ВИБРОЗАЩИТНАЯ ОПОРА Российский патент 2003 года по МПК F16F1/34 F16F15/06 

Изобретение относится к средствам виброизоляции различных объектов в машине - и приборостроении.

Известны виброзащитные опоры, имеющие в качестве несущих конструкций упругие нелинейные механические элементы с переменной жесткостью, выполненные либо в виде полых тел вращения с продольными прорезями /см. а.с. СССР 1481534, кл. F 16 F 1/34 1987 [1]/, либо в виде четырехзвенных параллелограмных шарнирных механизмов /см. а.с. СССР 1483132, кл. F 16 F 13/00, 1987 [2] /, либо в виде замкнутой винтовой конической пружины с витками в форме овала /см. а.с. СССР 1025934, кл. А 16 F 1/08, 1980, [3]/, либо в виде упругого подвеса, состоящего из стержней, имеющих возможность взаимного продольного перемещения друг относительно друга /а.с. СССР 1428875, кл. F 16 F 15/04, 1986 [4] /. При атом в ряде устройств [2,4] перестройка жесткостных характеристик упругих элементов может быть осуществлена в процессе специальной регулировки, в других устройствах [1,3] перестройка упругой системы и отстройка последней от резонансных режимов может происходить непосредственно в процессе эксплуатации.

Однако известные устройства характеризуются низкой эффективностью виброизоляции, так как плавность упругих характеристик нелинейных упругих элементов не позволяет последним автоматически и практически мгновенно отстраиваться от возникающих резонансных режимов колебаний, обеспечивая одновременно при этом эффективную диссипацию энергии паразитных колебаний.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является виброзащитная опора, содержащая основание, платформу и расположенные между ними промежуточные элементы, выполненные в виде изогнутых в форме цилиндров упругих пластин, соединенных с основанием и платформой с помощью цилиндрических шарниров с параллельными осями и жестких параллельных друг другу стержней /см. а.с. СССР 1578396,кл. F 16 Н 15/04, 1987 [5]/, принятая за прототип.

Недостатком известного, принятого за прототип устройства, является низкая эффективность виброизоляции, что объясняется невозможностью его автоматической отстройки от возникающих резонансных режимов колебаний при одновременном обеспечении эффективной диссипации энергии паразитных колебаний.

Сущность изобретения заключается в создании виброзащитной опоры, способной автоматически отстраиваться от резонансных режимов колебаний за счет введения в структуру опоры нелинейных упругих элементов с двумя устойчивыми состояниями у каждого, осуществляющих скачкообразное изменение жесткостных характеристик виброзащитной опоры.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции объектов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной виброзащитной опоре, содержащей основание, платформу и расположенные между ними промежуточные элементы, выполненные в виде изогнутых в форме цилиндров упругих пластин, соединенных с основанием и платформой с помощью цилиндрических шарниров с параллельными осями и жестких параллельных стержней, особенность заключается в том, что внутри каждого из цилиндров последовательно установлены прикрепленная по всей поверхности цилиндра прокладка из вязкоупругого материала и два нелинейных упругих элемента с двумя устойчивыми состояниями у каждого, выполненных в виде тонкостенных однородных пластин, являющихся частью полого цилиндра, введенных свободно с натягом в верхнюю и нижнюю части цилиндра и опертых торцами на горизонтально ориентированные выступы, выполненные на прокладке вдоль ее образующих, при этом верхняя и нижняя пластины упруго соединены соответственно с верхней и нижней точками внутренней поверхности цилиндра с помощью винтовых конических пружин растяжения, размещенных в недеформированном состоянии в выполненных в прокладке полостях.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена предлагаемая виброзащитная опора, общий вид, до срыва резонансных колебаний; на фиг.2 - виброзащитная опора после срыва резонансных колебаний.

Виброзащитная опора содержит основание 1,платформу 2 и расположенные между ними промежуточные элементы, выполненные в виде изогнутых в форме цилиндров 3 упругих пластин, соединенных с основанием 1 и платформой 2 с помощью цилиндрических шарниров 4 с параллельными осями и жестких параллельных стержней 5, при этом внутри каждого из цилиндров 3 последовательно установлены прикрепленная по всей поверхности цилиндра 3 прокладка 6 из вязкоупругого материала, например, резины, и два нелинейных упругих элемента с двумя устойчивыми состояниями у каждого, выполненных в виде тонкостенных однородных пластин 7,8, являющихся частью полого цилиндра, введенных свободно с натягом в верхнюю и нижнюю части цилиндра 3 и опертых торцами на горизонтально ориентированные выступы 9,10, выполненные на прокладке 6 вдоль ее образующих, причем, верхняя 7 и нижняя 8 пластины упруго соединены соответственно с верхней и нижней точками внутренней поверхности цилиндра 8 с помощью винтовых конических пружин растяжения 11, 12, размещенных в недеформированном состоянии в выполненных в прокладке 6 полостях 13, 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В статическом состоянии виброзащищаемого объекта и соответственно виброзащитной опоры и при малой интенсивности их колебаний /фиг.1/ пластины 7, 8 находятся в выпуклом наружу состоянии, контактируя по всей своей наружной поверхности с внутренней поверхностью вязкоупругой прокладки 6, при этом конические пружины 11, 12 недеформированы и полностью утоплены в полостях 13, 14 в прокладке 6, 3 этом случае происходит диссипация энергии паразитных колебаний объекта за счет трения поверхностей вязкоупругой прокладки 6 и пластин 7, 8 при их относительных малых колебаниях, а также за счет трения концентрично сложенных витков конических пружин 11, 12 друг об друга. При возникновении резонансных колебаний объекта и соответственно резком увеличении амплитуды относительных смещений основания 1 и платформы 2 /фиг.2/ происходит резкое увеличение давления со стороны основания 1 и платформы 2 на цилиндры 3 в вертикальном направлении, деформация цилиндров 3 вместе с упругой прокладкой 6 данном направлении. В результате происходит "хлопок" пластин 7,8 по второе устойчивое положение /состояние/ выпуклостью внутрь до упора пластин выпуклыми частями друг в друга. При этом "хлопок" пластин во всех цилиндрах 3 происходит практически одновременно, так как "хлопок" в одном из цилиндров 3 вызывает мгновенное уменьшение жесткости всех системы в вертикальном осевом направлении. После "хлопка" пластин 7,8 пружины 11, 12 приходят в растянутое состояние. В результате "хлопка" происходит скачкообразное изменение /уменьшение/ осевой жесткости опоры, что соответственно приводит к мгновенному срыву резонансного режима, то есть к автоматической отстройке виброзащитной опоры от возникающего резонансного режима. После срыва резонансного режима амплитуда относительных вертикальных смещений платформы 2 и основания 1 резко уменьшается, давление внутрь со стороны упругого цилиндра 3 на пластины 7, 6 ослабевает. Поэтому, сил упругости со стороны растянутых пружин 11, 12 становится достаточно для обратного "хлопка" пластин 7, 6 в исходное состояние с выпуклостью наружу /фиг.1/.При полном прекращении резонансных явлений виброзащитная опора так и останется в данном исходном состоянии. В случае продолжения резонансных явлений или их повторном возникновении опять происходит "хлопок " и новый срыв резонансного режима и т. д. Таким образом, в любом случае происходит процесс адаптивной автоматической отстройки виброзащитной опоры с резонансного режима. Одновременно процесс "хлопка", то есть релейного срыва резонансного режима, сопровождается интенсивным взаимным смещением пластин 7, 8 относительно внутренней поверхности вязкоупругой прокладки 6 с изменением характера и конфигурации зон контакта, что приводит к интенсивной диссипации энергии паразитных колебаний, за счет чего происходит смягчение и как бы растягивание во времени релейного процесса "хлопка".

Предложенная конструкция предельно проста, надежна, не предъявляет повышенных требований к технологии изготовления, сборке и регулировке, позволяя при этом обеспечить высокую эффективность виброизоляции объектов.

Использование в средствах виброизоляции различных объектов в машиностроении и приборостроении. Виброзащитная опора содержит основание, платформу и расположенные между ними промежуточные элементы, выполненные в виде изогнутых в форме цилиндров упругих пластин, соединенных с основанием и платформой с помощью цилиндрических шарниров с параллельными осями и жестких параллельных стержней. Внутри каждого из цилиндров последовательно установлены прикрепленная по всей поверхности цилиндра прокладка из вязкоупругого материала и два нелинейных упругих элемента с двумя устойчивыми состояниями у каждого, выполненных в виде тонкостенных однородных пластин, являющихся частью полого цилиндра, введенных в верхнюю и нижнюю части цилиндра и опертых торцами на горизонтально ориентированные выступы, выполненные на прокладке вдоль ее образующих. Верхняя и нижняя пластины упруго соединены соответственно с верхней и нижней точками внутренней поверхности цилиндра с помощью винтовых конических пружин растяжения, размещенных в выполненных в прокладке полостях. Технический результат - повышение эффективности виброизоляции объектов. 2 ил.

Виброзащитная опора, содержащая основание, платформу и расположенные между ними промежуточные элементы, выполненные в виде изогнутых в форме цилиндров упругих пластин, соединенных с основанием и платформой с помощью цилиндрических шарниров с параллельными осями и жестких параллельных стержней, отличающаяся тем, что внутри каждого из цилиндров последовательно установлены прикрепленные по всей поверхности цилиндра прокладка из вязкоупругого материала и два нелинейных упругих элемента с двумя устойчивыми состояниями у каждого, выполненных в виде тонкостенных однородных пластин, являющихся частью полого цилиндра, введенных в верхнюю и нижнюю части цилиндра и опертых торцами на горизонтально ориентированные выступы, выполненные на прокладке вдоль ее образующих, при этом верхняя и нижняя пластины упруго соединены соответственно с верхней и нижней точками внутренней поверхности цилиндра с помощью винтовых конических пружин растяжения, размещенных в недеформированном состоянии в выполненных в прокладке полостях.