ТРОСОВЫЙ АМОРТИЗАТОР Российский патент 2017 года по МПК F16F7/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к машиностроению, к устройствам, применяемым для обеспечения нормальной эксплуатации машин и установок в условиях воздействия на них динамических нагрузок. Тросовый амортизатор предназначен для уменьшения и гашения вредных вибраций и колебаний в чувствительных к ним устройств авиационных, морских и наземных систем и оборудования.

Уровень техники

Известен тросовый амортизатор (патент США на изобретение US 5,549,285, F16F 1/36, 27.08.1996), содержащий упругий элемент в виде спирали из стального троса и две прямоугольные металлические пластины со сквозными отверстиями для установки их на витках спирали в диаметрально противоположных точках окружности последней, неразъемное соединение спирали и прямоугольных металлических пластин, выполненное путем прессовки этих пластин инструментом с оконечной частью в форме цилиндра над каждым витком спирали из стального троса с внешней стороны пластин. Увеличение нагрузочных характеристик устройства достигнуто за счет выполнения спирали из стального троса из нескольких секций в двух прямоугольных металлических пластинах без разрыва троса между секциями.

Известен тросовый амортизатор (патент РФ на изобретение RU 2305809 С2, F16F 7/14, F16F 15/04, F16F 11/00, F16F 13/00, 10.09.2007), содержащий упругий элемент в виде спирали из стального троса и две металлические пластины, установленные на витках спирали в диаметрально противоположных точках окружности последней, неразъемное соединение спирали и пластин, выполненное в виде овальных отверстий под трос в пластинах и канавок на пластинах. Увеличение равномерности фиксации троса в пластинах, улучшение весогабаритных характеристик устройства и упрощение технологии изготовления обеспечено путем оптимального выбора наименьшего расстояния овальных отверстий под трос в пластинах, формы и глубины канавок на пластинах по отношению к диаметру троса.

Известен тросовый амортизатор (патент РФ на изобретение RU 2478845 C1, F16F 7/14, 10.04.2013), содержащий упругий элемент в виде витков спирали из стального троса и две пары прямоугольных пластин наружная и внутренняя сторона которых снабжены поперечными пазами для обхвата и фиксирования витков спирали с двух диаметрально противоположных сторон, скрепленных между собой крепежными средствами. Повышение вибрационной защиты и упрощение технологии изготовления тросового амортизатора достигнуто за счет увеличения надежности и равномерности фиксации витков спирали из стального троса в пазах, выполненных только на внутренних пластинах и имеющих форму разорванного по хорде окружности отверстия.

Известен тросовый амортизатор (патент США на изобретение US 6,406,011, F16F 3/00, 18.06.2002), содержащий два расположенных отдельно друг от друга монтажных блока, каждый из которых имеет ряд боковых сквозных отверстий, проходящих через противоположные боковые стенки монтажных блоков, проволочный трос, выполненный в виде отрезка неразрывной спирали и проходящий последовательно через все боковые отверстия монтажных блоков, узлы крепления каждого витка спирали проволочного троса к монтажным блокам, расположенные в центральной части монтажного блока, вблизи части каждого витка спирали проволочного троса, находящейся внутри монтажных блоков, элементы крепления тросового амортизатора к внешним устройствам, размещенные на краях каждого монтажного блока.

Общим существенным недостатком указанных тросовых амортизаторов является ограниченный срок службы при длительном воздействии ударов и сотрясений, при которых стальной трос, резко изгибаясь, интенсивно взаимодействует с кромкой, образованной пересечением боковых сквозных отверстий и боковых поверхностей металлических пластин или монтажных блоков под прямым углом. Это приводит к накоплению усталостных напряжений стального троса, появлению в нем остаточных деформаций и к обрыву троса.

Известен тросовый амортизатор (патент РФ на изобретение RU 2390668 C1, F16F 7/14, 27.05.2010) в котором указанный недостаток устранен. Он содержит упругий элемент в виде стального троса, навитого по спирали, первую и вторую опорные пластины с цилиндрическими отверстиями, оси которых расположены в поперечных плоскостях опорных пластин, причем через эти отверстия пропущены витки упругого элемента. Торцевые фаски отверстий опорных пластин, через которые проходят витки стального каната, выполнены закругленными в виде диффузоров с плавным криволинейным расширением радиуса R, находящегося в диапазоне от четверти до одного диаметра каната. Благодаря такому закруглению обеспечивается плавное радиальное соприкосновение стального троса при его изгибе с закругленной поверхностью торцевых фасок. При этом снижается эффект накопления усталости троса и появления в нем остаточных деформаций.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

В прототипе опорные пластины со стороны наружной горизонтальной плоскости симметрично поперечной оси цилиндрического отверстия под трос выполнены с углублением в виде поперечных пазов, или конусной, цилиндрической, сферической формы. Эти углубления предназначены для фиксации каждого витка троса к опорным пластинам.

С помощью углублений в виде поперечных пазов обеспечивается фиксация троса в опорной пластине на более протяженном участке по сравнению с углублениями конусной, цилиндрической, сферической формы и, как следствие, более прочное и надежное крепление троса. Однако в прототипе поперечные пазы выполнены в опорных пластинах по всей их ширине. При этом образуется острая режущая кромка в пересечении поперечных пазов и криволинейной поверхности плавно расширяющихся торцевых фасок отверстий в опорных пластинах (см. позиции F и G Фиг. 2 прототипа). При движении троса вверх он может упираться в эту острую режущую кромку, что может привести при продолжительной эксплуатации к накоплению усталостных напряжений троса, появлению в нем остаточных деформаций и даже к обрыву троса. В случае, когда материал опорной пластины, например алюминий, мягче стального проволочного троса, трос будет разбивать опорные пластины. Это может привести к неравномерному износу, неравномерной нагрузке на разные витки спирали троса, и, как следствие, к нестабильности параметров в процессе эксплуатации и даже к разрушению опорных пластин тросового амортизатора. В случае, если материал опорной пластины, например нержавеющая сталь, сравним по прочности со стальным проволочным тросом, то это может привести к постепенному перетиранию троса, ухудшению параметров амортизатора и его поломке.

Сущность изобретения

Целью изобретения является повышения срока службы и сохранения высокой стабильности характеристик тросового амортизатора во время продолжительной эксплуатации.

Указанная цель достигается за счет того, что в тросовом амортизаторе, содержащем два расположенных отдельно друг от друга опорных элемента, каждый из которых имеет ряд боковых сквозных отверстий, проходящих через противоположные боковые стенки опорных элементов; проволочный трос, проходящий последовательно все боковые отверстия обоих опорных элементов, выполненный в виде отрезка неразрывной спирали; элементы крепления тросового амортизатора к внешним устройствам, размещенные на каждом опорном элементе; торцевые фаски боковых сквозных отверстий в опорных элементах с обеих сторон выполненные закругленными в виде поверхности с плавным криволинейным расширением; среднюю цилиндрическую часть боковых сквозных отверстий в опорных элементах с обеих ее сторон сопряженную с закругленными плавно расширяющимися торцевыми фасками; узлы крепления каждого витка спирали проволочного троса к обоим опорным элементам, расположенные в центральной части опорных элементов вблизи части каждого витка спирали проволочного троса, находящейся внутри опорных элементов, выполненные в виде углублений на поверхности опорных элементов, образованных в результате прессовки специальным инструментом с определенной формой поперечного сечения для обхвата и фиксирования витков; узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах, представляющих собой восьмиугольники с попарно одинаковыми противоположными сторонами, расположенными вдоль и поперек относительно продольных и поперечных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах и симметрично относительно этих осей, причем длина двух одинаковых сторон восьмиугольника, расположенных вдоль продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах, превышает длину двух других одинаковых сторон восьмиугольника, расположенных поперек продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах; углубления в опорных элементах выполнены с переменной глубиной, ограниченной снизу плоским центральным участком углубления, параллельным внешней поверхности опорных элементов и представляющим собой по форме прямоугольник, и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками, расположенными под острыми углами относительно внешней поверхности опорных элементов, и представляющими собой по форме трапеции; длина плоского центрального участка углубления выполнена не превышающей длины средней цилиндрической части боковых сквозных отверстий в опорных элементах.

В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах только с наружных сторон опорных элементов.

В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах только с внутренних сторон опорных элементов.

В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах как с наружных, так и внутренних сторон опорных элементов.

В тросовом амортизаторе расстояние между двумя параллельными между собой гранями восьмиугольника, расположенными вдоль продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах составляет от 0,4 до 1,2 диаметра проволочного троса.

В тросовом амортизаторе расстояние между двумя параллельными между собой гранями восьмиугольника, расположенными перпендикулярно продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах составляет от 2 до 10 диаметров проволочного троса.

В тросовом амортизаторе в углублениях в опорных элементах расстояние между плоским центральным участком углубления и поверхностью опорных элементов составляет от 0,2 до 1,0 диаметра троса.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения со ссылками на прилагаемых чертежах (Фигура 1, 2 и 3), на которых изображены общий вид тросового амортизатора (Фигура 1), поперечное сечение опорного элемента тросового амортизатора вдоль продольной оси витка спирали, проходящего в опорном элемента в области узлов крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам (Фигура 2) и вид сверху на углубление в опорных элементах узлов крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам (Фигура 3).

Осуществление изобретения

Тросовый амортизатор 1 (Фигура 1) содержит два расположенных отдельно друг от друга опорных элемента 2 и 3, каждый из которых имеет ряд боковых сквозных отверстий 4, проходящих через противоположные боковые стенки опорных элементов 2 и 3, проволочный трос 5, проходящий последовательно все боковые отверстия 4 опорных элементов 2 и 3, выполненный в виде отрезка неразрывной спирали, элементы крепления тросового амортизатора к внешним устройствам 6, размещенные на каждом опорном элементе 2 и 3, торцевые фаски 7 (Фигура 1 и Фигура 2) боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3 с обеих сторон выполненные закругленными в виде поверхности с плавным криволинейным расширением, среднюю цилиндрическую часть 8 боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3, с обеих ее сторон сопряженную с закругленными плавно расширяющимися торцевыми фасками 7, узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений 9 в опорных элементах, представляющих собой восьмиугольники 10 (Фигура 3) с попарно одинаковыми противоположными сторонами 11 и 12, расположенными вдоль и поперек относительно продольных и поперечных осей боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3 и симметрично относительно этих осей, причем длина двух одинаковых противоположных сторон 11 восьмиугольника 10, расположенных вдоль продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах, превышает длину двух других одинаковых противоположных сторон 12 восьмиугольника 10, расположенных поперек продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах. Углубления 9 (Фигура 2) в опорных элементах 2 и 3 выполнены с переменной глубиной, ограниченной снизу плоским центральным участком углубления 13, параллельным внешней поверхности опорных элементов 14 и представляющим собой по форме прямоугольник, и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками 15 и 16, расположенными под острыми углами относительно внешней поверхности 14 опорных элементов 2 и 3, и представляющими собой по форме трапеции. Длина плоского центрального участка 13 углубления 9 выполнена не превышающей длины средней цилиндрической части 8 боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3.

В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах 2 и 3 только с наружных сторон опорных элементов.

В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам 2 и 3 выполнены в виде углублений в опорных элементах только с внутренних сторон опорных элементов.

В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам 2 и 3 выполнены в виде углублений в опорных элементах как с наружных, так и внутренних сторон опорных элементов.

В тросовом амортизаторе расстояние между двумя одинаковыми противоположными сторонами 11 восьмиугольника 10, расположенными вдоль продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах, составляет от 0,4 до 1,2 диаметра проволочного троса (Фигура 3).

В тросовом амортизаторе расстояние между двумя одинаковыми противоположными сторонами 12 восьмиугольника 10, расположенными перпендикулярно продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах, составляет от 2 до 10 диаметров проволочного троса (Фиг. 3).

В тросовом амортизаторе в углублениях в опорных элементах расстояние между плоским центральным участком 13 углубления и поверхностью 14 опорных элементов 2 и 3 составляет от 0,2 до 1,0 диаметра троса.

Повышение срока службы и сохранения высокой стабильности характеристик тросового амортизатора во время продолжительной эксплуатации по сравнению с прототипом достигается за счет выполнения узлов крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам в виде углублений в опорных элементах, представляющих собой восьмиугольники с попарно одинаковыми противоположными сторонами, расположенными вдоль и поперек относительно продольных и поперечных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах и симметрично относительно этих осей, с переменной глубиной, ограниченной снизу плоским центральным участком углубления, параллельным внешней поверхности опорных элементов и представляющим собой по форме прямоугольник, и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками, расположенными под острыми углами относительно внешней поверхности опорных элементов, и представляющими собой по форме трапеции.

Такое углубление обеспечивает прочное и надежное крепление витков троса к опорным элементам на протяжении всей длины центрального цилиндрического участка боковых сквозных отверстий в опорных элементах и отсутствие деформации или повреждения поверхности торцевых фасок с плавным криволинейным расширением в широком диапазоне значений технических параметров тросового амортизатора и режимов его эксплуатации. Это достигается за счет выбора соответствующих размеров и глубины расположения центрального плоского центрального участка углубления и углов наклона примыкающих к нему наклонных боковых плоских участков, расположенных под острыми углами относительно внешней поверхности опорных элементов, представляющих собой по форме трапеции, а также за счет выбора размеров верхнего основания трапеции, находящегося на внешней поверхности опорных элементов. Таким образом сохраняется преимущество прототипа по сравнению с аналогами и устраняется его недостаток.

Промышленная применимость

Изобретение предназначено для использования в машиностроении, в устройствах, применяемых для обеспечения нормальной эксплуатации машин и установок в условиях воздействия на них динамических нагрузок. Тросовый амортизатор предназначен для уменьшения и гашения вредных вибраций и колебаний в чувствительных к ним устройств авиационных, морских и наземных систем и оборудования.

Все технические составные элементы тросового амортизатора, применение которых предусмотрено изобретением, разрабатываются и выпускаются как отечественными промышленными предприятиями, так и ведущими компаниями в зарубежных странах.

Предусмотренное изобретением взаимодействие средств реализуется в известных процессах различного назначения в области машиностроения. В процессе изготовления тросового амортизатора и всех его составных элементов может быть использовано типовое, стандартное промышленное оборудование, известные материалы и комплектующие изделия.

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит два опорных элемента с боковыми сквозными отверстиями, через которые последовательно проходит проволочный трос. Торцевые фаски боковых отверстий выполнены закругленными. Узлы крепления каждого витка спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений на поверхности опорных элементов, образованных в результате прессовки. Углубления представляют собой восьмиугольники с одинаковыми противоположными сторонами. Углубления ограничены снизу плоским центральным прямоугольным участком и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками в форме трапеции. Достигается повышение срока службы и сохранение высокой стабильности характеристик амортизатора во время продолжительной эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тросовый амортизатор, содержащий

- два расположенных отдельно друг от друга опорных элемента, каждый из которых имеет ряд боковых сквозных отверстий, проходящих через противоположные боковые стенки опорных элементов,

- проволочный трос, проходящий последовательно все боковые отверстия обоих опорных элементов, выполненный в виде отрезка неразрывной спирали,

- элементы крепления тросового амортизатора к внешним устройствам, размещенные на каждом опорном элементе,

- торцевые фаски боковых сквозных отверстий в опорных элементах с обеих сторон, выполненные закругленными в виде поверхности с плавным криволинейным расширением,

- среднюю цилиндрическую часть боковых сквозных отверстий в опорных элементах, с обеих ее сторон сопряженную с закругленными плавно расширяющимися торцевыми фасками,

- узлы крепления каждого витка спирали проволочного троса к обоим опорным элементам, расположенные в центральной части опорных элементов вблизи части каждого витка спирали проволочного троса, находящейся внутри опорных элементов, выполненные в виде углублений на поверхности опорных элементов, образованных в результате прессовки специальным инструментом с определенной формой поперечного сечения для обхвата и фиксирования витков,

отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы и сохранения высокой стабильности характеристик во время продолжительной эксплуатации,

- узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах, представляющих собой восьмиугольники с попарно одинаковыми противоположными сторонами, расположенными вдоль и поперек относительно продольных и поперечных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах и симметрично относительно этих осей, причем длина двух одинаковых сторон восьмиугольника, расположенных вдоль продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах, превышает длину двух других одинаковых сторон восьмиугольника, расположенных поперек продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах,

- углубления в опорных элементах выполнены с переменной глубиной, ограниченной снизу плоским центральным участком углубления, параллельным внешней поверхности опорных элементов и представляющим собой по форме прямоугольник, и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками, расположенными под острыми углами относительно внешней поверхности опорных элементов, и представляющими собой по форме трапеции,

- длина плоского центрального участка углубления выполнена не превышающей длины средней цилиндрической части боковых сквозных отверстий в опорных элементах.

2. Тросовый амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах только с наружных сторон опорных элементов.

3. Тросовый амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах только с внутренних сторон опорных элементов.

4. Тросовый амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах как с наружных, так и внутренних сторон опорных элементов.

5. Тросовый амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между двумя одинаковыми противоположными сторонами восьмиугольника, расположенными вдоль продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах, составляет от 0,4 до 1,2 диаметра проволочного троса.

6. Тросовый амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между двумя одинаковыми противоположными сторонами восьмиугольника, расположенными перпендикулярно продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах, составляет от 2 до 10 диаметров проволочного троса.

7. Тросовый амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что в углублениях в опорных элементах расстояние между плоским центральным участком углубления и поверхностью опорных элементов составляет от 0,2 до 1,0 диаметра троса.