины с температурой среды более 280^oC происходит превращение пайки в мягкое, а затем в жидкое состояние.

Следовательно, известное техническое решение является ненадежным и недостаточно энергоемким.

Сложность навивки (изготовления) жгута и потребность специальной технологии его изготовления увеличивают себестоимость виброизолятора.

Конструктивная особенность проволочек жгута способствует возникновению демпфирующего эффекта, но они недостаточны, так как контактная поверхность соприкосновения мала. Это связано и с тем, что при пайке концов не может быть обеспечено достаточное натяжение жгута и плотное соприкосновение соответствующих поверхностей.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование пружинных виброизоляторов с демпфирующим средством.

Это достигается за счет того, что:
1. Демпфирующий элемент выполнен из стального каната, навитого по спирали на проволоку самой пружины.

2. Средство оконцовки концов демпфирующего элемента является также средством крепления его концов непосредственно в местах крепления пружины к фундаменту и к опорным конструкциям объекта или других точках этого объекта.

Данное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен пружинный виброизолятор без демпфирующего элемента; на фиг. 2 - пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом, установленный между виброизолируемым объектом и фундаментом (рамой); на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - 27 некоторые примеры средств оконцовки демпфирующего элемента; на фиг. 28, 29 - примеры крепления концов демпфирующего элемента.

Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом содержит спиральную цилиндрическую пружину 1 (фиг. 1 - 3), которая для простоты на фигурах изображена одновитковой конструкции (частный случай), проушины 2, 3 для крепления с одной стороны к виброизолируемому объекту 4, а с другой стороны - к фундаменту или раме 5 (фиг. 1 - 3), демпфирующий элемент 6 и средства оконцовки 7, 8 и крепления концов демпфирующего элемента 6.

Средства 7, 8 оконцовки и крепления концов демпфирующего элемента 6 обеспечивают крепление его концов непосредственно в местах крепления пружины 1 к фундаменту 5 (фиг. 2, 3) и к опорным конструкциям объекта 4 или других точках этого объекта (фиг. 28, 29).

На фиг. 2, 3 приведен пример крепления пружинного виброизолятора с демпфирующим элементом крепежными средствами 9-12 узлов 2, 3, 7 и 8.

Деталь 13 (фиг. 2) изготовлена из резины и выполняет роль буфера при ударах.

Стальной канат представляет собой витое гибкое изделие из стальных проволок. В соответствии со специфическими особенностями структуры может использоваться в качестве упругодемпфирующего элемента виброизоляторов.

Канатную проволоку изготавливают из углеродистой качественной конструкционной стали, выполняемой в мартеновских и электрических печах.

Канат выпускается промышленностью, а следовательно, является доступным материалом для изготовления виброизолятора предложенной конструкции как экологичной продукции.

Рабочие части отрезков каната в различных конструкциях, в том числе предложенной, обладают требуемой несущей способностью и большим демпфированием. В процессе нагружения они в конструкциях испытывают деформации изгиба, кручения и сжатия. Хорошо противостоят вибрационным и линейным перегрузкам, выдерживают многократные удары высокой интенсивности длительностью 0,05-0,1 с. Имеют поглощающую способность, близкую к пружинным виброизоляторам, а по рассеивающей - превосходят металлическую резину {Минасян М.А. Новое в конструкции виброизолирующих креплений двигателей внутреннего сгорания. Депонированная рукопись в ЦНИИ им. Крылова, N ДР-77, 1999 [3]}.

При сборке пружинного виброизолятора с демпфирующим элементом как для прототипа, так и для предложенной конструкции важное и определяющее значение имеет надежность соединения в местах закрепления концов 7, 8 демпфирующего элемента 6 (фиг. 2, 3).

Предложенное средство оконцовки отрезков каната и некоторые примеры конструктивных выполнений, представленных на фиг. 4-27, являются наиболее надежными, чем опаяние жгута непосредственно к пружине у прототипа.

Кроме представленных средств оконцовки (фиг. 4-27), могут применяться также, например, морские узлы и другие конструктивные решения. Главное, чтобы было обеспечено предотвращение самопроизвольного разматывания демпфирующего элемента 6, плотность навивки, надежность средств 7, 8 оконцовки и крепления концов демпфирующего элемента непосредственно в местах крепления 11, 12 (фиг. 2, 3) пружины 1 к фундаменту 5 и к опорным конструкциям 9 объекта 4 или других точках этого объекта (фиг. 28, 29).

Данное техническое решение обеспечивает также регулировку демпфирующих характеристик виброизолятора благодаря возможностям изменения угла, плотности, полноты навивки, длины троса и места крепления концов троса.

Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом работает следующим образом.

При работе виброизолируемого объекта 4 от воздействия вибрации и ударов как со стороны объекта 4, так и со стороны основания 5 происходит ослабление как низких, так и высоких частот благодаря самой пружине 1, которая не обладает демпфирующим эффектом.

Демпфирующий эффект обеспечивает демпфирующий элемент 6, выполненный из стального канатного жгута за счет упругой деформации и внутреннего (вязкого) трения в материале проволок и внешнего (сухого) трения между проволоками жил каната, а также между витком пружины 1 и канатного жгута (фиг. 2,3).

При больших амплитудах вибрации резко возрастает степень демпфирования, что обеспечивает минимальный коэффициент динамичности на резонансной частоте.

При ударах резиновый элемент 13 работает в качестве буфера.

Цилиндрические пружины применяются в качестве подвесок транспортных средств и, поскольку они не обладают демпфирующим эффектом, вынуждены одновременно применять также демпферы, например жидкостные (гидравлические), фрикционные и т.п. Однако существующие конструкции требуют дальнейшего усовершенствования по их упрощению, снижению себестоимости, уменьшения массогабаритных показателей, увеличения эффективности, надежности и т.п.

Предложенное техническое решение в некоторой степени близко к указанным требованиям.

Широкое распространение для защиты приборов, аппаратуры и других объектов нашли также виброизоляторы АКПО [1], особенно в космонавтике, авиации, судостроении и в других областях.

Применение в виброизоляторах типа АКПО предложенного устройства (фиг. 2, 3, 28, 29) позволит обеспечить не только расширение области применения, но и существенно увеличит эффективность виброизоляции виброизолируемого объекта 4, срок службы и надежность.

Важной особенностью виброизолятора является возможность регулировки демпфирующих характеристик, причем в условиях монтажа и эксплуатации.

Кроме того, в комплекте виброизолятора можно предусмотреть несколько типоразмеров демпфирующего элемента, отличающихся диаметром и длиной троса, что еще расширит спектр применения виброизолятора.

Опытные образцы виброизоляторов будут готовы к испытанию в декабре 2001 года.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".

Какие-либо другие виброизоляторы с указанными выше преимуществами неизвестны.

Изобретение относится к пружинным амортизаторам с нагруженным тросом. Стальной канат навит на пружину. Наконечник каната может крепится как непосредственно в местах крепления пружины к фундаменту и к опорам объекта, так и в других точках объекта. Предлагаемое техническое решение направлено на повышение надежности и усиление демпфирования виброизолятора. 29 ил.

Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом, содержащий спиральную цилиндрическую пружину, демпфирующий элемент, навитый по спирали на проволоку этой пружины, и средство оконцовки концов демпфирующего элемента, отличающийся тем, что демпфирующий элемент выполнен из стального каната, а упомянутое средство оконцовки является средством крепления концов демпфирующего элемента непосредственно в местах крепления пружины к фундаменту и к опорным конструкциям объекта или другим точкам этого объекта.