Амортизатор Советский патент 1980 года по МПК F16F7/08 

Изобретение относится к средствам для гашения колебаний и может быть использовано для защиты радиоэлектронной (РЭА) и телевизионной аппаратуры от действия вибрации и ударов при наличии линейных перегрузок со стороны носителей, преимущественно авиационного и наземного подвижного транспорта. Известны стандартные гцлортизаторы с линейной и нелинейной непрерывно возрастающей силовой характеристикой 1. Амортизаторы с линейной характери тикой имеют недопустимо большие габа риты из-за их малой жесткости на все рабочем ходу, а амортизаторы с нелинейной непрерывно возрастающей харак теристикой обладают неудовлетворительными виброизолирующими свойствами,котор1 е значительно ухудшаются в условиях действия линейных перегрузо Наиболее близким к изобретению яв ляется амортизатор, содержащий корпу размещенные в нем связываемые с амор тизируемым объектом шток с поршнем, разрезную кольцевую ось с упругими элементами, имеющими прямолинейные концевые участки и установленными на разрезной оси с возможностью перемещения вдоль оси корпуса, шайбу,связанную гибкой связью со штоком, и упоры, расположенные на корпусе на разных уровнях относительно оси последнего 23 . Недостатками данного амортизатора являются малая энергоемкость и невысокая эффективность демпфирования колебаний. В свою очередь это приводит к значительным ходам при гашении энергии удара и увеличению габарита амортизатора по высоте, а также к длительному времени затухания колебаний. Эти недостатки связаны с неэффективной работой упругих пружинных элементов, подвергаемых только деформации кручения и изгиба, и наличием в указанном амортизаторе слабого неорганизованного демпфирования в парах трения.Демпфирование со стороны пар трения, образованных в амортизаторе прямолинейными концевыми участками упругих п зужинных элементов с одной стороны и поршнем и шайбой с другой стороны,недостаточно эффективно, так как силы трения в указанных парах малы и нестабильны по величине. Цель изобретения - повышение энергоемкости и эффективности демпфирования.

Указанная цель достигается тем, что амортизатор снабжен рычагами, попарно размещенными на разрезной кольцевой оси мезвду упругими пружинными Л ементами и связанными с последними, один из рычагов пары взаимодейс твуёт с шайбой, другой - с поршнем или упо- 5 рами корпуса, а на поверхности каждого рычага вокруг разрезной оси выполнены равномерно расположенные выступы и впадины сферической формы, рычаги расположены таким образом, что высту- «О пы одного рычага контактируют со впадинами другого.

На фиг. 1 изображен предлагаемый амортизатор в разрезе, общий вид; на фиг. 2 - рычаги с выпукло-вогнутыми 15 копирами на концевой части; на фиг.3сйловыё характеристики предлагаемого амортизатора (кривые I - II) и известного амортизатора (кривые I II - IV); на фиг. 4 - силовые характеристики 20 демпферов трения, образованных тремя группами пар рычагов с выпукло-вогнутыми копирами (кривые I-II, II1-IV и V-VI), и взаимное положение копиров рычагов в зависимости от дефЬрма- ции амортизатора Х.2у

Предлагаемый амортизатор содержит корпус 1, размещенные в немСвязываемые с амортизируемым объектом шток 2 с поршнем 3, разрезную кольцевую ось 4, упругие пружинные элементы 5 30 (в виде пружин кручения) с прямолинейными концевыми участками б и рычаги 7-10, установленные на разрезной оси, шайбу 11, связанную со штоком гибкой связью 12 и взаимодействующую 35 с рычагами 10, и упоры 13-15, расположенные на корпусе на разных уровнях относительно оси последнего. Пру)icHHbi кручения навиты с шагом, большим диаметра проволоки, и имеют короткие Q прямолинейные концевые участки 6. Рычаги попарно,размещены на разрезной кольцевой оси 4 между уПругйнй элементами 5.

(,.,.-Ь .; : . .- .

Рычаги 7-10 выполнены с консоль- 45

ньгми упорами 16 вблизи разрезной оси

для с6ёди 1ения с прямолинейными концевыми участками 6 упругих пружинных элементов 5, а на поверхности каждого рычага вокруг разрезной оси 4 вы- д полнены равнбмерно расположенные выступ ы и впадины 17сферической форма, р ычаги расроло«ены таким обра;эом, что в ыступы одного рычага йонтактируют со впадинами другого. В случае выпол- нения рычагов в виде пластин, напри- мер, из пружинной листовой стеши 65Г, выступы и впадины 17 могут б йЬ выпол вйдё сферических повё

ШШ°Т5ЭД1ГазЙ;Шх Тгофр. KoiS

ры 16 и контактные плсчцадки 18 при 60

этом выполняются в виде отогйутйх От пластин элементов. На концах гнлчагов,

::7-10 шшгёШ о Ш 1у1ш шшкт11Ш площадки 18, которыкш они взаимодействуют с поршнем 3 и шайбой II. На 45

.2

781445

4

верхнем торце штока вьаполнен шлиц 19 нижнем торце - проушина 20 для крепления гЧбкой связи (цепи) 12. На тоЕ)це шайбы 11 выполнена проушина 21 для крепления нижнего конца гибкой связи. Поршень выполнен с резьбовым отверстием 22 по центру и лысками 23 на наружной цилиндрической поверхности. Снизу амортизатор закрыт пластиной 24, соединенной крепежными втулка(ии 25 с корпусом. Разрезная кольцевйя ось выполнена в виде одного витка и имеет замоК ; Ьостоящий из выступа 26 на одном конце ритка и срответствующего по формепаза (нафиг, 1 не показан) на другом конце витка. После того, как пружины и рычаги установлены на разрезной.кольцевой оси, выступ 26. заводится в паз, кольцевая ось замыкается.

Рычаги 7-10 (условно показанные на фиг. 1 в одной плоскости) при движении их друг относительно друга по поверхностям 17 по существу представляют собой демпферы трения.

Вес амортизируемого объекта воспринимается ТОЛЬКО частью пружин кручения, с которыми соединены рычаги 7, находящиеся в контакте с поршнем 3, амортизатор имеет низкую частоту (3-4 Гц) собственных колебаний (участок А силовой характеристики предлагаемого амортизатора, фиг. 3). Гибкая связь 12 при этом имеет незначительное (1-2 мм) провисание, необходимое для изоляции вибраций с амплитудами, меньшими указанной величины провисания гибкой связи. Трение в парах рычагов 7, 10 практически отсутствует, так как в исходном положении обеспечен контакт выступов и впадин 17 по сферическим поверхностям рычагов 7 и 10, пружины кручения своими торцами не воздействуют на торцы рычагов.. ,

В случае излишнего провисания, гибкой связи 12, производится регулировка размера Н-высоты амортизатора путем поворота поршня 3, имекяцего лыску 23 на его цилиндрической поверхности. Шток 2 удерживается при,этом от вращения через шлиц 19 и перемещается поступа ёйьн6ввё рх вдоль оси поршня 3 с резьбовым отверстием 22 п6 центру.

Предлагаемый амортизатор работает следугацим образом.

При действии линейной перегрузки со стороны носителя амортизатор деформируется на величину Я,, которая зависит от величины линейной перегрузки (фиг. 3J.

При вертикальных линейН лх перегрузок шток 2 с поршнем 3 и размещенным на нем амортизируемым объектом смещается в этом случае вниз относительно корпуса 1 (при действии вертикалыдаск, линейных перегрузок в направлении снизу вверх). nopizieHb 3 своим вогкутым торцом воздействует на отогнутые площадки 18 рычагов 7, размещенных на уровне R относительно оси корпуса, и поворачивает их к нижним рычагам 10. При этом вступают в работу пружины кручения, прямолинейные концевые участки б которых оперты в консольные упоры 16 рычагов 7 и 10 (участок А силовой характеристики I - II, фиг. 3). При дальнейшем перемещении поршня 3 вниз его торец входит в контакт с отогнутыми площадками 18 рычагов В, подключая в работу соединенные с ними через консольные упоры пружины кру чения (участок В силовой характеристики 1-1I, фиг. 3). Увеличение силы со значения Р до значения Р соответствует величине предварительного поджатия тех пружин кручения, чьи рычаги 8 оперты в упоры 14, размещенные на среднем уровне Ri2 относительно оси корпуса 1. Кроме того, на этом участке уже действует приведенная к поршню 3 демпфирующая сила Рл (кривая I-II, фиг. 4), возникающая на сферических поверхностях 17 в парах рычагов 7 и 10, получающих смещение вдоль оси 4 относительно друг друга. Здесь же подключаются в работу аналогичные выступы и впадины 17 пар рычагов 8 и 10, получающих смещение Х. Приведенная к поршню 3 демпфирующая сила Р (кривая III-IV фиг. 4) имеет начальное значение, большее нуля, так как все рычаги 710 при деформации амортизатора X, получили смещение подключили в рабо ту через сферические поверхности все пружины (деформация сжатия). Далее в контакт с торцом поршня 3 входят рычаги 9, происходит деформация тех пружин кручения, чьи прямолинейные участки б соединены с рычага;ми 9 и 10 (участок С силовой характеристики 1-11, фиг. 3). Увеличение силы со значения Р до значения Pt соответствует величине предварительного поджатия пружин кручения за счет того, что рычаги 9 оперты в упоры 15, расположенные на уровне Rn, относительно оси корпуса 1 (фиг. 1). Приведенная к поршню 3 демп фирующая сила Ро на этом участке силовой характеристики представляет собой сумму приведенных к поршню 3 демп фирующих сил РП, , Р, и , действую щих на сферических поверхностях пар рычагов 7 и 10, 8 и 10, 9 и 10 (крйВ1 I-II, tll-IV, V-VI, фиг. 4). При чем величина смещения пар рычагов 9 и 10 равна Xj,. Благодаря тому, что торец поршня 3 выполнен вогнутым, на некоторой ве личине деформации амортизатора, равной , край поршня 3 войдет в контакт с рычагакш 7, 8 и 9 значительно ближе к оси их поворота, .чем в начале деформаций, в этом случае «есткость амортизатора значительно (в два и более раз) возрастает, соответственно увеличиваются приведенные к поршню упругая сила (со значения Pj до значения Р) и сила трения на демпферах, энергоемкость амортизатора существенно повышается (участок Д силовой характеристики I - I I, фиг.3). Причем на участке Д cи ioвoй характеристики имеет место перемещение пружин кручения вместе с разрезной кольцевой осью 4 и рычагами 7-10 вдоль оси корпуса 1 до упора их в шайбу 11. Приведенная к поршню суммарная сила трения Рл Рп. + РО„ + Ра, (соответственно кривые I - I 1 ,1 I I - I V, V-VI, фиг. 4) на сферических поверхностях в рычагах 7-10 изменяется по оптимальному закону, в силовой характеристике 1-1I (фиг. 3) имеет место существенное возрастание энергоемкости по сравнению с энергоемкостью известного амортизатора (кривые Ill-tV, фиг. 3). Приведенная на фиг. 3 силовая характеристика Р f(X) построена по аналитическим зависимостям, учитывающим смещение точек контакта поршня 3 с рычагами 7-9, углы поворота рычагов 7-9 относительно рычагов 10, перемещение пружин кручения вдоль оси корпуса 1 и смещение рычагов 7-10 относительно друг друга вдоль разрезной кольцевой оси 4. Кривая I - силоЕзя характеристика прямого хода (нагружение амортизатора), кривая I1 - силовая характеристика обратного хода (разгружение амортизатора). Приведенные к поршню амортизатора характеристики демпферов Рл f7 ( ) , Р f/2 ) , РО- fjj (Л.) входят в суммарную силовую характеристику амортизатора Р f(). Кривые 1,111, V приведенные характеристики демпферов прямого хода (нагружение амортизатора) , кривые II, tV, VI - приведенные характеристики демпферов обратного хода (разгружение амортизатора) . Предлагаемый амортизатор .обладает оптимальной силовой характеристикой (кривая t-ll, фиг. 3) и способен воспринимать до 4-15 g линейные перегрузки при небольших ходах штока относительно корпуса 1 с выходом на участки В, С и Д силовой характеристики, отличгиощиеся несущественно по жесткости от участка А. Причем в конце участка Д наклон кривой I практически отсутствует, а потому достигается возможность получения низкой частоты (до 3-4 Гц) собственных колебаний нагруженного амортизатора и в случае действия линейной перегрузки различной величины. При действии линейной перегрузки противоположногсг направления(сверху вниз) шток 2 с амортизируемым объектом смещается вверх относительно корпуса 1, в гибкой связи 12 выбирается провисание, шайба 11, размещенная

снизу в корпусе, начинает перемещаться вверх вдоль оси корпуса 1. Пружины кручения и демпферы трения включаются в работу рычагами 10 в обратной последовательности: сначала деформируются пружины кручения, с которыми соединены рычаги 8 и 9, опертые в упоры 14 и 15, размещенные на уровнях Rrj и Rij,, а затем - пружины кручения, связанные с рычагами 7, опертьлии в упоры 13, рамещенные на дальнем уровне R от оси корпуса (фиг. 1). В соответствии с этим происходит также подключение демпферов трения в парах рычагов 9 и 10 8 и 10, 7 и 10.

Характер изменения нагрузки от деформации амортизатора в этом случае принципиально неотличается от силовой характеристики I - I I , приведенной на фиг..3.

При действии ударов со стороны носителя в вертиксшьном направлении также подключаются в работу пружины кручения и демпферы трения в парах рычагов 7 и 10, 8 и 10, 9 и 10 независимо от направления действия первых импульсов (сверху вниз или снизу вверх)..

Работа предлагаемого амортизатора при действии горизонтальных линейных перегрузок с вибрацией и ударов принципиально не отличается от рассмотренной выше работы амортизатора при действии вертикальных нагрузок.

Горизонтальное смещение поршня 3 с амортизируемым объектом относительно корпуса 1 приводит к деформации тех пружин кручения, рычаги 7 которых при контакте с вогнутой поверхностью торца поршня 3 поворачиваются относительно нижних рычагов 10, соединенных с этими же пружинами кручения через консольные упоры 16, Одновременно включаются в работу демпферы трения в парах рычагов 7 и 10. Затем в контакт с порлнем 3 входят рычаги Q, что приводит к деформации соединенных с указанными рычагами пружин кручения и включению в работу демпферов трения в парах 8 и 10, далее - рычаги 9, подключающие в работу третью группу пружин кручения, и демпферы трения в парах рычагов 9 и 10.

После того, как выбрано провисание гибкой связи 12, поршень 3 вместе с уста;новленным на ием aмop7изиpye «JM объектом совершает движение, близкое к плос1 опараллельному движению, деформируя весь комплект пружин кручения и включая в работу все демпферы.

Введение рычагов обеспечивает более полное использование упругих пружинных элементов. В целом энергоемкость увеличивается минимально на 30% в сравнении с известным амортизатором, существенно возрастает эффективность демпфирования.

Предлагаемый амортизатор позволяет обеспечить надежную виброизоляцию аппаратуры, включая случай действия низких частот (до 5 Гц), при наличии линейных перегрузок до 15 д.

Кроме того, предлагаемый амортизатор позволяет защищать РЭА и телевизионную аппаратуру от действия многократных ударов с ускорением 40 g и длительностью импульса до 15 мс, а также одиночных ударов с ускорением 1000 9 и длительностью импульса до 0,5 мс.

Формула изобретения

Амортизатор, содержащий корпус, размещенные в нем связываемые с амортизируемым объектом шток с поршнем, разрезную кольцевую ось с упругими пружинными элементами, имеющими прямолинейные концевые участки и установленными на разрезной оси с возможностью перемещения вдоль оси корпуса, шайбу, связанную гибкой связью со штоком, и упоры, расположенные на корпусе на разных уровнях относительно оси последнего, отличающийс я тем, что, с целью повышения энергоемкости и эффективности демпфирования, он снабжен рычагами, попарно размещенными на разрезной кольцевой оси меяаду упругими пружинными элементами и связанными с последними, один из рычагов пары взаимодействует с шайбой, другой с поршнем или упорами корпуса, а на поверхности каждого рычага вокруг разрезной оси выполнены равномерно расположенные выступи и впадины сферической формы, рычаги расположены таким образом, что выступы одного рычага контактируют со впадинами другого.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 507724, кл. F 16 F 7/08, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2438164/25-28,

кл. F 16 F 7/08, 1977 (прототип).

faj

11

17

XfOА

К,-О