Амортизатор Советский патент 1982 года по МПК F16F7/08 

1

Амортизатор относится к промышленности средств связи и может быть использован для защиты радиоэлектронной ( и телевизионной аппаратуры от действия вибрации и ударов при наличии линейных перегрузок со стороны носителей, преимущественно авиационно-космического и наземного транспорта.

Известны амортизаторы, содержащие корпус, внутри размещен шток, связанный одним концом с амотизируемым объектом, а другим с винтовой пружиной, являющейся основным упругим элементом, и с дополнительным упругим элементом l.

Недостатком известных амортизаторов является то, что в условиях их эксплуатации на любом подвижном носителе, когда имеют место линейные перегрузки, связанные с разгоном и торможением, качкой, эволюцией носителя на траектории движения, зазор между дополнительным упругим

элементом и корпусом выбирается при незначительной величине линейной перегрузки, и виброизоляция существенно ухудшается.

По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к изобретению является амортизатор, содержащий корпус, размещенные в нем связываемый с амортизируемым объектом шток с поршне м, разрезную

10 кольцевую ось, упругие элементы, шайбу, размещенную в нижней части корпуса, взаимодействующую с упругими элементами, установленными с возможностью перемещения вдоль оси пуса, упоры, выполненные в верхней части корпуса на разных уровнях относительно оси последнего, и гибкую связь, связывающую шток с шайбой и выполненную в виде концентрично

20 расположенных наружного гибкого и внутреннего упругого колец 2 .

Недостатком амортизатора является его малая энергоемкость при знамительнои величине диаметра, что связано с необходимостью размещения на одной кольцевой оси всего требуемого комплекта пружин кручения.

Цель изобретения - повышение энергоемкости амортизатора.

Указанная цель достигается тем, что амортизатор снабжен дополнительной разрезной кольцевой осью« устаноапениой концентрично с основной, втулкой с фланцами, один из которых взаимодействует с основными упругими элементами и дополнительными упругими элементами, размещенными на дополнительной разрезной кольцевой ;оси, часть из которых взаимодействует с другим фланцем втулки, а другая часть - с поршнем.

С целью упрощения конструкции дополнительные упругие элементы выполнены в виде пружин кручения с разными углами наклона верхних прямолинейных концевых участков относи тельно нижних.

На фиг. 1 изображен амортизатор, разрез; на фиг. 2 - вариант конструктивного исполнения дополнительной кольцевой, вид оси в аксонометрии; на фиг. 3 силовые характеристики предлагаемого амортизатора (кривые I-II) и стандартного амортизатора, например, типа АКСС (кривая III),

Амортизатор содержит корпус 1, шток 2 с поршнем 3, соединенный гибкой связью с шайбой 5 размещенной в нижней части корпуса 1, и упругие элементы в виде пружин 6 кручения, установленные на основной разрезной кольцевой оси 7 с опорными роликами 8 между ними, а также упругие элементы в виде пружин 9 кручения,.установленные на дополнительной разрезной кольцевой оси 10 с опорными роликами 11 между ними. Дополнительная разрезная кольцевая ось 10 размещена концентрично с основной кольцевой осью 7. Между основной 7 и дополнительной 10 осями установлена втулка 12 с наружным 13 и внутренним 1 фланцами. Наружный фланец 13 втулки 12 охватывает снизу пружины 9 кручения, установленные на дополнительной разрезной кольцевой оси 10, а внутренний фланец 1 охватывает сверху пружины 6 кручения, установленные на основной разрезной кольцевой оси 7. Верхние прямолинейные концевые участки 15 пружин 9 кручения, размещенные на дополнительной разрезной

кольцевой оси 10, находятся в контакте с вогнутым торцом поршня 3, а нижние концевые участки 1б - в контакте с наружным 13 и внутренним Ц

фланцами втулки 12. Верхние прямолинейные концевые участки 17 и 18 пружин 9 кручения находятся на определенных .расстояниях от торца поршня 3 за счет обжатия при сборке амортизатора пружин 9 кручения между наружной поверхностью втулки 12 и упорами 19 на верхнем торце корпуса 1, выполненными на разных уровнях относительно оси корпуса 1. Верхние прямолинейные концевые участки 20 пружин 6 кручения, размещенные на основной разрезной кольцевой оси 7, оперты во внутренний фланец 1 втулки 12, а нижние прямолинейные концевые

участки 21 - в вогнутую поверхность нижней шайбы 5.

Верхние прямолинейные концевые участки 22 и 23 пружин 6 кручения развернуты на разные углы относительно поверхности внутреннего фланца втулки 12. Снизу амортизатор закрыт пластиной 2, связанной крепежными элементами с корпусом 1.

Дополнительная разрезная концевая ось 10 выполнена с замком, аналогичным замку для основной оси 7 и состоящим из выступа 25 на одном торце витка и соответствующего по форме паза 26 (фиг.2) на другом торце витка, расположенных в плоскости разрезной кольцевой оси. После того, как пружины кручения и опорные ролики 11 установлены на разрезной кольцевой оси 10, выступ 25 заводится в паз 26.

На фиг. 1 приведен амортизатор в исходном положении при статическом нагружении со стороны амортизируемого объекта (не показан), установленного на штоке 2 с поршнем 3 и закрепленного с помощью гайки (не показана) , навинчиваемой на шток 2.

Вес амортизируемого объекта воспринимается только частью пружин 6 кручения, верхние прямолинейные концевые участки 20 которых находятся в контакте с внутренним фланцем Ik втулки 12 и частью пружин 9 кручения, верхние прямолинейные концевые участки 15 которых находятся в контакте с поршнем 3 и амортизатор имеет низкую частоту ( Гц) собственных колебаний (участок А силовой характеристики амортизатора, фиг.З).

Гибкая связь k при этом имеет незначительное (1-2 мм) провисание, необходимое для изоляции вибраций 5 с амплитудами, меньшими величины провисания гибкой связи.

Амортизатор работает следующим образом.

При действии вертикальных линей- 1в ных перегрузок и вибраций шток 2 с поршнем 3 и размещенным на нем амортизируемым объектом смещается вниз относительно корпуса 1 (при действии вертикальных линейных перегрузок tS снизу вверх). Поршень 3 своим вогнутым торцом воздействует на верхние прямолинейные концевые участки 15 пружин 9 кручения, поворачивая их к нижним концевым участкам 16 тех же 20 пружин 9 (участок А силовой характеристики I-II, фиг.З). .

При дальнейшем перемещении поршня 3 вниз его торец входит в контакт с прямолинейными концевыми участками 25 17, подключая в работу соответствующие им пружины 9 кручения (участок В силовой характеристики I-II, фиг.З). Увеличение силы со значения pi до значения Р соответствует ве- эо личине предварительного поджатия . пружин кручения, имеющих прямолинейные концевые участки 17, в упоры 13 на корпусе 1, расположенные на среднем уровне относительно оси корпуса. 35

Далее в контакт с торцом поршня 3 входят прямолинейные концевые.участки 18 пружин 9 кручения (участок С силовой характеристики I-II, фиг.З). Увеличение силы со значения 40 Рд до значения Р. соответствует величине предварительного поджатия пружин 9 кручения, имеющих прямолинейные концевые участки 18, в упоры 19 на корпусе 1,45

Благодаря тому, что торец поршня 3 выполнен вогнутым, на некоторой величине деформации амортизатора, равной Да, край поршня 3 входит в контакт с прямолинейными участками 15, 17 и 18 пружин 9 кручения значительно ближе к ее виткам, чем вначале деформации. В этом случае жесткость амортизатора существенно повышается (участок D силовой характе- 5 ристики I-II, фиг.З). Причем на участке D силовой характеристики уже имеет место перемещение пружин

9 кручения вместе с дополнительной разрезной кольцевой осью 10 и опорными роликами 11 вдоль оси корпуса 1. При этом пружины 9 кручения воздействуют на внутренний фланец I втулки 12, которая так же перемещается вдоль оси корпуса 1. Внутренний фланец }Ц втулки 12, опертый в прямолинейные концевые участки 20 пружин 6 кручения, перемещает вниз пружины 6 кручения вместе с основной разрезной кольцевой осью 7 и опорными роликами В.

Нижние прямолинейные концевые участки 21 пружин 6 кручения при этом скользят вдоль вогнутой поверхности нижней шайбы 5 к центру амортизатора и поворачиваются относительно верхни прямолинейных концевых учатков 20 пружин 6 кручения. При величине деформации, равной Ц4, в контакт с поверхностью внутреннего фланца It втулки 12 входят верхние прямолинейные концевые участки 22 пружин 6 кручения, что вызывает их деформацию и подключение к работе (участок F силовой характеристики I-II, фиг.З). Далее при величине деформации, равной N5 , в контакт с поверхностью внутреннего фланца 1 втулки 12 входят верхние прямолинейные концевые участки 23 пружин 6 кручения (участок силовой характеристики I-II фиг.З). Причем перемещение пружин 6 и 9 кручения, размещенных на основной 7 и дополнительной 10 разрезных кольцевых осях, вдоль оси корпуса 1 осуществляется до упора наружного фланца 13 втулки 12 в нижнюю шайбу 5 (при величине деформации, равной Л , ) ,

Приведенная на фиг.З силовая характеристика Р (Д ) построена по аналитическим зависимостям, учитывающим смещение точек контакта поршня 3 с верхними прямолинейными концевыми участками 15, 17 и 18 пружин 9 кручения и нижней шайбы 5 с нижними прямолинейными концевыми участками 21 пружин 6 кручения, а также углы поворота прямолинейных концевых участков 15 17 и 18 пружин 6 кручения относительно концевых участков 16 и прямолинейных концевых участ.ков 21- пружин 6 кручения относительно прямолинейных концевых участков 20, 22 и 23. Кривая I - силовая характеристика прямого хода. кривая II - силовая характеристика обратного хода. Нагрузка Р при нагружении амортизатора обозначена со знаком плюс, а нагрузка Р при разгружении амортизатора - со знаком минус. Амортизатор обладает силовой характеристикой (кривые I-II, фиг.З), близкой к оптимальной, так как он способен воспринимать значительные (до if-15 g) линейные перегрузки при небольших ходах штока 2 с поршнем 3 относительно корпуса 1 с выходом на участки В и С силовой характеристик примерно параллельные участку А. Жесткости амортизатора на участках А, В и С отличаются несущественно, а на участках D, Е и F жесткость амортизатора переменная, с убыванием к концу каждого участка до величины, не превышающих жесткости амор тизатора на начальных участках в 2-3 раза. Этим в амортизаторе дости нута возможность сохранения достаточно низкой частоты (Зб Гц) собственных колебаний. При действии линейной,перегрузки проти8ополох(ного направления (сверху вниз) и вибрации шток 2 с поршне 3 и амортизируемым объектом смещается вверх относительно корпуса 1, в гибкой связи выбирается провисание и шайба 5 размещенная в корпусе, начинает перемещаться вверх вдоль оси корпуса 1. Пружины 6 и 9 кручения при этом включаются в рабо ту в обратной последовательности, а характер изменения силовой характеристики принципиально не отличается от силовой характеристики I-II приведенной на фиг.З. При действии ударов со стороны объекта в вертикальном направлении так же подключаются в работу пружины б и 9 кручения, независимо от де ствия первых импульсов (сверху вниз или снизу вверх). Эффективность гашения ударов с помощью амортизатора высока, благодаря наличию значительных сил трения, возрастающих по мере увеличени деформации амортизатора (заштрихованные зоны силовой характеристики I-II, приведенной на фиг.З). Причем трение обусловлено относительным движением прямолинейных концевых участков 15, 17 и 18 вдоль, вогнутог торца поршня 3 и прямолинейных кон28цевых участков 21 вдоль торца шайбы 5 а величина трения может быть существенно изменена подбором пар трения (например, пары трения: сталь по титану, сталь по стали, сталь по бронзе имеют существенно отличные по величине коэффициенты трения). Работа амортизатора при действии горизонтальных линейных перегрузок с вибрацией и ударов аналогична работе амортизатора при действии вертикальных нагрузок. Горизонтальное смещение поршня 3 с амортизируемым объектом относительно корпуса 1 приводит сначала к деформации тех пружин кручения, чьи прямолинейные концевые участки 15 при контакте с вогнутой поверхностью торца поршня 3 поворачиваются относительно нижних концевых участков 16. Затем в контакт с торцом поршня 3 входят прямолинейные концевые участки 17 пружин 9 кручения и далее - прямолинейные концевые участки 18. После того, как выбрано провисание гибкой связи 4, поршень 3 вместе с установленными на ней амортизируемым объектом совершает движение, близкое к плоскопараллель ному, деформируя весь комплект пружин 6 и 9 кручения, размещенных на основной и дополнительной разрезных кольцевых осях 7 и 10. Предлагаемое конструктивное исполнение амортизатора позволяет осуществить оптимальное размещение в корпусе требуемого комплекта пружин кручения, значительно сократить размер амортизатора по диаметру, увеличить его энергоемкость и позволяет обеспечить надежную защиту от ударов и эффективную виброизоляцйю, включая случай действия низних частот (более 5 Гц) при наличии линейных перегрузок, равных 4-15 Формула изобретения Амортизатор по авт.св. №б9б2С8, отличающийся тем, что, с целью повышения энергоемкости, он снабжен дополнительной разрезной кольцевой, осью, установленной концентричное основной втулкой с фланцами, один из которых взаимодействует с основными.упругими элементами и дополнительными упругими элементами, размещенными на дополнительной разрезной кольцевой оси, часть из которых взаимодействует с другим фланцем втулки, а другая часть - с поршнем.

2. Амортизатор по п.1, о т л ичающий ся тем, что, с целью упрощения конструкции, дополнительные упругие элементы выполнены в ви де пружин:кручения с разными углами

32002ТО.

наклона верхних прямолинейных концевых участков относительно нижних.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Авторское свидетельство СССР №317839, кл. F 16 F 15/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР №696208, кл. F 16 F 7/68, 1977 (про:ТОТИП).

Фиг. 2.