Упругий элемент Советский патент 1991 года по МПК F16F1/40 F16F9/08 

Фиг.1

Изобретение относится к упругим элементам и может быть использовано в качестве упругих опор, виброизоляторов, упорных и направляющих элементов в различных машиностроительных конструкци- ях, например тяжелых станках, прокатных станах, а также в опорах мостов, зданий, сооружений.

Цель изобретения - повышение несущей способности и виброизолирующих свойств в тангенциальном направлении путем уменьшения сдвиговой жесткости.

На фиг. 1 изображена конструкция упругого элемента; на фиг. 2 - схема пакета плоских чередующихся и соединенных меж- ду собой жестких армирующих и упругих слоев, продольный разрез.

Устройство содержит два фланца 1 и 2, пакет плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих и упругих слоев 3 с внутренней полостью 4 заполненной рабочей жидкостью. В одном из фланцев, например в 1, имеется заливное отверстие 5, которое закрывается резьбовой пробкой 6. Фланцы 1 и 2 герметично связаны с пакетом 3 плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих 7 и упругих слоев 8.

Жесткие армирующие слои 7 (фиг. 2) могут быть выполнены металлическими (сталь, латунь, титан и др.) или из композиционных материалов, например на основе синтетических и натуральных тканей или на 9снове графитовых волокон и эпоксидных смол. В сечении жесткие армирующие и упругие слои имеют форму прямоугольников. Опти- мальные толщины ПА жестоких армирующих слоев находятся в диапазоне hA(0,001...0,1)0 , где D-внешний диаметр упругого элемента

Упругие слои 8 (фиг. 2) упругого элемента связаны с жесткими армирующими слоями 7 и фланцами 1, 2, например склеиванием, и могут быть выполнены на основе высокомолекулярных соединений, обладающих определенными эластичными свойствами, например специальной резины или термоэластопластов с модулем сдвига G материала упругих слоев и модулем объемного сжатия К в следующих диапазонах:

С ОЛ...2,4МПа, К 0,6...4,9 ГПа.

Упругие материалы с указанными характеристиками являются слабосжимаемыми, так как их коэффициент Пуассона близок к 0,5 и свойство сжимаемости, определяю- щее высокую несущую способность упругого элемента, проявляется при сжатии тонких слоев. В условиях наличия ограничений на возможность изменения формы сжатых тонких слоев из слабосжимэемого материала

их нормальная жесткость существенно возрастает (на 2-4 порядка), так как начинает определяться величиной модуля объемного сжатия К, который, в свою очередь, на 2-4 порядка превосходит модуль сдвига G. При этом тангенциальная жесткость эластичного слоя по-прежнему определяется величиной модуля сдвига G. Степень тонкослойности упругих слоев определяется величиной параметра тонкослойности

,09-10 2...5,0-102,

где 7 Пу/В, hy - толщина упругих слоев, В (D-d)/2 - ширина колец; d - внутренний диаметр упругого элемента.

Относительная высота пакета плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих и упругих слоев ограничена соотношением:

H/D 0,02.„0,75,

где Н - высота пакета; D - внешний диаметр упругого элемента, а отношение толщин жесткого армирующего Ьд и упругого hy слоев равно

hA/hy 0,06...20,5.

Относительный размер внутреннего отверстия ограничен соотношением

d/D 0,45...0,95.

В качестве рабочей мбгут быть использованы вязкие, слабосжимаемые жидкости, например глицерин, масло и т.п.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке к работе через заливное отверстие во фланце 1 заливают рабочую жидкость так, чтобы целиком заполнить полость 4. Затем заворачивают резьбовую пробку 6 и нагружают устройство осевой статической нагрузкой, например, устанавливают на упругий элемент амортизируемый объект весом Р. Под действием осевой статической силы упругий элемент сжимается, в жидкости появляется гидростатическое давление и устройство готово к работе. При этом вдоль оси упругого элемента обеспечивается большая жесткость (которая определяется приведенными выше соотношениями и малой сжимаемостью жидкости), а следовательно, и высокая несущая способность, а в плоскости, тангенциальной оси упругого элемента, обеспечивается очень малая жесткость (которая определяется малой сдвиговой жесткостью тонких эластомерных слоев). При этом наличие жидкости во внутренней полости упругого элемента практически не влияет на сдвиговую жесткость всего упругого элемента. При действии на устройство тангенциальных вибрационных сил Q упругий

элемент за счет очень малой сдвиговой жесткости обеспечивает эффективную виброизоляцию в этом направлении и поэтому может служить эффективным развязывающим узлом. Вязкость жидкости в полости 4 позволяет значительно уменьшить амплитуды тангенциальных колебаний обьекта на устройстве за счет дополнительной диссипации. -1

Формула изобретения Упругий элемент, содержащий установленный между фланцами с образованием полости, заполненной рабочей жидкостью, пакет плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих и упругих слоев, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности и виброизолирующих свойств в тангенциальном направлении путем уменьшения сдвиговой жесткости, отношение толщин жесткого армирующего и упругого слоев выбрано в пределах hA/hy 0,06-20,5, где

ЬА - толщина жесткости армирующего слоя; hy - толщина упругого слоя, относительная высота пакета ограничена соотношением H/D 0,02-0,75, где Н - высота пакета, D - внешний диаметр упругого элемента, параметр о тонкослойности упругих слоев выбран в пределах а hy/B 0,09 10 - 5,0-10Ч где В (D - d)/2 - ширина колец; d - внутренний диаметр упругого элемента, модуль сдвига материала упругих слоев выбран в

пределах G 0,1-2,4 МПа, а модуль объемного сжатия указанного материала выбран в пределах К 0,6-4,9 ГПа.

Изобретение относится к упругим элементам и может быть использовано в качестве упругих опор, виброизоляторов, упорных и направляющих элементов в раз(2 личных машиностроительных конструкциях. Целью изобретения является повышение несущей способности и виброизолирующих свойств элемента в тангенциальном направлении путем уменьшения сдвиговой жесткости. Упругий элемент содержит установленный между фланцами 1 и 2 с образованием внутренней полости 4, заполненной рабочей жидкостью, пакет 3 плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих и упругих слоев. Физико-механические и конструктивные параметры пакета 3 жестких армирующих и упругих слоев выбираются определенным образом. 2 ил. сл о о 00 сл ND го

Фиг. 2