Демпфер сухого трения

 

Использование: виброзащитная техника. Сущность изобретения: демпфер сухого трения содержит две направляющие, образующие пару скольжения, фрикционную пару с рабочими накладками и максимальной пружиной. Переключающее устройство выполнено в виде оси, установленной на первой направляющей, шестерни, обгонной муфты, внутренняя обойма которой закреплена на оси, а наружная - во внутреннем отверстии шестерни, и двух зубчатых реек, закрепленных на второй направляющей, фрикционная пара установлена на оси переключающего устройства, а на последней установлен жесткий диск, на торцовой поверхности которого закреплена вторая рабочая накладка фрикционной пары. 5 ил.

Предлагаемый демпфер сухого трения относится к устройствам виброзащитной техники и предназначен для установки совместно с упругими элементами подвесок транспортных средств, в частности, может использоваться в сиденьях тракторов, дорожных и сельскохозяйственных машин для защиты человека оператора от действия случайных колебаний.

Известен демпфер сухого трения [1] содержащий две направляющие, образующие пару скольжения, закрепленные на направляющих установочные элементы, предназначенные для связи с объектом и основанием, фрикционную пару, первая рабочая плоскость которой закреплена на первой направляющей, и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы фрикционную пару.

Применение данного демпфера сухого трения малоэффективно, поскольку величина силы сухого трения зависит только от величины относительного смещения объекта и основания и не согласуется с величиной и направлением их скоростей. В ряде случаев затруднено и практическое его применение из-за необходимости подключения переключающего устройства и фрикционной пары к внешнему источнику энергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому демпферу сухого трения является демпфер сухого трения [2] содержащий две направляющие, образующие пару скольжения, закрепленные на направляющих установочные элементы, предназначенные для связи с объектом и основанием, фрикционную пару с нажимной пружиной и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы фрикционную пару, причем первая рабочая плоскость фрикционной пары закреплена на первой направляющей.

Последовательность включения в работу и выключения из работы фрикционной пары, когда демпфер сухого трения работает совместно с упругими элементами подвески, не согласуется с направлением действия восстанавливающей силы. Так, при кинематическом возмущении непосредственно после выравнивания смещений основания и объекта скорость последнего увеличивается как под действием восстанавливающей силы, так и дополнительно при включенной фрикционной паре за счет силы сухого трения. Кроме того, не обеспечивается оптимальный релейный (включено-выключено) режим работы фрикционной пары, позволяющий эффективно тормозить объект за счет силы сухого трения после того, как скорость объекта начинает превышать скорость основания при их движении в одном направлении.

Все это ухудшает качественные показатели данного демпфера сухого трения как устройства виброзащитной техники.

Заявленное изобретение решает задачу повышения эффективности виброзащиты объектов за счет периодического выключения из работы фрикционной пары при равенстве смещений объекта и основания с последующим включением ее в работу, когда скорость объекта превышает скорость основания при их движении в одном направлении.

Для этого в демпфере сухого трения, содержащем две направляющие, образующие пару скольжения, закрепленные на направляющих установочные элементы, предназначенные для связи с объектом и основанием, фрикционную пару с нажимной пружиной и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы фрикционную пару, причем первая рабочая плоскость фрикционной пары закреплена на первой направляющей, переключающее устройство состоит из оси, установленной на первой направляющей, шестерни, обгонной муфты, внутренняя обойма которой закреплена на оси, а наружная во внутреннем отверстии шестерни, двух зубчатых реек, закрепленных на второй направляющей и поочередно входящих в зацепление с шестерней, а вторая рабочая плоскость фрикционной пары закреплена на торцовой поверхности жесткого диска, установленного на оси посредством шлицевого соединения.

Рабочие плоскости фрикционной пары выполнены в форме дисков, а нажимная пружина имеет вид тарельчатого упругого элемента, деформируемого регулировочной гайкой.

На фиг. 1 изображен общий вид демпфера сухого трения; на фиг. 2 - поперечный разрез направляющих с переключающим устройством и фрикционной парой; на фиг. 3 вид переключающего устройства сбоку; на фиг. 4 схема расположения демпфера сухого трения совместно с упругими элементами подвески между объектом и основанием; на фиг. 5 осциллограммы смещений и скоростей объекта и основания при кинематическом возмущении.

Демпфер сухого трения содержит направляющие 1 и 2 с установочными элементами 3 и 4, фрикционную пару 5 с нажимной пружиной 6 и переключающее устройство 7.

Переключающее устройство 7 состоит из оси 8, установленной на направляющей 1, шестерни 9, обгонной муфты 10, внутренняя обойма 11 которой закреплена на оси 8 посредством шпоночного соединения, а наружная обойма 12 - во внутреннем отверстии шестерни 9, двух зубчатых реек 13 и 14, закрепленных на направляющей 2 со смещением и по разные стороны шестерни 9.

Фрикционная пара 5 состоит из рабочих плоскостей 5 и 16, выполненных в форме дисков и закрепленных, соответственно, на направляющей 1 и торцовой поверхности жесткого диска 17, который установлен на оси 8 посредством шлицевого соединения.

Нажимная пружина 6 имеет вид тарельчатого упругого элемента, деформируемого регулировочной гайкой 18.

Демпфер сухого трения посредством установочных элементов 3 и 4 соединяется с объектом 19 и основанием 20 и работает совместно с упругими элементами 21 подвески.

В положении статического равновесия объекта 19 на упругих элементах 21 подвески или при равенстве смещений объекта 19 и основания 20, т.е. когда х y 0, шестерня 9 выведена из зацепления с зубчатыми рейками 13 и 14 и, как следствие этого, переключающее устройство 7 выключает из работы фрикционную пару 5. Периодически это происходит в точках а, с, е и последующих точках, где расстояние между объектом 19 и основанием 20 такое же, как и при положении статического равновесия объекта 19 на упругих элементах 21 подвески.

В процессе работы демпфера сухого трения совместно с упругими элементами 21 подвески восстанавливающая сила последних периодически изменяет направление на противоположное. В промежутке а.с восстанавливающая сила действует вверх y x > 0, а в промежутке с.е вниз y x < 0.

В начале промежутка а.с, от а до b, объект 19 и основание 20 сближаются друг с другом и (скорость объекта 19 меньше скорости основания 20). В конце промежутка а.с, от b до с, они удаляются друг от друга . При последующем движении в промежутке с.е от с к d они продолжают удаляться друг от друга , а от d к е сближаются друг с другом .

При движении от положения статического равновесия точки c шестерня 9 входит в зацепление с зубчатой рейкой 13 и вращается вместе с наружной обоймой 12 против часовой стрелки, что соответствует свободному ходу обгонной муфты 10.

Поскольку вращение не передается внутренней обойме 11 и оси 8, то фрикционная пара 5 остается выключенной из работы и, тем самым, исключается увеличение скорости объекта 19 () за счет силы сухого трения (). Скорость объекта 19 увеличивается здесь только за счет действия восстанавливающей силы (y x > 0).

После прохождения точки b шестерня 9 и наружная обойма 12 начинают вращаться по часовой стрелке, что соответствует рабочему ходу обгонной муфты 10, вращение передается внутренней обойме 11 и оси 8. В результате этого переключающее устройство 7 срабатывает и включает в работу фрикционную пару 5. Развиваемая сила сухого трения между рабочими плоскостями 15 и 16 передается по цепочке через жесткий диск 17, ось 8, обгонную муфту 10, шестерню 9, зубчатую рейку 13 и направляющую 2 на объект 19 и тормозит его движение, поскольку при она направлена противоположно скорости объекта 19 ().

Достигая положения статического равновесия точки с, шестерня 9 выходит из зацепления с зубчатой рейкой 13, переключающее устройство 7 срабатывает и выключает из работы фрикционную пару 5. При дальнейшем движении от точки с шестерня 9 входит в зацепление с зубчатой рейкой 14 и вращается вместе с наружной обоймой 12 против часовой стрелки, что соответствует свободному ходу обгонной муфты 10. Поскольку вращение не передается обойме 11 и оси 8, то фрикционная пара 5 остается выключенной из работы и, тем самым, исключается увеличение скорости объекта 19 () за счет силы сухого трения (). Скорость объекта 19 увеличивается только за счет действия восстанавливающей силы (y x < 0).

После прохождения точки d шестерня 9 и наружная обойма 12 начинают вращаться по часовой стрелке, что соответствует рабочему ходу обгонной муфты 10, вращение передается внутренней обойме 11 и оси 8. В результате этого переключающее устройство 7 срабатывает и включает в работу фрикционную пару 5. Развиваемая сила сухого трения между рабочими плоскостями 15 и 16 передается по цепочке через жесткий диск 17, ось 8, обгонную муфту 10, шестерню 9, зубчатую рейку 14 и направляющую 2 на объект 19 и тормозит его движение, поскольку при она направлена противоположно скорости объекта 19 ().

При дальнейшем движении объекта 19 и основания 20 описанная последовательность работы демпфера сухого трения повторяется.

Фрикционная пара 5 включается в работу, когда силы сухого трения тормозят движение объекта 19, уменьшая его скорость, и выключается из работы, когда силы сухого трения подготавливали бы объект 19, увеличивая его скорость. Конструкция демпфера сухого трения позволяет задавать именно такой - оптимальный, релейный (включено-выключено) режим работы фрикционной пары 5, обеспечивающий уменьшение интенсивности колебания объекта 19 по сравнению с интенсивностью колебания основания 20.

Формула изобретения

Демпфер сухого трения, содержащий две направляющие, образующие пару скольжения, фрикционную пару с рабочими накладками и нажимной пружиной и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы фрикционную пару, а первая рабочая накладка фрикционной пары закреплена на первой направляющей, отличающийся тем, что переключающее устройство выполнено в виде оси, установленной на первой направляющей, шестерни, обгонной муфты, внутренняя обойма которой закреплена на оси, а наружная во внутреннем отверстии шестерни, и двух зубчатых реек, закрепленных на второй направляющей и предназначенных для поочередного зацепления с шестерней, фрикционная пара установлена на оси переключающего устройства, а демпфер снабжен установленным на оси переключающего устройства жестким диском, на торцевой поверхности которого закреплена вторая рабочая накладка фрикционной пары.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5