АМОРТИЗАТОР Российский патент 2005 года по МПК F16F7/14 

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для гашения вибраций и ударов и может быть использовано для защиты 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 взаимно перпендикулярные пары эластичных колец, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла.

Недостатком данного 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 амортизатора и затруднена его сборка.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому амортизатору является амортизатор [2], содержащий верхнюю и нижнюю опорные планки с обращенными навстречу друг другу полостями, в которых размещены и диаметрально закреплены на противолежащих стенках верхние и нижние ветви двух пар торовых эластичных колец, установленных в каждой из пар одно в другом с угловым смещением в соответствующих вертикальных плоскостях.

Данный амортизатор может быть выбран в качестве прототипа.

Недостатком указанного амортизатора являются сложность конструкции в части изготовления торовых эластичных колец в виде сплетенных между собой вручную ветвей стального троса малого диаметра, а также недостаточная надежность крепления торовых эластичных колец с применением сварки или пайки концов крепежной проволоки.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение конструкции и повышение надежности работы.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, достигается тем, что амортизатор содержит верхнюю и нижнюю опорные планки с обращенными навстречу друг другу полостями, в которых размещены и диаметрально закреплены на противолежащих стенках верхние и нижние ветви двух пар торовых эластичных колец, установленных в каждой из пар одно в другом с угловым смещением в соответствующих вертикальных плоскостях.

Отличием предлагаемого амортизатора от известных конструкций амортизаторов является то, что противолежащие стенки полостей верхней и нижней опорных планок выполнены наклонными наружу на половину углового смещения торовых эластичных колец. В указанных противолежащих стенках полостей верхней и нижней опорных планок выполнены прямоугольные сквозные пазы. Каждое торовое эластичное кольцо выполнено в виде нескольких плотно прижатых друг к другу витков троса малого диаметра и диаметрально закреплено в прямоугольных сквозных пазах стенок полостей верхней и нижней опорных планок с помощью накладок.

Каждое торовое эластичное кольцо одной из пар может быть выполнено меньшего диаметра, чем торовое эластичное кольцо другой пары, на два диаметра троса, а соответствующие им две противолежащие стенки полости верхней опорной планки могут быть размещены ближе друг к другу, чем две другие противолежащие стенки полости верхней опорной планки, на четыре диаметра троса.

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 - 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 с обращенными навстречу друг другу полостями 3 и 4 и упругий элемент, выполненный в виде двух пар торовых эластичных колец 5, 6 и 7, 8. Торовые эластичные кольца в каждой из двух пар 5, 6 и 7, 8 размещены одно в другом с угловым смещением α в соответствующих вертикальных плоскостях (торовое эластичное кольцо 6 в торовом эластичном кольце 5, а торовое эластичное кольцо 8 в торовом эластичном кольце 7).

Величина углового смещения α торовых эластичных колец 5, 6 и 7, 8 в нагруженном весом аппаратуры амортизаторе может быть в пределах от 30 до 60°

Противолежащие стенки 9, 10 и 11, 12 верхней 1 опорной планки, а также противолежащие стенки 13, 14 и 15, 16 нижней 2 опорной планки выполнены наклонными наружу на половину углового смещения α/2 торовых эластичных колец и с прямоугольными сквозными пазами 17 и 18 соответственно в стенках верхней 1 и нижней 2 опорных планок.

Угол наклона α₁ стенок 9, 10 и 11, 12 верхней 1 опорной планки равен углу наклона α₂ стенок 13, 14 и 15, 16 нижней 2 опорной планки (α₁=α₂=α/2).

Каждое торовое эластичное кольцо 5, 6 и 7, 8 выполнено в виде нескольких плотно прижатых друг к другу скобками 19 витков стального троса малого диаметра d=1-2 мм (число ветвей в торовом эластиком кольце z≤3).

На стенках 9, 10 и 11, 12 верхней 1 опорной планки и на стенках 13, 14 и 15, 16 нижней 2 опорной планки размещены цилиндрические поверхности 20 торовых эластичных колец и диаметрально закреплены верхние 21 и нижние 22 ветви торовых эластичных колец с помощью накладок 23.

Концы накладок 23 введены в прямоугольные сквозные пазы 17, 18 и отогнуты навстречу друг другу вдоль наружных поверхностей стенок 9, 10 и 11, 12 верхней 1 опорной планки и стенок 13, 14 и 15, 16 нижней 2 опорной планки (фиг.1, вид по стрелке Б). Такое конструктивное решение существенно упрощает конструкцию амортизатора.

На нижней 2 опорной планке закреплена с помощью полых заклепок 24 разрезная по внутреннему контуру рамка 25 с упором консольных элементов 26 в нижние ветви 22 торовых эластичных колец 5, 6 и 7, 8.

Крепление амортизатора к блоку аппаратуры осуществляется снизу через отверстие 27 в нижней 2 опорной планке с помощью винта М5 или М6, свободно входящего в отверстие 28 верхней 1 опорной планки.

Каждое торовое эластичное кольцо одной из пар, например, 7 и 8 может быть выполнено меньшего диаметра D₁, чем диаметр D₂ торовых эластичных колец пары 5, 6, на два диаметра d троса, то есть D₁=D₂-d.

При этом две противолежащие стенки 11 и 12 полости верхней 1 опорной планки, соответствующие паре 7 и 8 торовых эластичных колец, размещены ближе друг к другу, чем другие противолежащие стенки 9 и 10 верхней 1 опорной планки, на четыре диаметра d троса, то есть B₁=B₂-4d (фиг.2).

Амортизатор (фиг.1 и 2) может быть снабжен винтовой конической пружиной 29, размещенной между верхней 1 и нижней 2 опорными планками по их центру и воспринимающей на себя часть (от 0 до 70%) статического веса аппаратуры, приходящегося на данный амортизатор.

Регулировка высоты Н амортизатора (фиг.1) в случае разброса веса аппаратуры обеспечивается с помощью шайб 30, размещенных между верхней 1 опорной планкой и верхним торцом винтовой конической пружины 29, и консольных элементов 26 рамки 25, которые упираются в нижние 22 ветви торовых эластичных колец 5, 6, 7 и 8.

Амортизатор работает следующим образом (фиг.1-3).

При воздействии динамической нагрузки со стороны носителя, например, вертикальной нагрузки снизу вверх блок аппаратуры смещается вниз относительно основания носителя, деформируя торовые эластичные кольца 5, 6, 7 и 8 и винтовую коническую пружину 29. Материал колец 5, 6, 7 и 8 и пружины 29 испытывает напряжение сжатия, изгиба и кручения, а силовая характеристика Р=f(Y) (фиг.3, кривая III, участок OY₁) имеет незначительный наклон. Здесь мала жесткость как торовых эластичных колец 5, 6, 7 и 8, так и винтовой конической пружины 29 (фиг.3, 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 1 опорной планки и верхними ветвями 21 торовых эластичных колец 5, 6, 7 и 8. При этом исключается из работы часть длины верхних ветвей 21 торовых эластичных колец, что существенно повышает жесткость амортизатора.

Особенностью работы предлагаемого амортизатора является то, что по мере увеличения его деформации сжатия уменьшается величина углового смещения α между торовыми эластичными кольцами с α=30-60° до α=5-10° при сохранении постоянства углов α₁ и α₂ (фиг.1).

При этом происходит закручивание ветвей 21 и 22 торовых эластичных колец 5, 6, 7 и 8, закрепленных накладками 23 на наклонных стенках 9, 10, 11, 12 верхней 1 опорной планки и на стенках 13, 14, 15, 16 нижней 2 опорной планки на угол α₃=(α₁+α₂)-α. В результате существенно растут силы трения (гистерезис), уменьшающие время затухания колебаний и повышающие энергоемкость амортизатора (фиг.3, кривая I, участок Y₁-Y₂, заштрихованная зона).

На участках деформации амортизатора Y₂-Y₃ и Y₃-Y₄ (фиг.3) вертикальная составляющая силы сопротивления торовых эластичных колец 5, 6, 7 и 8 достигает максимального значения и остается практически постоянной (фиг.3, 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 29 на участке силовой характеристики Y₃-Y₄ (фиг.3, кривая III) существенно повышается жесткость амортизатора за счет прогрессивного роста жесткости пружины 29 по мере ее сжатия, что способствует повышению эффективности работы амортизатора при действии ударов и линейных перегрузок.

При отрыве амортизированного блока от основания носителя торовые эластичные кольца 5, 6, 7 и 9 и пружина 29 постепенно разгружаются до момента, когда нижние ветви 22 торовых эластичных колец 5, 6, 7 и 8 входят в контакт с консольными элементами 26 рамки 25.

Характер силовой характеристики амортизатора в этом случае принципиально не отличается от силовой характеристики, приведенной на фиг.3 (кривая III).

Действие горизонтальных (боковых) нагрузок приводит к смещению верхней 1 опорной планки, закрепленной на блоке аппаратуры, относительно нижней 2 опорной планки, закрепленной на основании носителя. При этом включаются в работу торовые эластичные кольца 5, 6, 7 и 8 и винтовая коническая пружина 29. Жесткость амортизатора мала, и виброизоляция амортизируемого блока благоприятна.

По мере увеличения перемещения верхней 1 опорной планки относительно нижней 2 опорной планки выбираются зазоры Δ2 (фиг.2) между верхними 21 ветвями торовых эластичных колец 5, 6, 7 и 8 и стенками 9, 10, 11, 12 верхней 1 опорной планки, что приводит к возрастанию жесткости амортизатора (энергоемкость амортизатора увеличивается).

Такое конструктивное исполнение амортизатора существенно отличается от конструкции известного амортизатора своей простотой в части изготовления и закрепления упругих элементов (торовых эластичных колец), что на 30-40% сокращает затраты на его изготовление. При этом повышается надежность и эффективность работы амортизатора без увеличения его габаритов по сравнению с известным амортизатором.

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.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент на изобретение №1703883, Амортизатор, МПК F 16 F 7/12, публикация 07.01.1992 г., Бюл. №1.

2. Патент на изобретение №2204746, Амортизатор, МПК F 16 F 7/12, публикация 2003 г., Бюл. №14.

Изобретение относится к устройствам для гашения вибраций и ударов и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры в условиях ее эксплуатации на подвижных носителях (преимущественно наземного, авиационного и корабельного транспорта). Амортизатор содержит верхнюю и нижнюю опорные планки с обращенными навстречу друг другу полостями, в которых размещены и диаметрально закреплены на противолежащих стенках верхние и нижние ветви двух пар торовых эластичных колец, установленных в каждой из пар одно в другом с угловым смещением в соответствующих вертикальных плоскостях. Особенностью амортизатора является то, что противолежащие стенки полостей соответственно верхней и нижней опорных планок выполнены наклонными наружу на половину углового смещения торовых эластичных колец. В наклонных противолежащих стенках полостей верхней и нижней опорных планок выполнены прямоугольные сквозные пазы. Каждое торовое эластичное кольцо выполнено в виде нескольких плотно прижатых друг к другу витков троса малого диаметра и диаметрально закреплено в прямоугольных сквозных пазах стенок полостей верхней и нижней опорных планок с помощью накладок. Техническим результатом является упрощение конструкции амортизатора и повышение надежности его работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Амортизатор, содержащий верхнюю и нижнюю опорные планки с обращенными навстречу друг другу полостями, в которых размещены и диаметрально закреплены на противолежащих стенках верхние и нижние ветви двух пар торовых эластичных колец, установленных в каждой из пар одно в другом с угловым смещением в соответствующих вертикальных плоскостях, отличающийся тем, что противолежащие стенки полостей верхней и нижней опорных планок выполнены наклонными наружу на половину углового смещения торовых эластичных колец и с прямоугольными сквозными пазами в них, а каждое торовое эластичное кольцо выполнено в виде нескольких плотно прижатых друг к другу витков троса малого диаметра и диаметрально закреплено в прямоугольных сквозных пазах стенок полостей верхней и нижней опорных планок с помощью накладок.2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что каждое торовое эластичное кольцо одной из пар выполнено меньшего диаметра, чем торовые эластичные кольца другой пары, на два диаметра троса, а соответствующие первой паре торовых эластичных колец две противолежащие стенки полости верхней опорной планки размещены ближе друг к другу, чем две другие противолежащие стенки верхней опорной планки, на четыре диаметра троса.