ВИБРОИЗОЛЯТОР Российский патент 2003 года по МПК F16F11/00 F16F13/00 

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

Известен виброизолятор, содержащий установленные на основании резиновые амортизаторы с ограничителями (см. Ильинский В.В. Защита аппаратов от динамических воздействий. "Энергия", 1970, с.127, рис.4-2б) [1].

Недостатком данного устройства является низкая 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 /см. а. с. СССР 953289, кл. F 16 F 7/00, 1982 [2]; а.с. СССР 1193327, кл. F 16 F 17/00, 1985 [3]; а.с. СССР 1523782, кл. F 16 F 7/00, 1989 [4].

Недостатком данных устройств является низкая эффективность виброизоляции. Это объясняется тем, что в данных устройствах происходит скачкообразная мгновенная отстройка упругой системы с резонансных режимов только непосредственно в момент возникновения колебаний с последующим возвращением системы в свое первоначальное 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 возможностью поджатия с помощью упругих элементов, установленных в прорезях кольцевой обоймы (см. а.с. СССР 1627765, кл. F 16 F 13/00, 1991 [5]), и принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится низкая эффективность виброизоляции вследствие невозможности автоматической отстройки виброизолятора от возникающих резонансных режимов. Виброизолятор допускает возможность перестройки 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 установленные 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 скачкообразно 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, содержащем неподвижный корпус и подвижное основание для крепления изолируемого объекта, соединенное с фрикционным элементом, введенным в контакт с корпусом с помощью упругих элементов, особенность заключается в том, что фрикционный элемент выполнен в виде стяжной втулки с осевым резьбовым отверстием, установленной на основании с возможностью свободного вращения вокруг своей продольной оси и введенной во фрикционный контакт своей боковой поверхностью с корпусом и основанием, а упругие элементы выполнены в виде двух отрезков троса, размещенных соосно с втулкой по разные от нее стороны, при этом удаленные от втулки концы отрезков троса закреплены на корпусе, а другие концы соединены со стержнями с разнонаправленной резьбой, ввернутыми во втулку с противоположных сторон.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен предлагаемый виброизолятор, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

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 прямоугольной пластины, консольно закрепленной на корпусе 1 правым на фиг.1 торцом и соединенной левым торцом с фрикционным элементом, введенным в контакт с корпусом 1 с помощью упругих элементов. Фрикционный элемент выполнен в виде стяжной втулки 5 с осевым резьбовым отверстием, установленной на основании 2 с возможностью свободного вращения вокруг своей продольной оси. Такое крепление втулки 5 осуществлено путем плотного свободного размещения втулки 5 концентрично внутри полого цилиндрического элемента 6, прикрепленного (приваренного) по наружной боковой поверхности к торцу основания 2. При этом втулка 5 введена своей боковой наружной поверхностью во фрикционный контакт с внутренней поверхностью цилиндрического элемента 6 (что равнозначно контакту с основанием 2), а также с корпусом 1, для чего с обращенной к корпусу 1 стороны цилиндрического элемента 6 вырезан участок с секторным углом порядка 100÷120 градусов, а на контактирующий со втулкой 5 участок корпуса 1 нанесен слой 7 материала со значительным коэффициентом трения скольжения, например наклеен слой резины. Упругие элементы выполнены в виде двух отрезков троса 8, 9, размещенных соосно со втулкой 5 по разные стороны от втулки, при этом удаленные от втулки 5 концы отрезков троса 8, 9 закреплены на корпусе 1, а другие концы отрезков троса 8, 9 соединены со стержнями 10, 11 с разнонаправленной резьбой, ввернутыми во втулку 5 с противоположных сторон.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном положении стержни 10, 11 ввернуты во втулку 5 и поворотом натяжной втулки 5 создан исходный натяг узла, состоящего из втулки 5, тросов 6, 9 и стержней 10, 11. В результате основание 2 своим правым торцом консольно закреплено в корпусе, а левым торцом опирается на вышеуказанный узел, образуя упругую колебательную систему, характеризующуюся, естественно, определенным спектром собственных частот. Данный спектр зависит как от характера консольного крепления правого торца основания 2, так и от натяжения тросов 8, 9, на которые опирается левый торец основания 2. При малых амплитудах колебаний изолируемого объекта 4 вместе с основанием 2 возникают малые крутильные колебания втулки 5 вокруг своей продольной оси, при этом за счет фрикционного контакта втулки 5 с элементами 6, 7, а также относительных смещений элементов тросов 8, 9 происходит диссипация энергии колебаний, то есть происходит процесс демпфирования колебаний объекта 4. При возникновении резонансного режима колебаний изолируемого объекта 4 и соответственно значительной амплитуды изгибных колебаний основания 2 происходят значительные по амплитуде крутильные колебания втулки 5 вокруг своей продольной оси, характеризующиеся случайным характером, ассиметрией по амплитуде в разных направлениях вследствие одностороннего воздействия силы тяжести объекта 4, а также различного противодействия момента натянутых тросов 8, 9 повороту втулки 5 в различных направлениях. Очевидно, что при определенном угле поворота натяжной втулки 5 в один из полупериодов колебаний в какую-либо сторону происходит одновременное частичное вворачивание (выворачивание) обоих стержней 10, 11 во втулку 5 (из втулки 5) (резьба у стержней разнонаправленная), что сразу приводит к скачкообразному изменению усилия натяжения тросов 8, 9, а следовательно, к мгновенному изменению условий закрепления основания 2, смещению всего спектра собственных частот упругой колебательной системы и, соответственно, к мгновенному скачкообразному срыву возникшего резонансного режима. Амплитуда резонансных колебаний сразу скачком резко уменьшается, втулка 5 и стержни 9, 10 остаются в своем новом повернутом положении, упругая колебательная система характеризуется новым измененным спектром собственных частот, при этом повторное возникновение резонансного режима на прежних частотах уже не может произойти. Новый резонансный режим может возникнуть уже при других частотах внешних возмущений, когда последние опять совпадут с одной из измененных собственных частот колебательной системы. В этом случае новый поворот втулки 5 в одну из сторон приведет к повторному срыву резонансного режима и переходу колебательной системы в новое динамическое состояние с новым спектром собственных частот.

Очевидно, что предложенный виброизолятор, отличаясь предельной простотой конструкции, сборки, регулировки, характеризуется по сравнению с известными значительной эффективностью виброизоляции. Это обусловлено тем, что в предложенной конструкции при возникновении резонансных колебаний происходит не просто периодическое изменение собственной частоты виброизолятора с последующим возвращением к исходному значению, 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 частотной характеристики внешнего возмущающего воздействия.

Использование: в приборостроении для защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры и приборов от воздействия вибраций. Сущность: виброизолятор содержит неподвижный корпус и подвижное основание для крепления изолируемого объекта, соединенное с фрикционным элементом, введенным в контакт с корпусом с помощью упругих элементов. Фрикционный элемент выполнен в виде стяжной втулки с осевым резьбовым отверстием, установленной на основании с возможностью свободного вращения вокруг своей продольной оси и введенной во фрикционный контакт своей боковой поверхностью с корпусом и основанием. Упругие элементы выполнены в виде двух отрезков троса, размещенных соосно со втулкой по разные от нее стороны, при этом удаленные от втулки концы отрезков троса закреплены на корпусе, а другие концы соединены со стержнями с разнонаправленной резьбой, ввернутыми во втулку с противоположных сторон. Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет обеспечения возможности адаптивной перестройки параметров виброизолятора. 2 ил.

Виброизолятор, содержащий неподвижный корпус и подвижное основание для крепления изолируемого объекта, соединенное с фрикционным элементом, введенным в контакт с корпусом с помощью упругих элементов, отличающийся тем, что фрикционный элемент выполнен в виде стяжной втулки с осевым резьбовым отверстием, установленной на основании с возможностью свободного вращения вокруг своей продольной оси и введенной во фрикционный контакт своей боковой поверхностью с корпусом и основанием, а упругие элементы выполнены в виде двух отрезков троса, размещенных соосно со втулкой по разные от нее стороны, при этом удаленные от втулки концы отрезков троса закреплены на корпусе, а другие концы соединены со стержнями с разнонаправленной резьбой, ввернутыми во втулку с противоположных сторон.