АМОРТИЗАЦИОННАЯ ПЛАТФОРМА Российский патент 2013 года по МПК F16F7/14 

Изобретение относится к области защиты объектов различного назначения (космических аппаратов, двигателей, приборов и других изделий) от воздействия динамических нагрузок. Изобретение может быть успешно применено в любой области техники с учетом конструктивных особенностей виброизолируемых объектов. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе воздействия динамических нагрузок на изделие, например, при его хранении в зоне сейсмической активности или транспортировании, амортизационная платформа уменьшает действие динамических нагрузок на объект до допустимого уровня.

Известно амортизирующее устройство по патенту России RU №2050712, состоящее из основания и платформы, соединенных между собой шарниром в виде двух сопряженных роликов.

Недостатком такого амортизирующего устройства является то, что оно требует дополнительного пространства для защиты объекта от воздействия динамических нагрузок, сложного конструктивного исполнения с применением эластичного материала (резины), что понижает его стойкость к температурным воздействиям, агрессивным средам, соответственно это влияет на эксплуатационную надежность всей конструкции. Также не указаны пределы массы объекта, при которых возможна эффективная работа амортизирующего устройства.

Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности признаков и достигаемому результату является виброизолирующий пол транспортного средства, состоящий из каркаса с настилом и связывающего каркас со звукоизолирующей кабиной оператора амортизирующего устройства, которое выполнено с маятниковым подвесом, по патенту России RU №2400385 (прототип).

Недостатками прототипа являются высокие массогабаритные характеристики, небольшой срок эксплуатации из-за использования в конструкции амортизирующего устройства металлической путанки, и не указаны технические характеристики, в связи с этим нет четкого представления об эффективности конструкции в целом.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения защиты объекта от динамических нагрузок по трем взаимно перпендикулярным направлениям (координатные оси x, y, z) и от поворотных (крутильных) колебаний.

Цель достигается за счет того, что:

- не менее трех тросовых амортизаторов расположены по периметру конструкции амортизационной платформы равномерно или (и) симметрично двум взаимно перпендикулярным осям с точкой их пересечения в центре масс приборной рамы;

- форма основания конструктивно повторяет форму приборной рамы;

- конструктивное исполнение амортизационной платформы позволяет каждый тросовый амортизатор закрепить на приборной раме и основании таким образом, что угол между плоскостью, проходящей через точки крепления амортизатора, и вертикалью равен 45° (135°);

- на приборной раме и основании предусмотрены дополнительные посадочные места под крепление тросовых амортизаторов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - конструктивное исполнение амортизационной платформы и ее основные элементы (вид сверху);

на фиг.2 - конструктивное исполнение амортизационной платформы и ее основные элементы (вид сбоку);

на фиг.3 - конструктивное исполнение ограничителя и его основные элементы;

на фиг.4 - конструктивное исполнение тросового амортизатора (вид сбоку);

на фиг.5 - конструктивное исполнение тросового амортизатора и его основные элементы;

на фиг.6 - практическое применение амортизационной платформы.

Амортизационная платформа состоит из трех элементов - основания 1, приборной рамы 2 и тросовых амортизаторов 3 и 4, при этом форма основания 1 конструктивно повторяет форму приборной рамы 2.

Основание 1 является силовым элементом конструкции и может быть выполнено в различном конструктивном исполнении (прямоугольной, круглой или другой формы) и из различного материала (предпочтительнее стальной прокат). Основание 1 предназначено для закрепления на нем приборной рамы 2 посредством тросовых амортизаторов 3 и 4, которые в свою очередь закреплены крепежными элементами через посадочные места, предусмотренные в конструкции основания 1 и приборной рамы 2 между их боковыми поверхностями.

Приборная рама 2 представляет собой конструкцию, которая может быть выполнена в различном конструктивном исполнении (прямоугольной, круглой или другой формы) и из различного материала (предпочтительнее стальной прокат). Приборная рама 2 предназначена для крепления на ней изделия. Для точного позиционирования изделия на приборной раме 2 предусмотрены как минимум два штифта-ловителя 5. Для уменьшения возможных ударных нагрузок, вызванных касанием приборной рамы 2 о корпус основания 1 (при больших амплитудах колебаний объекта, например, в процессе транспортирования), а также для ограничения вертикальных перемещений приборной рамы 2, по периметру основания 1 закреплены ограничители 6, например, равномерно или (и) симметрично двум взаимно перпендикулярным осям с точкой их пересечения в центре масс приборной рамы 2. В местах возможного контакта приборной рамы 2 с ограничителями 6 на поверхностях ограничителей 6 закреплены резиновые пластины 7 для гашения удара.

В конструкции основания 1 и приборной рамы 2 предусмотрены дополнительные посадочные места для закрепления дополнительных тросовых амортизаторов, при необходимости, с целью увеличения несущей способности амортизационной платформы.

Тросовые амортизаторы 3 и 4 предназначены для гашения вибрации и ударных нагрузок. Тросовые амортизаторы 3 и 4 представляют собой сборно-разборную конструкцию, состоящую из упругого элемента в виде спирали из непрерывного стального троса 8, четырех стальных пластин (внутренних 9 и внешних 10) с выемками под трос 8, предназначенных для плотного обжатия навитого троса 8. Трос 8 проходит через выемки внутренних пластин 9, при этом пластины располагаются в диаметрально противоположных точках окружности спирали, и плотно поджимается внешними пластинами 10 с помощью винтов 11. Также в конструкции тросовых амортизаторов 3 и 4 предусмотрены шпильки 12, предназначенные для закрепления тросового амортизатора на поверхности приборной рамы 2 и основания 1.

Тросовый амортизатор 3 является зеркальным отражением тросового амортизатора 4, тем самым их конструктивным отличием является направление витков троса 8.

Тросовые амортизаторы 3 и 4 выбраны в качестве упругого элемента в связи с рядом преимуществ в сравнении с другими видами амортизаторов, главными из которых являются:

- в тросовых амортизаторах 3 и 4 происходит более эффективное демпфирование динамической нагрузки;

- тросовые амортизаторы 3 и 4 имеют меньшие массогабаритные характеристики;

- тросовые амортизаторы 3 и 4 не требуют профилактических мероприятий в течение всего срока эксплуатации;

- тросовые амортизаторы 3 и 4 имеют относительно низкую стоимость.

Также необходимо отметить то, что трос 8 амортизатора имеет круглое сечение, благодаря этому он способен воспринимать большую нагрузку на единицу веса.

Также конструктивной особенностью амортизационной платформы является то, что ее исполнение позволяет закрепить тросовые амортизаторы 3 и 4 на приборной раме 2 и основании 1 таким образом, что угол между плоскостью, проходящей через точки крепления амортизатора, и вертикалью равен 45° (135°). Данное закрепление амортизаторов увеличивает эффективность демпфирования динамической нагрузки, особенно в горизонтальном направлении, за счет увеличения рабочей области троса 8 амортизаторов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение защиты объекта от динамических воздействий по трем взаимно перпендикулярным направлениям (координатные оси x, y, z), от воздействия поворотных (крутильных) колебаний с возможными минимальными габаритными размерами конструкции амортизационной платформы.

В основе работы амортизационной платформы заложена идея гашения динамической нагрузки за счет рассеяния энергии колебаний объекта благодаря взаимному проскальзыванию проволочек с трением при деформировании тросов 8 амортизаторов.

Практически это выражается в следующем: защищаемый объект закрепляют на приборной раме 2 и подвергают динамическому воздействию, передаваемому через основание 1. В этот момент вступают в работу тросовые амортизаторы 3 и 4, которые гасят вибрацию и ударные нагрузки за счет деформирования троса 8, накапливая энергию колебаний, выполняющих функцию своеобразного фильтра колебаний. При значительной перегрузке трос 8 сгибается, однако при снятии перегрузки трос 8 возвращается в первоначальное положение без остаточной деформации. Происходит рассеяние энергии колебаний объекта, и тем самым амортизационная платформа компенсирует и распределяет действие сил по всей поверхности тросовых амортизаторов 3 и 4, препятствуя распространению и передаче вибрационной и ударной волны на приборную раму 2, на которой закреплен объект.

В случае действия пиковых ударных нагрузок, что сопровождается касанием приборной рамы 2 о корпус основания 1 как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, в работу вступают ограничители 6, расположенные равномерно или (и) симметрично двум взаимно перпендикулярным осям с точкой их пересечения в центре приборной рамы 2. Резиновые пластины 7, закрепленные на контактирующей поверхности ограничителей 6 с приборной рамой 2, гасят удар в момент контакта приборной рамы 2 с ограничителями 6.

Рассмотрим практическое применение конструкции амортизационной платформы, при ее минимальных габаритных размерах, в транспортном контейнере, предназначенном для транспортирования космического аппарата массой 550 кг (фиг.6). С целью восприятия заданной механической нагрузки в амортизационной платформе установлено 8 тросовых амортизаторов с диаметром троса 9,5 мм, с учетом их фактической несущей способности 250 кг.

Фактическая несущая способность тросового амортизатора определяется по формуле:

,

где P_max - вертикальная нагрузка, прикладываемая к тросовому амортизатору до момента соприкосновения его внутренних пластин.

Отличительными особенностями амортизационной платформы, отработанной в производстве, является то, что форма основания 1 конструктивно повторяет форму приборной рамы 2 и в ее конструкции выполнено симметричное расположение тросовых амортизаторов 3 и 4 (по два с каждой боковой стороны амортизационной платформы, удаленные на равное расстояние относительно центра конструкции, чередующиеся через один со своим направлением витков троса по периметру конструкции), что обеспечивает компенсацию и равномерное распределение динамического воздействия по тросовым амортизаторам. Также конструктивной особенностью амортизационной платформы является то, что ее исполнение позволяет закрепить тросовые амортизаторы 3 и 4 на приборной раме 2 и основании 1 таким образом, что угол между плоскостью, проходящей через точки крепления амортизатора, равен 45° (135°) относительно вертикальной оси для более эффективного демпфирования динамической нагрузки в вертикальном и горизонтальном направлении, за счет увеличения рабочей области троса 8 амортизаторов. Тросовый амортизатор 3 является зеркальным отражением тросового амортизатора 4, тем самым их конструктивным отличием является направление витков троса 8. Для более четкого понимания конструкции амортизационной платформы на фиг.5 представлен главный вид тросового амортизатора, являющегося тросовым амортизатором 4.

Учитывая конструктивное исполнение амортизационной платформы, варьируя диаметр троса и количество тросовых амортизаторов, зависящее от количества предусмотренных посадочных мест в конструкции, теоретически можно обеспечить практически любую несущую способность амортизационной платформы.

Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством объекта от динамических воздействий, а также простым и надежным в эксплуатации.

Изобретение относится к области защиты объектов от воздействия динамических нагрузок. Амортизационная платформа содержит основание, опорную поверхность и упругие элементы. Опорная поверхность выполнена в форме рамы, повторяющей форму основания. В качестве упругих элементов использованы тросовые амортизаторы с элементами крепления. Тросовые амортизаторы установлены в посадочных местах между боковыми поверхностями основания и рамы. Угол между плоскостью, проходящей через элементы крепления, и вертикалью равен 45° (135°). При расположении тросовых амортизаторов по периметру конструкции соблюдено разнонаправленное направление витков амортизаторов. Достигается обеспечение защиты объекта от динамических нагрузок по трем взаимно перпендикулярным направлениям и от крутильных колебаний. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Амортизационная платформа, содержащая основание, опорную поверхность и упругие элементы, отличающаяся тем, что опорная поверхность выполнена в форме рамы, повторяющей форму основания, а в качестве упругих элементов использованы тросовые амортизаторы с элементами крепления, установленные в посадочных местах между боковыми поверхностями основания и рамы, причем угол между плоскостью, проходящей через элементы крепления, и вертикалью равен 45° (135°), а при расположении тросовых амортизаторов по периметру конструкции соблюдено разнонаправленное направление витков амортизаторов.

2. Амортизационная платформа по п.1, отличающаяся тем, что на раме и основании предусмотрены дополнительные посадочные места.