Амортизирующая опора

 

Использование: для амортизации различных механических систем и в средствах защиты приборов и оборудования от динамических нагрузок. Сущность изобретения: опора содержит основание и корпус с закладными пластинами, между которыми размещен упругий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины. Опора снабжена установленными в корпусе по торцам пружины вкладышами с пазами, по крайней мере, в одном из которых закреплен конец пружины. 6 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s F 16 F 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0

1(р о р

1 и

1 (21) 4790079/28 (22) 12,02.90 (46) 15,10.92, Бюл, ¹ 38 (71) Воронежский технологический институт (72) И, А. Пойменов и Б. И. Легеня (56) Патент CLLIA ¹ 346927, кл. 267 — 167, 1969.

Авторское свидетельство СССР № 1283455, кл. F 16 F 7/12, 1967. (54) АМОРТИЗИРУЮЦА,. ". ОПОРА

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для амортизации различных механических систем и средствам защиты оборудования и приборов от динамических нагрузок, а также в качестве исполнительного органа в транспортно-технических машинах, Аналогом к заявленному устройству является винтовая пружина поперечного сжатия с бесконечно круговой формой.

Пружина содержит витки, каждый из которых выполнен в виде эллипсовидных полувитков, расположенных под различнь:м углом к оси, благодаря чему характеристика пружины имеет явно выраженный участок нелинейности, Недостатком аналога является невысокая эффективность в амортизирующих системах, Прототипом к заявленному устройству является амортизирующая опора. Устройство содержит в качестве упругого элемента податливую трубу, на которую передается нагрузка через попарно установленные параллельно продольной оси по обе стороны стальные прутки, Недостатком прототипа

„„. Ы„„1768819 А 1 (57) Использование: для амортизации различных механических систем и в средствах защиты приборов и оборудования от динамических нагрузок. Сущность изобретения: опора содержит основание и корпус с закладными пластинами, между которыми размещен упругий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины, Опора снабжена установленными в корпусе по торцам пружины вкладышами с пазами, по крайней мере, в одном из которых закреплен конец пружины. 6 ил, является невысокая эффективность и недолговечность, Целью изобретения является повышение эффективности, долговечности, несущей способности, надежности амортизирующей опоры.

На фиг. 1 изображен общий вид амортизирующей опоры — главный вид; на фиг. 2— вид сбоку опоры на фиг. 1; на фиг. 3 — характеристика упругого элемента амортизирующей опоры, где P — поперечная нагрузка — перемещение витка пружины в направлении силы Р; на фиг. 4 — кинематическая схема амортизирующей опоры — главный вид; на фиг. 5 — вид сбоку кинематической схемы фиг. 4; на фиг. 6 — характеристика пружины по эксперименту.

Амортизирующая опора состоит из основания 1 и корпуса 2 с параллельно установленными в них закладными пластинами 3, между которыми размещен упругий элемент

4, представляющий собой цилиндрическую винтовую пружину с соприкасающимися или разьединенными витками.

Пружина 4 взаимодействует диаметрально противоположными точками витков

1768819

40. Наружный диаметр пружины DH = 135 мм, диаметр поперечного сечения витка d =

9 мм, количество витков, 4 = 6, средний диаметр пружины D = 126 мм.

5 с закладными пластинами 3 и по каждому концевому торцу вита имеет отогнутый конец, который входит в паз вкладыша 5, благодаря чему обеспечивается закрепление пружины по отношению внешней нагрузке, передаваемой через основание 1 и корпус

2. Этим достигается значительное повышение несущей способности пружины 4 в условиях статического и динамического нагружения, а также при непрерывных циклических нагрузках.

В конструкции амортизирующей опоры предусматривается в направлении продольной оси упругого элемента 4 легкое поджатие витков с помощью вкладышей 5, высота которых составляет h = (0,5 — 0,7) DH, а ширина Ь = Он + 1пред, где Вн — наружный диаметр пружины, а fnpeq — предельное перемещение витка пружины. Выбор высоты вкладыша h необходим для сохранения устойчивости каждого витка, а в целом всей пружины при ее поперечном сжатии, а принятый интервал ширины вкладыша b задан с учетом горизонтального перемещения витков пружины относительно стенок корпуса 2, Амортизирующая опора работает следующим образом. Под действием нагрузки через контактные площадки закладных пластин 3 основания 1 и корпуса 2 начинается поперечная и равная осадка каждого витка упругого элемента 4, причем отогнутые концы пружины 4 свободно перемещаются вдоль паза вкладышей 5, а торцевые поверхности концевых витков пружины 4 получак т перемещения относительно опорных поверхностей вкладышей 5 в условиях трения скольжения, Пружина из цилиндрической формы сечения переходит в эллиптическую, причем по горизонтальной оси происходит удлинение, а по вертикальной оси — укорочение каждого витка. Затем следует разгрузка пружины в результате накопленной потенциальной энергии упругой деформации и она возвращается к своей 4 первоначальной форме, Большим достоинством амортизирующей опоры является то, что с разрушением одного из витков пружины, она, по-прежнему, работоспособна и выполняет свою функцию, причем характеристика пружины изменяется незначительно, Для проведения экспериментальной проверки амортизирующей опоры были изготовлены отдельные элементы устройства и цилиндрическая винтовая пружина с касанием витков относительно друг друга круглого поперечного сечения. Пружина была изготовлена из стали 65Г с термообработкой — закалка и отпуск до твердости HRCe

f—

cos а

4Р D

2. ° . 3 л cl (г) л tg a+(4+tg а)

50 где i = ie — 1 — число рабочих витков;

Š— модул ь уп ругости 1-ого рода; и — угол подъема оси цилиндрической винтовой пружины;

max — максимальное напряжение по

55 опасному сечению витка пружины в зоне соприкосновения с закладными пластинами;

_#_ = 3,14.

Опыты проводились в условиях статического нагружения амортизирующей опоры на гидравлической испытательной машине

ГМ С-100А. Н агружение амортизирующей

10 опоры осуществлялось по циклу нагрузкаразгрузка, а также до потери несущей способности упругого элемента пружины 4 при нагружении, причем одновременно регистрировалось усилие P и перемещение пружи15 ны f, Экспериментальные данные получены следующие. Так, например, при прирощении нагрузки на одну ступень нагружения

ЛР = 2 кН среднее перемещение пружины составило Л f = 0,20 мм. При достижении

20 нагрузки P = 50 кН упругий элемент амортизирующей опоры полчил перемещение f =

=5,24 мм. Дальнейшее нагружение приводило к потере несущей способности упругого элемента 4.

25 Характеристика пружины амортизирующей опоры, построенная на основании данных эксперимента, приведена на фиг, 6, где отклонены от пропорциональной зависимости между нагрузкой P и перемещением f на

30 начальном участке нагружения произошло по причине отсутствия контакта отдельных витков пружины 4 с закладными пластинами

3, Расчет упругого элемента 4 амортизиру35 ющей опоры проводится по заданным параметрам D, d i и а по следующим полученным зависимостям

1768819

Проведем расчет упругого элемента, если Р =50 кН; i =5, Е =210 МПа(2); D= мм

= 126 мм; d —; a = 0 (для пружины с соприкасающимися витками угол подьема винтовой линии, в силу его малости, приравнивается нулю).

Найдем перемещение f витка пружины в направлении силы P при й= 0 по зависимости (1)

10 л2 i Е б

2 314 — 8 50 10 126

3 142 5 2 105 94 и напряжение amex по зависимости (2) 20

16 P D 16 50 10 126

%пах

Р i d 3,14 5 9

2540 МПа (2 ) мм

Погрешность между теорией и экспериментом перемещения витка пружины Af составило зкс

М вЂ” 100% = 100 У =

5,7

=8 оУ

На основании анализа можно заключить, что амортизирующая опора обладает компактностью и способна к высокой эффективности, надежности, долговечности, большой несущей способности в условиях статического и динамического нагружения, а также при непрерывных циклических нагрузках.

Формула изобретения

Амортизирующая опора, содержащая основание и корпус с параллельно установленными в них закладными пластинами, между которыми размещен упругий элемент, отличающаяся тем,что,сцелью повышения эффективности, надежности, долговечности и несущей способности, упругий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины для взаимодействия диаметрально противоположными точками витков с закладными пластинами, опора снабжена установленными в корпусе по торцам пружины вкладышами с пазами, по крайней мере в одном из которых закреплен конец пружины.

1768819

1768819

Редактор

Заказ 3631 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

P H

Я

52 фЯ Щ фД

Sb

32

Я

Я

Ю

16

18

У

Составитель И.Пойменов

Техред М.Моргентал Корректор С Пекарь