АМОРТИЗАТОР Российский патент 2003 года по МПК F16F7/12 F16F7/14 

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для гашения вибраций и ударов и может быть использовано для зашиты радиоэлектронной аппаратуры от действия вибраций и ударов со стороны носителей (преимущественно наземного, авиационного и корабельного транспорта).

Известен амортизатор [1] , содержащий опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены эластичные кольца с угловым смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и две винтовые конические пружины, размещенные по обе стороны относительно эластичных колец между парами планок опорного узла, одна из которых закреплена большим основанием в кольцевом пазу верхней пары планок.

Использование данного амортизатора выявило сложности его изготовления и сборки, а также трудности регулировки в процессе эксплуатации.

Кроме того, значительный габарит амортизатора по высоте затрудняет его использование в аппаратуре специальной связи с клавиатурой, когда необходимо размещать амортизаторы либо по бокам корпуса аппаратуры на выносных кронштейнах, либо внутри корпуса, что затрудняет компоновку радиоэлектронных элементов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому амортизатору является амортизатор [2], содержащий опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены взаимно перпендикулярные пары эластичных колец, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла.

Данный амортизатор может быть выбран в качестве прототипа.

Недостатком указанного амортизатора являются его значительные габариты по высоте, обусловленные необходимостью размещения в нем двух наборов пружинных разрезных шайб (одного набора - внутри винтовой пружины, другого - между парой верхних планок опорного узла).

При этом существенно усложнена конструкция и затруднена сборка амортизатора.

Задача, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение габарита по вертикали и упрощение конструкции амортизатора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, достигается тем, что амортизатор содержит верхнюю и нижнюю опорные планки и связанный с ними упругий элемент, выполненный в виде двух пар торовых эластичных колец.

Отличием предлагаемого амортизатора от известных конструкций амортизаторов является то, что торовые эластичные кольца в каждой из двух пар размещены одно в другом с угловым смещением в соответствующих вертикальных плоскостях. Верхняя и нижняя опорные планки выполнены с обращенными навстречу друг другу полостями, в которых размещены и диаметрально закреплены на противолежащих стенках полостей верхние и нижние ветви торовых эластичных колец.

Каждое торовое эластичное кольцо может быть выполнено с диаметрально расположенными на поверхности торового эластичного кольца витками стальной проволоки, концы которой введены в отверстия стенок верхней и нижней опорных планок и отогнуты вдоль стенок верхней и нижней опорных планок.

Полость нижней опорной планки может быть выполнена с размерами, охватывающими размеры верхней опорной планки, что позволит уменьшить высоту амортизатора.

Амортизатор может быть снабжен разрезной по внутреннему контуру рамкой, закрепленной сверху на нижней опорной планке с упором консольных элементов рамки в нижние ветви торовых эластичных колец, что повышает надежность крепления торовых эластичных колец.

С целью повышения грузоподъемности амортизатора, он может быть снабжен винтовой конической пружиной, размещенной между верхней и нижней опорными планками по их центру.

Для упрощения конструкции амортизатора и его сборки стенки верхней опорной планки могут быть выполнены с разрезами по их краям в местах размещения верхних ветвей торовых эластичных колец, а крепление торовых эластичных колец выполнено отгибом вовнутрь полости верхней опорной планки фрагментов разрезных стенок на угол не менее 90^o.

Заявляемая совокупность признаков устройства позволяет достичь цели за счет конструктивных решений.

При изучении технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявленный объект, не была выявлена.

Данное решение существенно отличается от известных.

Заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники и соответственно имеет изобретательский уровень.

Так как заявляемое решение может быть реализовано на современных материалах и компонентах, то оно является промышленно применимым.

На фиг.1 изображен предлагаемый амортизатор, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант крепления торовых эластичных колец в предлагаемом амортизаторе; на фиг.4 - силовая характеристика предлагаемого амортизатора (кривая I - силовая характеристика торовых эластичных колец, кривая II - силовая характеристика винтовой конической пружины, кривая III - суммарная силовая характеристика предлагаемого амортизатора).

Предлагаемый амортизатор (фиг.1 и 2) содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 опорные планки и упругий элемент, выполненный в виде двух пар торовых эластичных колец 3, 4 и 5, 6. Торовые эластичные кольца в каждой из двух пар 3, 4 и 5, 6 размещены одно в другом с угловым смещением α в соответствующих вертикальных плоскостях (торовое эластичное кольцо 4 в торовом эластичном кольце 3, а торовое эластичное кольцо 6 в торовом эластичном кольце 5).

Величина углового смещения α торовых эластичных колец 3, 4 и 5, 6 в нагруженном весом аппаратуры амортизаторе может быть в пределах от 30 до 60^o.

В верхней опорной планке 1 выполнена полость 7, а в нижней опорной планке 2 - полость 8, которые обращены навстречу друг другу. Полость 8 в нижней опорной планке 2 выполнена с размерами, охватывающими размеры верхней опорной планки 1. В полостях 7 и 8 опорных планок 1 и 2 размещены и диаметрально закреплены на противолежащих стенках полостей 7 и 8 верхние 9 и нижние 10 ветви торовых эластичных колец 3, 4 и 5, 6. Каждое торовое эластичное кольцо 3, 4, 5 и 6 выполнено с диаметрально расположенными на поверхности торового эластичного кольца витками 11 стальной проволоки, концы 12 которой введены в отверстия 13 и 14 стенок соответственно верхней 1 и нижней 2 опорных планок и отогнуты вдоль стенок верхней 1 и нижней 2 опорных планок (фиг.1, вид по стрелке Б). Параллельные концы 12 стальной проволоки могут быть приварены (припаяны) друг к другу либо к стенкам опорных планок 1 и 2. На нижней опорной планке 2 закреплена с помощью полых заклепок 15 разрезная по внутреннему контуру рамка 16 с упором консольных элементов 17 в нижние ветви 10 торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6.

Крепление амортизатора к блоку аппаратуры осуществляется снизу через отверстия 18 в нижней опорной планке 2 с помощью винта М5 или М6, свободно входящего в отверстие 19 верхней опорной планки 1.

Торовые эластичные кольца 3, 4, 5 и 6 (фиг.1 и 2) могут быть выполнены в виде сплетенных между собой ветвей стального троса малого диаметра d=1-2 мм (число ветвей в торе z≥3), а витки стальной проволоки с диаметром 0,8-1 мм (число витков n=6-10) размещены на поверхности торового кольца в месте сведения в одну точку двух концов троса и на противоположной стороне торового эластичного кольца.

Амортизатор (фиг.1 и 2) может быть снабжен винтовой конической пружиной 20, размещенной между верхней 1 и нижней 2 опорными планками по их центру и воспринимающей на себя часть (от нуля до 70%) статического веса аппаратуры, приходящегося на данный амортизатор.

Регулировка высоты Н амортизатора (фиг.3) в случае разброса веса аппаратуры обеспечивается с помощью шайб 21, размещенных между верхней опорной планкой 1 и верхним торцом винтовой конической пружины 20, и консольных элементов 17 рамки 16, которые упираются в нижние ветви 10 торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6.

Возможен вариант (фиг.3) крепления торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6 в верхней опорной планке 1 с помощью отогнутых вовнутрь полости верхней опорной планки 1 фрагментов 22, 23 и 24 разрезных стенок верхней опорной планки 1. В этом случае концы 12 витков 11 стальной проволоки не требуются. Соответственно отпадает необходимость в отверстиях 13 и 14 в верхней и нижней опорных планках.

Амортизатор работает следующим образом (фиг.1-4).

При воздействии динамической нагрузки со стороны носителя, например вертикальной нагрузки, снизу вверх, блок аппаратуры смещается вниз относительно основания носителя, деформируя торовые эластичные кольца 3, 4, 5 и 6 и коническую пружину 20. Материал колец 3, 4, 5 и 6 и пружины 20 испытывает напряжение как сжатия, так и изгиба, и силовая характеристика Р=f(Y) (фиг.4, кривая III, участок OY₁) имеет незначительный наклон. Здесь мала жесткость как торовых эластичных колец, так и винтовой конической пружины (фиг.4, кривые I и II, участок OY₁). Соответственно мала суммарная жесткость амортизатора, и виброизоляция амортизируемого блока наиболее благоприятна. При дальнейшей деформации выбирается зазор Δ₁ (фиг.1) между краем верхней опорной планки 1 и верхними ветвями 9 торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6.

При этом исключается из работы часть длины верхних ветвей 9 торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6. Кроме того, нижние витки конической пружины 20, как менее жесткие, входят в соприкосновение между собой (выключаются из работы). Жесткость и энергоемкость амортизатора существенно повышаются (фиг. 4, кривая III, участок Y₁-Y₂).

На участке деформации амортизатора Y₂-Y₃ вертикальная составляющая силы сопротивления торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6 достигает максимального значения и далее остается практически постоянной (фиг.4, кривая I).

Жесткость амортизатора при этом близка к нулевой, частота собственных колебаний равна не более 1-2 Гц, и условия для виброизоляции благоприятны.

При наличии винтовой конической пружины 20 в амортизаторе на участке деформации Y₂-Y₃ (фиг.4, кривая II) жесткость амортизатора сравнительно невелика (фиг.4, кривая III), а виброизоляция удовлетворительная.

На участке Y₃-Y₄ (фиг.4) существенно увеличивается жесткость амортизатора, но только за счет прогрессивного роста жесткости винтовой пружины 20 по мере ее сжатия, что способствует эффективной работе амортизатора при действии ударов и линейных перегрузок.

При отрыве амортизированного блока от основания носителя торовые эластичные кольца 3, 4, 5 и 6 и пружина 20 постепенно разгружаются до момента, когда нижние ветви 10 торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6 входят в контакт с консольными элементами 17 рамки 16.

Характер силовой характеристики амортизатора Р=f₁(Y) в этом случае принципиально не отличается от силовой характеристики, приведенной на фиг.4 (кривая III).

Действие горизонтальных (боковых) нагрузок приводит к смещению верхней опорной планки 1, закрепленной на блоке аппаратуры, относительно нижней опорной планки 2, закрепленной на основании носителя. При этом включаются в работу торовые эластичные кольца 3, 4, 5 и 6 и винтовая коническая пружина 20. Жесткость амортизатора мала, и виброизоляция амортизируемого блока благоприятна. По мере увеличения перемещения верхней опорной планки 1 относительно нижней опорной планки 2 выбираются зазоры Δ₂ (фиг.2) между верхними ветвями 9 торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6 и стенками верхней опорной планки 1, что приводит к увеличению жесткости амортизатора (энергоемкость амортизатора растет).

Такое конструктивное исполнение амортизатора существенно отличается от конструкции известного амортизатора и обеспечивает уменьшение габарита по вертикали более, чем в два раза (с 50 до 22-25 мм), а также упрощение конструкции амортизатора. При этом сохраняются габариты амортизатора в плане (длина и ширина) и высокая эффективность вибро-удароизоляции.

Преимущества предлагаемого амортизатора подтверждены испытанием образцов по стандартной методике, проведенном на предприятии.

Промышленная применимость предложенного амортизатора определяется тем, что амортизатор может быть изготовлен на основании приведенного описания и чертежей при использовании обычных конструкционных материалов и известной высокопроизводительной технологии их обработки.

Источники информации
1. Патент на изобретение 2178534. Амортизатор, МПК F 16 F 7/12, 7/14, публикация 19.06.2000 г.

2. Патент на изобретение 1703883. Амортизатор, МПК F 16 F 7/12, публикация 07.01.1992 г., бюл. 1.

Амортизатор относится к устройствам для гашения вибраций и ударов, может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры в условиях ее эксплуатации на подвижных носителях. Амортизатор содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 опорные планки и связанный с ними упругий элемент, выполненный в виде двух пар 3, 4 и 5, 6 взаимно перпендикулярных торовых эластичных колец. Особенностью амортизатора является то, что торовые эластичные кольца в каждой из двух пар 3, 4 и 5, 6 размещены одно в другом с угловым смещением в соответствующих вертикальных плоскостях. Верхняя 1 и нижняя 2 опорные планки выполнены с обращенными навстречу друг другу полостями 7 и 8, в которых размещены и диаметрально закреплены на противоположных стенках полостей 7 и 8 верхние 9 и 20 ветви торовых эластичных колец 3, 4, 5 и 6. Каждое торовое эластичное кольцо 3, 4, 5 и 6 может быть выполнено с диаметрально расположенными на поверхности торового эластичного кольца 3, 4, 5 и 6 витками 11 стальной проволоки, концы 12 которой могут быть введены в отверстия 13 и 14 стенок верхней 1 и нижней 2 опорных планок. Техническим результатом является уменьшение габарита по вертикали и упрощение конструкции амортизатора. 5 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Амортизатор, содержащий верхнюю и нижнюю опорные планки и связанный с ними упругий элемент, выполненный в виде двух пар торовых эластичных колец, отличающийся тем, что торовые эластичные кольца в каждой из двух пар размещены одно в другом с угловым смещением в соответствующих вертикальных плоскостях, а верхняя и нижняя опорные планки выполнены с обращенными навстречу друг другу полостями, в которых размещены и диаметрально закреплены на противолежащих стенках полостей верхние и нижние ветви торовых эластичных колец. 2. Амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что каждое торовое эластичное кольцо выполнено с диаметрально расположенными на поверхности торового эластичного кольца витками стальной проволоки, концы которой введены в отверстия стенок верхней и нижней опорных планок. 3. Амортизатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что полость нижней опорной планки выполнена с размерами, охватывающими размеры верхней опорной планки. 4. Амортизатор по пп. 1-3, отличающийся тем, что он снабжен разрезной по внутреннему контуру рамкой, закрепленной сверху на нижней опорной планке с упором консольных элементов рамки в нижние ветви торовых эластичных колец. 5. Амортизатор по пп. 1-4, отличающийся тем, что он снабжен винтовой конической пружиной, размещенной между верхней и нижней опорными планками по их центру. 6. Амортизатор по пп. 1, 3, 4 и 5, отличающийся тем, что стенки верхней опорной планки выполнены с разрезами по их краям в местах размещения верхних ветвей торовых эластичных колец, а крепление торовых эластичных колец выполнено отгибом во внутрь полости верхней опорной планки фрагментов разрезных стенок на угол не менее 90^o.