ПЛАСТИНЧАТЫЙ АМОРТИЗАТОР ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИЗДЕЛИЙ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ УДАРНОЙ НАГРУЗКЕ Российский патент 2024 года по МПК F16F7/12 F16F7/08 G01M7/02 

Изобретение относится к средствам виброизоляции технических средств различных объектов техники, в том числе, на этапе испытаний на стойкость к воздействию сейсмического удара изделий.

Известно устройство для снижения действия импульса ускорений сейсмического удара на технические средства объектов техники, которое выполнено в виде двух сваренных из листовой стали скоб, образующих упругопластическую раму с П-образными полками и встроенными между ними тросовыми виброизоляторами. При использовании устройства требуется подбирать жесткость полок рамы, исходя из амплитуды ускорений сесмического удара (см. патент РФ №182479, МПК Е04Р 9/02, опубл. 2018 г.).

Недостатками такого устройства является необходимость изготовления достаточно сложной конструкции упругопластической рамы с контуром, повторяющим контур основания амортизируемого изделия, что требует изготавливать упругопластическую раму индивидуально под каждое амортизируемое изделие и не позволяет ее унифицировать, т.е. для каждого изделия необходимо экспериментально подбирать толщину пластин скоб, размеры их полок, расположение отверстий для крепления самого изделия и тросового амортизатора и нижней полки упругопластической рамы к месту установки на объекте, а также экспериментально подбирать оптимальную жесткость тросового амортизатора, в том числе, чтобы устранить возможность резонанса. Эффект снижения амплитуды импульса ускорений сейсмического удара в этом устройстве зависит от направления воздействия (оси воздействия) динамической нагрузки и не превышает 20-50%, что недостаточно, особенно, для защиты электротехнического оборудования.

Известен пластинчатый амортизатор, состоящий из отдельных скоб П-образной формы, устанавливаемых под узлы крепления изделия, выполненных из нескольких пластин листовой стали и соединенных в единую конструкцию с помощью болтового соединения в центре вертикали скобы и шайбы прямоугольной формы, повторяющей очертание вертикальной полки внутренней пластины, при этом высота сечения полки скобы при условии, что ширина ее задается из конструктивных соображений и равна в, определяется расчетом по предлагаемой формуле, учитывающей массу изделия, материал и число пластин, а также их толщину (см. патент РФ №204812, МПК F16F 7/12, опубл. 2021 г.).

Недостатками данного устройства являются различная жесткость амортизатора по различным направлениям воздействия сейсмического удара, что не позволяет получить одинаковое снижение амплитуды импульса ускорений сейсмического удара на защищаемом изделии по трем взаимно перпендикулярным направлениям воздействия, как это требуется при испытании технических средств специального объекта по ГОСТ Р В 2039.304-98 и ГОСТ Р В 20.57.305-98, а также ограниченная площадь устройства в месте перехода от горизонтальных полок к вертикальной, которая подвергается пластической деформации, рассеивающей энергию динамической нагрузки, и слабое влияние трения между пластинами, за счет которого также рассеивается энергия динамической нагрузки, так как движение пластин ограничено болтовыми соединениями в центре вертикальной полки и в обеих горизонтальных полках.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является максимальное снижение амплитуды ускорения при сейсмической ударной нагрузке на защищаемое изделие по всем трем взаимно перпендикулярным осям воздействия с использованием амортизатора под любые основания изделий.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в пластинчатом амортизаторе для защиты изделий при сейсмической ударной нагрузке, содержащем скобу заданной конфигурации, полученную за счет изгиба, состоящую из ряда слоев скрепленных между собой металлических пластин одинаковой толщины, согласно изобретению скоба снабжена дополнительными слоями, каждый из которых содержит вставку с шайбой, выполненные из высокодемпфирующего сплава и размещенные в слое между металлическими пластинами, повторяя общую конфигурацию, имеющую три участка, а именно наклонный линейный участок, переходящий в верхнюю и нижнюю горизонтальные опоры, в которых предусмотрены отверстия под элементы крепления, при этом шайбы размещены в соответствующем слое верхней опоры, а вставки - в том же слое наклонной линейной части и нижней опоры, причем упомянутые вставки и шайбы имеют между собой зазор в зоне изгиба.

На решение поставленной технической задачи направлено то, что число n пластин в скобе определяется по формуле:

где

m - часть массы защищаемого изделия, опирающегося на амортизатор;

А - амплитуда импульса ускорений, принимается в пять раз меньшей, чем амплитуда воздействующего (испытательного) импульса за счет работы амортизатора;

[σ_у] - предел упругости материала пластин из высокодемпфирующего сплава, близкого к пределу упругости листовой стали;

t - толщина одной пластины при условии, что все пластины имеют одинаковую ширину b;

l - линейная часть пластин из высокодемпфирующего сплава;

α - угол между линейной частью и основанием, причем число n пластин является нечетным числом, а прочность болта крепления скобы в основаниях определяется по значению нагрузки, равной Р=m×А.

На решение поставленной технической задачи направлено также и то, что в качестве высокодемпфирующего сплава вставок и шайб используют сплав марки 01ЮТ.

Также на решение технической задачи направлено и то, что зазор между вставками и шайбами назначен равным толщине t пластин.

Поставленная техническая задача решается благодаря использованию амортизатора в виде многослойной упругой скобы, содержащей дополнительно ряд пластин из высокодемпфирующего сплава, а также зазор между их составными частями - вставками и шайбами. В результате амортизатор рассеивает энергию ударных нагрузок по трем взаимно перпендикулярным направлениям, снижая воздействие вибраций на изделие.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен амортизатор в разрезе; на фиг.2 - дан вид А на фиг.1.

На чертеже приняты следующие обозначения:

l - линейная часть пластин из высокодемпфирующего сплава;

b - ширина пластин листовой стали;

α - угол между линейной частью и основанием.

Пластинчатый амортизатор для защиты изделий при сейсмической ударной нагрузке представляет собой скобу заданной конфигурации, полученной при изгибе, которая состоит из ряда слоев скрепленных между собой металлических пластин 1, 2 и 3, имеющих одинаковую толщину t. Сборная скоба снабжена дополнительными слоями, каждый из которых содержит вставку 4 и шайбу 5, выполненные из пластин из высокодемпфирующего сплава и размещенные в слое между пластинами 1, 2 и 3, повторяя общую конфигурацию. Последняя имеет три участка, а именно наклонный линейный участок 6 длиной 1, переходящий в верхнюю и нижнюю горизонтальные опоры 7 и 8, в которых предусмотрены отверстия 9 и 10 под элементы крепления. При этом шайбы 5 размещены в соответствующем слое верхней опоры 7, а вставка 4 - в том же слое наклонного линейного участка 6 и нижней опоры 8. Причем упомянутые вставки 4 и шайба 5 имеют между собой зазор в зоне изгиба скобы.

При определении потребного числа n слоев из пластин используют формулу:

где

m - часть массы защищаемого изделия, опирающегося на амортизатор;

А - амплитуда импульса ускорений, принимается в пять раз меньшей, чем амплитуда воздействующего (испытательного) импульса за счет работы амортизатора;

[σ_у] - предел упругости материала пластин из высокодемпфирующего сплава, близкого к пределу упругости листовой стали;

t - толщина одной пластины при условии, что все пластины имеют одинаковую ширину b;

l - линейная часть пластин из высокодемпфирующего сплава;

α - угол между линейной частью и основанием, причем число n пластин является нечетным числом, а прочность болта крепления скобы в основаниях определяется по значению нагрузки, равной Р=m×А.

Пластины 1, 2 и 3 изготавливают из листовой стали марки Ст.3, а вставки 4 с шайбой 5 - из высокодемпфирующего сплава марки 01ЮТ, учитывая тот факт, что предел упругости [σ_у] пластин в виде вставок 4 и шайб 5 должен быть близким к пределу упругости листовой стали марки Ст.3. При сборке выдерживают в каждом из слоев со вставками 4 и шайбами 5 зазор, равный толщине t пластин, а после сборки осуществляют сверление отверстий 9 и 10.

Для защиты изделий амортизатор крепится своей нижней опорой 8 к основанию, а верхней опорой 7 к изделию. При работе благодаря наличию слоев пластин из высокодемпфирующего сплава амортизатор осуществляет рассеивание динамической внешней нагрузки по всем трем взаимно перпендикулярным осям воздействия, используя также трение пластин между собой за счет зазора между ними.

Предложенный пластинчатый амортизатор с вставками из пластин высокодемпфирующего сплава может применяться в качестве системы местной амортизации аппаратуры и оборудования, поставляемой на испытания, или для комплектования специальных объектов с любой конфигурацией основания и различной собственной частотой колебаний системы «амортизатор - защищаемое изделие».

При этом такой амортизатор является универсальным, поскольку может быть применен для любого изделия без учета его конкретных размеров, но при монтаже изделий необходимо использовать потребное количество пластинчатых амортизаторов в зависимости от размеров изделия в плане и его массы. Учитывать следует только часть массы изделия, приходящейся на один амортизатор, чтобы определять необходимое число пластин в наборе.

Таким образом, изобретение позволяет максимально снизить амплитуды ускорения при сейсмической ударной нагрузке на защищаемое изделие по всем трем взаимно перпендикулярным осям воздействия с использованием амортизатора под любые основания изделий.

Изобретение относится к области виброизоляции, а более конкретно к местной амортизации изделия, подвергаемого испытаниям на воздействие сейсмического удара. Устройство выполнено из ряда пластин листовой стали одинаковой ширины и с использованием вставленных между ними пластин из высокодемпфирующего сплава, имеющих линейную часть и два основания, составляющих с линейной частью угол. Причем верхнее основание с помощью болтового соединения крепится к защищаемому изделию, а нижнее основание крепится к месту установки на объекте. Пластина из высокодемпфирующего сплава входит в нижнее основание и линейную часть, крепится только в нижнем основании, а в верхнем основании вставляется шайба, также из высокодемпфирующего сплава толщиной, равной толщине пластины, и размером, повторяющим верхнее основание скобы. Между скобой и самой пластиной из высокодемпфирующего сплава делается зазор, равный толщине пластины. Число пластин в скобе определяется по известной формуле, учитывающей массу защищаемого изделия, амплитуду импульса ускорений, предел упругости материала пластины из высокодемпфирующего сплава и толщину пластин. Технический результат заключается в возможности максимально снизить амплитуду ускорения при сейсмической ударной нагрузке на защищаемое изделие по всем трем взаимно перпендикулярным осям воздействия с использованием амортизатора под любые основания изделий. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пластинчатый амортизатор для защиты изделий при сейсмической ударной нагрузке, содержащий скобу заданной конфигурации, полученную за счет изгиба, состоящую из ряда слоев скрепленных между собой металлических пластин одинаковой толщины, отличающийся тем, что скоба снабжена дополнительными слоями, каждый из которых содержит вставку с шайбой, выполненные из высокодемпфирующего сплава и размещенные в слое между металлическими пластинами, повторяя общую конфигурацию, имеющую три участка, а именно наклонный линейный участок, переходящий в верхнюю и нижнюю горизонтальные опоры, в которых предусмотрены отверстия под элементы крепления, при этом шайбы размещены в соответствующем слое верхней опоры, а вставки - в том же слое наклонной линейной части и нижней опоры, причем упомянутые вставки шайбы имеют между собой зазор в зоне изгиба.

2. Амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что число n пластин в скобе определяется по формуле:

n=((6m×A×lcosα)/(b×[σ_y]))^0,5/t, где

m - часть массы защищаемого изделия, опирающегося на амортизатор;

А - амплитуда импульса ускорений, принимается в пять раз меньшей, чем амплитуда воздействующего (испытательного) импульса за счет работы амортизатора;

[σ_у] - предел упругости материала пластин из высокодемпфирующего сплава, близкого к пределу упругости листовой стали;

t - толщина одной пластины при условии, что все пластины имеют одинаковую ширину b;

l - линейная часть пластин из высокодемпфирующего сплава;

α - угол между линейной частью и основанием, причем число n пластин является нечетным числом, а прочность болта крепления скобы в основаниях определяется по значению нагрузки, равной Р=m×А.

3. Амортизатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве высокодемпфирующего сплава вставок и шайб используют сплав марки 01ЮТ.

4. Амортизатор по пп. 1-3, отличающийся тем, что зазор между вставками и шайбами назначен равным толщине t пластин.