ВИБРОИЗОЛЯТОР Российский патент 2002 года по МПК F16F13/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры от воздействия вибраций.

Известен виброизолятор, содержащий установленные на основании резиновые амортизаторы с ограничителями /см. Ильинский В.С. Защита аппаратов от динамических воздействий. М.: Энергия, 1970, с.127, рис.4-2б/.

Недостатком указанного устройства является невысокая эффективность виброизоляции на резонансных частотах.

Известны также виброизолирующие опоры для крепления электрорадиоэлементов, содержащие упругую монтажную пластину и упругую раму, соединенные друг с другом через амортизаторы с фрикционными упругими элементами /а.с. СССР 953289, кл. F 16 F 7/00, 1982; а.с. СССР 1193327, кл. F 16 F 13/00, 1985; а.с. СССР 1523782, кл. F l6 F 7/00, 1989; а.с. СССР 1627765, кл. F 16 F 13/00, 1991/.

Недостатком данных устройств является низкая эффективность виброизоляции. Это объясняется тем, что в данных устройствах происходит скачкообразная мгновенная отстройка упругой системы c резонансных режимов только в момент возникновения резонансных колебаний с последующим возвращением системы в свое прежнее динамическое состояние с той же жесткостью и собственной частотой. Поэтому при продолжении действия внешних возмущений динамика упругой системы характеризуется ее периодической раскачкой со скачкообразным возникновением и срывом резонансных режимов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является виброизолятор, включающий цилиндрический корпус, основание для крепления изолируемого объекта, соединенное с фрикционным элементом в виде кольцевой обоймы, введенной в контакт с корпусом с помощью упругих элементов, установленных в прорезях кольцевой обоймы /см. а.с. СССР 1627765, кл. F 16 F 13/00, 1991/, и принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся низкая эффективность виброизоляции вследствие невозможности автоматической отстройки виброизолятора от возникающих резонансных режимов. Виброизолятор допускает возможность настройки своих резонансных частот только в процессе регулировки. Поэтому при совпадении в процессе эксплуатации частоты внешних вибрационных воздействий с одной из собственных частот виброизолятора возникают резонансные режимы, сопровождающиеся воздействием на укрепленные на виброизоляторе изолируемые элементы значительных вибрационных нагрузок.

Сущность изобретения заключается в создании виброизолятора, способного за счет адаптивного изменения условий закрепления своего основания непосредственно в процессе эксплуатации изменять собственные частоты и тем самым автоматически срывать возникающие резонансные режимы.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет обеспечения возможности адаптивной перестройки параметров виброизолятора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном виброизоляторе, включающем неподвижный корпус и подвижное основание для крепления изолируемого объекта, соединенное с фрикционным элементом, введенным в контакт с корпусом с помощью упругого элемента, особенность заключается в том, что основание выполнено в виде балки прямоугольного сечения с цилиндрическими пальцами на ее концах, введенными в выполненные в корпусе отверстия и образующими с последними цилиндрические шарниры, а упругий элемент представляет собой стержневой фиксатор, введенный в гнездо цилиндрического пальца и соединенный с корпусом через хлопающую мембрану, переключаемую с помощью охватывающей ее вилки, присоединенной к подвижному основанию.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 схематично изображен предлагаемый виброизолятор, общий вид с поперечным разрезом; на фиг.2 - разрез по А - А на фиг.1; на фиг.3 - отдельно балка с цилиндрическими пальцами.

Устройство содержит неподвижный корпус 1 и подвижное основание 2 с установленной на нем платформой 3 для крепления изолируемого объекта 4. При этом основание 2 выполнено в виде балки прямоугольного сечения с цилиндрическими пальцами на ее концах, введенными в выполненные в корпусе 1 цилиндрические отверстия и образующими с последними цилиндрические шарниры. Крепление концов балки 2 в опоре /корпусе 1/ осуществлено с помощью стержневых фиксаторов 5, размещенных в отверстиях 6 в корпусе 1, введенных в гнезда 7 цилиндрических пальцев балки 2 и упруго соединенных с корпусом 1 через хлопающие мембраны 8. Механизм переключения мембран 8 выполнен в виде специальной вилки 9, рукоятка которой жестко присоединена к нижней поверхности балки 2, а концы вилки 9 с прорезью 10 для фиксатора 5 введены в пазы 11 в корпусе 1 и охватывают хлопающую мембрану 8 с ее плоских сторон.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Пусть в исходном состоянии элементы устройства находятся во взаимном положении, показанном на фиг.1, а именно: хлопающая мембрана 8 находится в положении с выпуклостью вниз, стержневые фиксаторы 5 выведены из гнезд 7 цилиндрических пальцев балки 2. При этом цилиндрические пальцы балки 2 имеют возможность фрикционного проворота в цилиндрических отверстиях корпуса 1, то есть концы балки 2 соединены с корпусом 1 цилиндрическим шарниром. Такому условию закрепления концов балки соответствует определенная собственная /резонансная/ частота изгибных колебаний балки 2 /см. ниже теоретическую часть/. При возникновении резонансного режима колебаний изолируемого объекта 4 резко возрастает амплитуда колебаний плоской части балки 2 и, соответственно, жестко связанной с ней вилки 9, и при достижении достаточной по величине амплитуды нижние на фиг.1 концы вилки 9 в полупериод своего движения вверх переключают хлопающую мембрану 8 в верхнее положение /выпуклостью вверх/. При этом стержневой фиксатор 5 входит в гнездо 7 цилиндрического пальца балки 2, препятствуя возможности проворота цилиндрического пальца в отверстии корпуса 1. Это приводит к мгновенному изменению условий закрепления концов балки 2, а именно - к преобразованию подвижного цилиндрического шарнира в жесткую опору и, как следствие, к мгновенному скачкообразному изменению резонансной частоты балки 2 /см. далее теоретическую часть/ и, соответственно, к мгновенному срыву возникшего резонансного режима. Амплитуда колебаний балки 2 и, соответственно, охватывающих мембрану 6 концов вилки 9 сразу же резко уменьшается и хлопающая мембрана 8 остается в своем новом положении выпуклостью вверх, причем повторное возникновение резонансных колебаний уже никак не произойдет. Этот процесс перехлопывания мембраны может повториться только при другой частоте возмущающих воздействий, когда она опять совпадет уже с новой собственной частотой балки 2, установленной в жестких опорах. В этом случае мембрана 8 опять перескочит в положение с выпуклостью вниз, крепление концов балки 2 опять сменится на подвижное шарнирное, опять скачком изменится собственная частота балки 2, что приведет к новому срыву резонансного режима.

Кратко остановимся на теоретическом обосновании описанного выше процесса изменения собственных частот балки при изменении условий закрепления ее концов.

Из теории колебаний известно, что собственная частота изгибных колебаний балки зависит от условий ее закрепления и определяется по формуле:

где α_i - корень частотного трансцендентного уравнения, вид которого зависит от граничных условий /условий закрепления балки/; ЕJ - жесткость балки на изгиб; m - погонная масса балки; l - длина балки /см. Ананьев И.В., Колбин Н.М., Серебрянский Н.П. Динамика конcтрукций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1972, 414с./.

Корни α_i, а соответственно, и собственные частоты ν_i изгибных колебаний балки при различных видах закрепления ее концов могут быть найдены с помощью табличных значений функций Прагера /см.Ананьев И.В., Тимофеев П.Г. Колебания упругих систем в авиационных конструкциях и их демпфирование. - М.: Машиностроение, 1965/. При шарнирном закреплении балки корень частотного уравнения α_ш = 3,142, а при жестком закреплении α_ж = 4,730. Как видно из формулы /1/, при переходе от шарнирного закрепления балки к жесткому

собственная частота ее изгибных колебаний скачком увеличится в 2,27 раза, что, естественно, приведет к мгновенному срыву резонансного режима.

Очевидно, что предложенная конструкция виброизолятора по сравнению с известными без увеличения сложности приводит к значительному увеличению эффективности виброизоляции. Это обусловлено тем, что в предлагаемой конструкции при возникновении резонансных колебаний происходит не просто периодическое изменение собственной частоты виброизолятора с последующим возвращением, как в известных конструкциях, а осуществляется мгновенная адаптивная отстройка колебательной системы на новый установившийся динамический режим, причем возвращение системы к исходному состоянию происходит только в случае изменения характеристик возмущающего воздействия. Предлагаемый виброизолятор прост в регулировке, не требует применения специальных и дефицитных деталей и узлов.

Изобретение относится к машиностроению и касается создания устройств для защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры от воздействия вибраций. Виброизолятор имеет неподвижный корпус и подвижное основание для крепления изолируемого объекта. Основание соединено с фрикционным элементом. Фрикционный элемент введен в контакт с корпусом посредством упругого элемента. Основание выполнено в виде балки прямоугольного сечения с цилиндрическими пальцами на ее концах. Цилиндрические пальцы введены в отверстия, выполненные в корпусе, и образуют с отверстиями цилиндрические шарниры. Упругий элемент представляет собой стержневой фиксатор. Фиксатор введен в гнездо цилиндрического пальца и соединен с корпусом через хлопающую мембрану, переключаемую с помощью охватывающей ее вилки, присоединенной к подвижному основанию. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности виброизоляции посредством обеспечения возможности адаптивной перестройки параметров виброизолятора. 3 ил.

Виброизолятор, содержащий неподвижный корпус и подвижное основание для крепления изолируемого объекта, соединенное с фрикционным элементом, введенным в контакт с корпусом с помощью упругого элемента, отличающийся тем, что основание выполнено в виде балки прямоугольного сечения с цилиндрическими пальцами на ее концах, введенными в выполненные в корпусе отверстия и образующими с последними цилиндрические шарниры, а упругий элемент представляет собой стержневой фиксатор, введенный в гнездо цилиндрического пальца и соединенный с корпусом через хлопающую мембрану, переключаемую с помощью охватывающей ее вилки, присоединенной к подвижному основанию.