Пневматический упругий элемент Советский патент 1992 года по МПК F16F9/05 

Изобретение относится к средствам ударовиброзащиты, в частности к пневматическим упругим элементам со встроенными средствами гашения колебаний и ударов в виде пружин и путем дросселирования воздуха, может быть использовано для амортизации специальных сооружений, технических средств, испытывающих воздействие агрессивных сред высоких и низких температур.

Известен пневматический упругий элемент, содержащий резинокордную оболочку с днищем, к которому крепится демпферная камера Часть днища с дроссельным отверстием представляет собой клапан, который может быть выполнен в виде диафрагмы. Резинокорднач оболочка сообщена с трубопроводом, имеющим на конце сопло, прикрепленное к днищу фланцем. Торец дроссельного отверстия расположен к торцу сопла с зазором который может меняться при прогибе клапана. Во

фланце выполнены отверстия. Клапан может быть уплотнен при помощи уплотнения Верхняя часть резинокордной оболочки соединена с опорной плитой.

Однако резинокордная оболочка имеет незначительную циклическую прочность, долговечность, подвержена воздействию агрессивных сред (топлива, масла и т д,), радиации, грызунов, морской воды, высоких и низких температур, плесени, электромагнитного излучения. Кроме того, незначителен коэффициент демпфирования при ударных нагрузках. Так, например, данный элемент имеет силовую упругую характеристику, достаточно точно описываемую при ударном воздействии, когда изменением температуры рабочего тела можно пренебречь:

Ч|

SI XI

О

о

л

Р 5эф X Ра X --

V0

V0 - 5эф х Z

где Р - усилие на упругом элементе;

Г-р, (D

Зэф эффективная площадь упругого элемента;

г- осевое перемещение штока (силового крепления) упругого элемента;

Р - давление окружающей среды;

Ра - абсолютное давление рабочего тела внутри элемента;

V0 - начальный объем рабочего тела в упругом элементе;

п - показатель политропы.

Для случая, когда S 0 const, a ,3xb, где Ь Vo/Зэф - начальная высота столба сжатого газа, усилие на пневматическом уп(2)

ругом элементе можно принять

Р cixz + сз z3, где ci -n/b; (n f 1) (п + 2)/Ь.

Известен также выбранный за прототип пневматический упругий элемент, которому свойственны аналогичные недостатки.

Цель изобретения - расширение экс- плуатационных возможностей и повышение надежности

Указанная цель достигается тем. что е пневматическом упругом элементе в качестве ограничителей горизонтальных смещений крышки упругого элемента используются тарельчатая пружина и подпружиненный шток клапана демпферного узла, которые, параллельно, служат для гашения энергии ударного воздействия на несущее техническое средство конструкции. Кроме того, для увеличения эффекта диссипации энергии ударного воздействия, используется демпферная полость.

На чертеже изображен пневматический упругий элемент (продольный разрез).

Пневматический упругий элемент содержит упругую оболочку 1, изготовленную путем штамповки мембран из листового металла с последующей их сваркой по внутреннему и наружному контурам, соединенную с крышкой 2,в которую вмонтирован предохранительный воздушный клапан 21, отрегулированный на величину давления рабочего тела, меньшую величины давле- ния, при котором происходит разрушение упругой оболочки Снизу упругая оболочка соединена с основанием 3, разделенным перегородкой 4, которая разделяет внутреннюю полость пневматического упругого элемента на две полости1 рабочую 5 и демпферную 6.

Эти полости имеют отверстия со штуцерами 7 и 8, выполненными в основании для подвода сжатого рабочего тела от системы сжатого воздуха или от газогенератора. Величина давления рабочего тела в рабочей полости 5 - варьируемый параметр, обеспечивающий эффективность виброизоляции. Величина давления рабочего тела в де0

5

0

5 0

5

0 5 0

5

мпферной полости 6 превышает величину давления в рабочей полости 5, но не превышает величину давления, при котором происходит разрушение упругой оболочки,

Роль ограничителя горизонтальных перемещений установленного на упругий элемент механизма, а также роль демпфера при ударном воздействии выполняет тарельчатая пружина 9, которая размещена в рабочей полости. Она жестко соединена со вставкой 10, вмонтированной в крышку 2 упругого элемента.

Полости упругого элемента сообщаются через демпферный узел, состоящий из клапана 11, подпружиненного винтовой пружиной 12 и проходящего через установленную в перегородке 4 втулку 13 и отверстий 16, расположенных от центра перегородки на расстоянии, не превышающем радиуса тарелки 14 клапана 11с резиновой уплотни- тельной прокладкой 15, вмонтированной в тарелку клапана 11.

К несущей конструкции 17 упругий элемент крепится жестко посредством винтов 18.

Крепление упругого элемента к механизму с целью снижения собственной частоты колебаний упругого элемента и изгиба упругой оболочки производится посредством крепежного винта 19 через винтовую пружину 20.

Пневматический упругий элемент работает следующим образом.

Так как упругий элемент жестко соединен с несущей конструкцией, то вся энергия, полученная несущей конструкцией, передается на основание упругого элемента. При этом упругий элемент перемещается в сторону установленного на нем механизма. Это перемещение вызывает сжатие упругой оболочки, которое вызывает изменение ее эффективной площади и давления воздуха внутри упругой оболочки. В результате этого часть энергии ударного воздействия рас- сеивзется. Дальнейшее рассеивание энергии удара происходит при сжатии пружин 20 и 9. Величина рассеянной энергии удара в этом случае будет зависеть от жест- костных характеристик пружин. В процессе сжатия пружин 20 и 9 наступает момент, когда под воздействием вставки 10 шток клапана 11, подпружиненный пружиной 12, начинает опускаться и воздух из демпферной полости устремится в рабочую полость. В результате этого давление в рабочей полости возрастает, что также оказывает влияние на дальнейшую диссипацию энергии удара.

При отсутствии ударного воздействия и наличии вибрационного, пневматический

упругий элемент выполняет роль виброизолятора за счет образования пневматической подушки при заполнении рабочей полости элемента сжатым рабочим телом При ударном воздействии на пневматический упругий элемент его силовая характеристика в отличие от прототипа, будет иметь вид

Р--С1 xz + сз z3 + Pnpi,(3)

где x zt + Ро - силовые характеристики упругих пружинных элементов входящих в конструкцию предлагаемого пневматического упругого элемента

Формула изобретения Пневматический упругий элемент содержащий упругую оболочку с крышкой, де0

5

мпферную камер/, разделяющую их перегородку с отверстиями и периодически перекрывающий последние подпружиненный в осевом направлении клапан со штоком, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей и повышения надежности, он снабжен установленной между перегородкой и крышкой тарельчатой пружиной, закрепленной на последней, шток клапана размещен в полости упругой оболочки и охвачен тарельчатой пружиной с радиальным зазором, а давление в демпферной камере выбрано большим давления в полости упругой оболочки

Использование- ударовиброзащита спе- циальных сооружений и технических средств, испытывающих воздействие агрессивных сред, высоких и низких температур Сущность пневматический упругий элемент содержит упругую оболочку 1 с крышкой 2, основание 3, образующее с перегородкой 4 полость 6 демпферной камеры, и клапан 11, своей тарелкой 14 периодически перекрывающий отверстия 16 в перегородке 4. Между последней и крышкой 2 установлена тарельчатая пружина 9, которой с радиальным зазором охвачен шток клапана 11. Тарельчатая пружина 9 закреплена на крышке 2. Давление в полости 6 демпферной камеры выбрано большим давления в полости 5 упругой оболочки 1. 1 ил.

21

77