АМОРТИЗАТОР ПРУЖИННЫЙ ДЕМПФИРОВАННЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ С ОГРАНИЧЕНИЕМ ХОДА Российский патент 2013 года по МПК F16F3/04 F16F15/67 

Предлагаемое устройство относится к области механики движения и может быть использовано для упругого закрепления оборудования, приборов на кораблях, а также в других отраслях техники, где предъявляются повышенные требования к вибрационной и противоударной эффективности защиты оборудования от внешних вибраций и ударов при ограниченном смещении оборудования относительно фундаментных конструкций, а также нераспространения собственных звуковых вибраций оборудования на фундамент.

В настоящее время в амортизирующих креплениях главных и основных вспомогательных судовых энергетических установок широкое применение находят амортизирующие конструкции с резинокордными оболочками (РКО) [5].

Растущие требования к надежности и долговечности судовых энергетических установок (включая и амортизирующие конструкции) обуславливают поиск новых видов амортизирующих конструкций.

Известен пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом [6], содержащий спиральную цилиндрическую пружину, демпфирующий элемент из стального каната, навитый по спирали на проволоку этой пружины, дополнительный демпфирующий элемент стального каната и средство оконцовки демпфирующего элемента. В конструкции виброизолятора применен дополнительный демпфирующий элемент, выполненный в виде оболочки основного элемента, что направлено на увеличение коэффициента демпфирования виброизолятора. Основным недостатком данных виброизоляторов является отсутствие защиты от срыва оборудования, а также большой необходимый диаметр проволоки пружины при значительных массо-габаритных показателях оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому амортизатору пружинному демпфированному комбинированному (АПДК) является сборный резинометаллический амортизатор с осевым ограничителем АРМОО [2], который не обеспечивает низкую резонансную частоту оборудования на них, что важно для крепления низкооборотных главных и основных вспомогательных судовых энергетических установок. Кроме того, недостатком резинометаллического амортизатора является зависимость упругих характеристик от температуры и состава окружающего воздуха.

Предлагаемая конструкция амортизатора АПДК позволяет обеспечить надежное упругое крепление судовых энергетических установок в диапазоне температур от минус 50 до плюс 100°C, а также в парах и при непосредственном попадании всех видов топлива, масел, хлористого натрия, смеси изооктана и толуола, в условиях радиоактивного и ультрафиолетового облучения.

Предлагаемый амортизатор обеспечивает защиту оборудования от срыва и способен выдерживать без потери работоспособности кратковременное, вызванное действием ударного сотрясения, пятикратное ударное деформирование на величину свободного хода.

На фиг. представлена конструкция амортизатора АПДК.

Амортизатор состоит из опорной пластины 10, верхней 3 и нижней 11 пластин, пружины сжатия 6, пружины растяжения 9, стойки 13, осевого демпфера-ограничителя 12, радиального демпфера-ограничителя 8, радиального демпфера-ограничителя 14, стержня 7, накладок 4, болтов 5, гаек 1 и 15.

Амортизатор АПДК может крепиться к фундаменту 16 через кронштейны, либо опорная пластина крепится к фундаменту, имеющему углубление для нижней части амортизатора, непосредственно. Лапа оборудования 2 крепится на стержень амортизатора гайкой 1.

Пружины сжатия и растяжения различаются шагом навивки. У пружины сжатия шаг больше на величину деформации под номинальной нагрузкой, а у пружины растяжения шаг меньше расчетного на ту же величину, в результате чего под нагрузкой шаг пружин выравнивается, и величина свободного хода оборудования вверх и вниз по оси 0Z становится равной. Тангенциальное напряжение при этом не будет превышено, так как пружины рассчитаны на нагрузки в 2,5-3 раза превышающие номинальные.

Важным преимуществом амортизатора АПДК перед известными [1], [6] является перераспределение напряжений на обе пружины одновременно по всем направлениям воздействующих сил, в результате чего пружины изготавливаются из проволоки меньшего диаметра по сравнению с пружинными амортизаторами, в которых пружины работают только на сжатие, либо на растяжение при одной и той же нагрузке.

Поскольку пружины сжатия и растяжения работают в разных режимах нагружения, резонансные частоты их не полностью совпадают, благодаря чему коэффициент динамичности снижается, и коэффициент демпфирования растет до значений от 0,05 до 0,07.

Для повышения коэффициента демпфирования на пружины наносится оловянно-свинцовое покрытие, толщина которого обеспечивает значение коэффициента демпфирования от 0,1 до 0,25. Особенность оловянно-свинцового покрытия в том, что не замечена зависимость величины неупругого сопротивления от амплитуды деформирования пружин, в то время как покрытие полимерными материалами неэффективно при малых деформациях [1], [3], [4].

Оборудование и пружины амортизатора защищены от разрушения и срыва с фундамента, как в осевом, так и в радиальном направлениях благодаря наличию стержня и пластин, а также демпфирующих ограничителей хода из прессованных пружинок, навитых из нержавеющей стальной проволоки.

Литература

1. Виброизолятор ВИ. Технические условия. ВК.30424200ТУ.

2. Сборный резинометаллический амортизатор с осевым ограничителем АРМОО. Патент РФ на изобретение №2358167 МПК F16F 7/00, F16F 13/04, B63H 21/30, БИПМ №16, 10.06.2009 г.

3. Справочник по динамике сооружений. Под ред. проф. Б.Г. Коренева и И.М. Рабиновича. - М.: Стройиздат. - 1974 г.

4. В.М. Чернышев. Демпфирование колебаний механических систем покрытиями из полимерных материалов. М.: Наука. - 2004 г.

5. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование. Справочник под общей ред. С.В. Белова. Москва. «Машиностроение». - 1989 г

6. Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом. Патент РФ на изобретение №2370687, МПК F16F 7/14, БИПМ №29, 20.10.2009 г.

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит одновитковую пружину сжатия, одновитковую пружину растяжения, стержень, опорную пластину, верхнюю и нижнюю пластины, жестко закрепленные на стержне, радиальный и осевой демпферы-ограничители хода, гайки, накладки, закрепляющие концы пружин, стойку, болты. Пружина сжатия навивается с шагом, большим расчетного на величину деформации под номинальной нагрузкой, а пружина растяжения - с шагом, меньшим на соответствующую величину. На пружины нанесено демпфирующее оловянно-свинцовое покрытие. Достигается повышение надежности крепления оборудования к фундаменту, а также возможность работы амортизатора в широком диапазоне температур и агрессивных средах. 1 ил.

Амортизатор пружинный демпфированный комбинированный с ограничением хода, содержащий одновитковую пружину сжатия, одновитковую пружину растяжения, стержень, опорную пластину, верхнюю и нижнюю пластины, жестко закрепленные на стержне, радиальный и осевой демпферы-ограничители хода, гайки, накладки, закрепляющие концы пружин, стойку, болты, отличающийся тем, что пружина сжатия навивается с шагом, большим расчетного на величину деформации под номинальной нагрузкой, а пружина растяжения навивается с шагом, меньшим на соответствующую величину, при этом на пружины нанесено демпфирующее оловянно-свинцовое покрытие.