Виброизолятор Советский патент 1992 года по МПК F16F13/00 

Изобретение относится к устройствам виброзащиты приборов оборудования и может быть использовано для снижения динамических нагрузок на объекты, подверженные механическим воздействиям.

Известно устройство для защиты от вибраций и ударов узлов и блоков радиоэлект- ронной аппаратуры 1, содержащее опорные основания, корпус, коаксиалъно размещенное в нем демпфирующее устройство, включающее втулку, две параллельно расположенные шайбы, установленные соосно на втулке, размещенные между ними функциональные элементы в виде кольцевых подпружиненных в радиальном направлении секторов для взаимодействия с поверхностью корпуса, пружину, установленную коаксиально на втулке для взаимодействия одним концом с шайбой, причем корпус выполнен в виде части тора, обращенной вогнутостью к фрикционным элементам, а обращенные одна к другой поверхности шайб и соответствующие им поверхности фрикционных элементов выполнены также в виде части тора, на втулке выполнен упор, а пружина установлена с начальным натягом для взаимодействия свободным концом с упором.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению является амортизатор 2, в котором в качестве упругого элементы использованы 2 соосные конические пружины сжатия, расположенные в цилиндрическом корпусе. Также имеется выполненная из фрикционного материала, зажатая между коническими пружинами чашеобразная диафрагма, снабженная упругим разжимным кольцом, прижимающим закраины диафрагм к внутренней поверхности корпуса. Амортизатор снабжен ограничивающей ход штока амортизационной шайбой, сплетенной из проволоки и уложенной на дно корпуса

XJ

сь

СА) М СП

Ю

Устройство работает следующим образом.

При воздействии вибрации, одновременно со сжатием конических втулок пружин перемещается диафрагма, трением закраин о внутреннюю поверхность корпуса обеспечивающая рассеивание энергии в амортизаторе, достигая тем самым эффекта снижения амплитуды внешнего возбуждения.

Недостатком указанного устройства является наличие ярко выраженного резонанса, что при длительном действии внешнего возбуждения на частотах, близких к резонансным, приводит к его пробою, а следовательно, к дополнительным динамическим нагрузкам на защищаемый объект.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности виброизоляции объектов, устанавливаемых на подвижных носителях, заключающейся в снижении амплитуд абсолютного ускорения и смещения объекта за счет изменения жесткости системы на резонансных частотах. ,

Указанная цель достигается тем, что виброизолятор содержит корпус, шток, вкладыш, подпружиненный с двух сторон. Виброизолятор также снабжен устройством изменения жесткости, выполненным из хлопающей мембраны, прикрепленной по периферии к выступам стенок корпуса, лепестковой пружины, прикрепленной в центральной части вместе с мембраной к нижнему концу штока, верхним концом связанного с объектом. При этом лепестковая пружина помещена внутри вкладыша, установленного на дополнительных винтовых пружинах, одновременно на внутренней поверхности вкладыша выполнена кольцевая проточка, а на концах лепестков пружины имеются сферические опоры с радиусом, равным радиусу проточки, а глубина проточки равна или меньше ее радиуса. Радиус лепестковой пружина выбран равным или большим расстояния от оси виброизолятора до дна проточки вкладыша.

Такое выполнение виброизолятора обеспечивает скачкообразное изменение жесткости системы при подходе частоты внешнего воздействия к резонансной, что реализует заданную цель - повышение эффективности.

На фиг.1 изображен вариант виброиэо- лятора в первом (исходном) положении; на фиг.2 - устройство изменения жесткости во втором положении (с увеличенной жесткостью); на фиг.З - мембрана и лепестковая пружина.

Виброизолятор содержит корпус 1, ко- аксиально размещенное в нем устройство изменения жесткости, включающее вкладыш 2, установленный на цилиндрических

винтовых пружинах 3 и 4, хлопающую мембрану 5, прикрепленную по периферии к выступам б стенок корпуса и лепестковую пружину 7, скрепленную в центральной части вместе с мембраной с нижним концом

штока 8, верхним концом связанного с объектом 9. При этом между мембраной 5 и торцевыми крышками 10,11 корпуса 1 размещены конические пружины 12,13, а на внутренней поверхности вкладыша выполнена поперечная проточка 14 с радиусом, равным радиусу сферических опор 15, укрепленных на концах лепестков пружины 7 и глубиной, равной или меньшей ее радиуса. Для реализации попадания опоры в паз

необходимо выполнить следующие условия; расстояние от оси опоры лепестковой пружины до оси проточки должно быть равно. заданному прогибу мембраны; диаметр лепестковой пружины равен или больше расстояния от оси виброизолятора до дна проточки вкладыша.

Виброизолятор работает следующим образом.

В исходном состоянии (состоянии покоя) виброизолятор реализует схему упругого подвеса изолируемого объекта. Статическую нагрузку воспринимает мембрана 5 и коническая пружина 13. Система обладает суммарной жесткостью: С Cm +

Ck, где Cm - жесткость мембраны, С« - жесткость конической пружины.

Рассмотрим работу виброизолятора на примере воздействия на объект кинематического возмущения

|(t) |0 cos ft)t,

где Јо - амплитуда колебания носителя; О) - частота колебаний. Вначале проследим поведение системы при изменении частоты колебаний от 0 до

од, где - первая собственная частота системы (первый резонанс), определяемая из соотношения:

,

m

где m - масса изолируемого объекта.

При воздействии на систему кинематического возмущения с частотами 0 «ы «1 и амплитудой Ј виброизоляция осуществляется за связи источника и объекта посредством мембраны 5 и конических пружин 12 и 13. Мембрана 5 находится в верхнем положении устойчивого равновесии. Лепестки 7 подпружинены, но благодаря малому коэффициенту трения между их опорами 15 и вкладышем 2 свободно перемещаются относительно последнего.

Вкладыш 2 тем самым не оказывает воздействия на цилиндрические пружины 3 и 4. Они выключены из работы.

При подходе к резонатору о + «MI амплитуда колебаний объекта возрастает, а следовательно, возрастает и амплитуда колебаний мембраны 5, и при достижении критической величины мембрана 5 прохлопывается и занимает нижнее положение устойчивого равновесия. Одновременно опоры 15 лепестковой пружины 7 попадают в проточку 14 вкладыша 2 и фиксируются в них. Нагрузки через вкладыш 2 передаются на цилиндрические пружины 3 и 4, включая их в работу. Происходит скачкообразное изменение жесткости системы в сторону увеличения, т.к. пружины 3 и 4 установлены параллельно пружинам 12,13 и мембране 5. Теперь жесткость системы:

С - Cm + Ck + Сл + Сц, а новая резонансная частота

oJ2 уЈм Ь Ck + Сл + Сц m

г

При дальнейшем нарастании со и приближении ее к (О2 снова происходит увеличение амплитуды колебаний и при достижении критической мембрана 5 вер5 нется в верхнее положение устойчивого равновесия, при этом опоры 15 лепестковой пружины 7- выйдут из проточки 14 вкладыша 2, произойдет разгрузка пружин 3 и 4, а система снова станет мягкой.

0 Ф о рмул а изо брете н и я

Виброизолятор, содержащий корпус, шток, вкладыш, подпружиненный с двух сторон, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности вибро5 изоляции за счет изменения жесткости на резонансной частоте, он снабжен мембраной, жестко связанной по периферии с корпусом, а в средней части - со штоком и соосно установленной на нем лепестковой

0 пружиной со сферическими опорами на концах и дополнительными пружинами, размещенными между мембраной и торцами корпуса, на внутренней поверхности вкладыша выполнена кольцевая проточка с ра5 диусом, равным радиусу сферических опор, и с глубиной, равной или меньшей их радиусу, а радиус лепестковой пружины выбран равным или большим расстоянию от оси амортизатора до дна проточки вкладыша.

Использование: для снижения динамических нагрузок на объекты, подверженные механическим свойствам. Сущность изобретения: виброизолятор содержит корпус, шток, подпружиненный с двух сторон вкладыш, мембрану, жестко связанную по периферии с корпусом, а в средней части - со штоком, соосно установленную на нем лепестковую пружину со сферическими опорами на концах и дополнительные пружины. На внутренней поверхности вкладыша выполнена кольцевая проточка радиусом, равным радиусу сферических опор, глубиной, равной лепестковой пружине. Диаметр лепестковой пружины выбран равным или большим расстояния от оси виброизолятора до дна проточки вкладыша 3 ил.

1 фиг,1

фиг. г

/

фиг.з