Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом

 

Изобретение относится к пружинным амортизаторам с нагруженным тросом. Стальной канат навит на пружину. Наконечник каната может крепится как непосредственно в местах крепления пружины к фундаменту и к опорам объекта, так и в других точках объекта. Предлагаемое техническое решение направлено на повышение надежности и усиление демпфирования виброизолятора. 29 ил.

Изобретение относится к средствам защиты конструкции от механических воздействий, а именно к виброизоляторам с упругодемпфирующим элементом.

Известен виброизолятор типа АКПО (амортизатор корабельный пружинный одновитковый) {Беляковский Н.Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. Л.: Судостроение, 1965, 523 с. (стр. 418, рис. 162) [1]}.

Известный виброизолятор не обладает демпфирующим эффектом.

Известен также наиболее близкий к предложенному техническому решению виброизолятор, содержащий каркас и навитый на нем в виде цилиндрической пружины жгут (Авторское свидетельство СССР N 315689, кл. F 16 F 1/06, опублик. 07.06.87) [2] - прототип. Жгут состоит из скрученных между собой металлических проволок, навитых на каркас. Каждый из рядов проволочек закручен по пространственной винтовой линии с объемным переплетением не менее трех рядов. Каждый виток цилиндрической пружины образован навитым встык жгутом. Концы жгута опаяны для предотвращения самопроизвольного его разматывания.

Существенными недостатками данного виброизолятора являются: 1. Ненадежность крепления концов жгута.

2. Сложность навивки проволок жгута.

3. Потребность специальной технологии изготовления.

4. Недостаточная энергоемкость.

5. Незначительность демпфирующего эффекта.

Во время работы виброизолируемого объекта и воздействий ударов, сотрясений происходит сжатие или растяжение пружины, вызывающее кручение и изгиб проволоки.

Кручение и изгиб проволоки вызывает натяжение жгута, что приводит к быстрому износу проволочек, обрыву жгута и самой пайки. При работе пружины с температурой среды более 280^oC происходит превращение пайки в мягкое, а затем в жидкое состояние.

Следовательно, известное техническое решение является ненадежным и недостаточно энергоемким.

Сложность навивки (изготовления) жгута и потребность специальной технологии его изготовления увеличивают себестоимость виброизолятора.

Конструктивная особенность проволочек жгута способствует возникновению демпфирующего эффекта, но они недостаточны, так как контактная поверхность соприкосновения мала. Это связано и с тем, что при пайке концов не может быть обеспечено достаточное натяжение жгута и плотное соприкосновение соответствующих поверхностей.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование пружинных виброизоляторов с демпфирующим средством.

Это достигается за счет того, что: 1. Демпфирующий элемент выполнен из стального каната, навитого по спирали на проволоку самой пружины.

2. Средство оконцовки концов демпфирующего элемента является также средством крепления его концов непосредственно в местах крепления пружины к фундаменту и к опорным конструкциям объекта или других точках этого объекта.

Данное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен пружинный виброизолятор без демпфирующего элемента; на фиг. 2 - пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом, установленный между виброизолируемым объектом и фундаментом (рамой); на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - 27 некоторые примеры средств оконцовки демпфирующего элемента; на фиг. 28, 29 - примеры крепления концов демпфирующего элемента.

Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом содержит спиральную цилиндрическую пружину 1 (фиг. 1 - 3), которая для простоты на фигурах изображена одновитковой конструкции (частный случай), проушины 2, 3 для крепления с одной стороны к виброизолируемому объекту 4, а с другой стороны - к фундаменту или раме 5 (фиг. 1 - 3), демпфирующий элемент 6 и средства оконцовки 7, 8 и крепления концов демпфирующего элемента 6.

Средства 7, 8 оконцовки и крепления концов демпфирующего элемента 6 обеспечивают крепление его концов непосредственно в местах крепления пружины 1 к фундаменту 5 (фиг. 2, 3) и к опорным конструкциям объекта 4 или других точках этого объекта (фиг. 28, 29).

На фиг. 2, 3 приведен пример крепления пружинного виброизолятора с демпфирующим элементом крепежными средствами 9-12 узлов 2, 3, 7 и 8.

Деталь 13 (фиг. 2) изготовлена из резины и выполняет роль буфера при ударах.

Стальной канат представляет собой витое гибкое изделие из стальных проволок. В соответствии со специфическими особенностями структуры может использоваться в качестве упругодемпфирующего элемента виброизоляторов.

Канатную проволоку изготавливают из углеродистой качественной конструкционной стали, выполняемой в мартеновских и электрических печах.

Канат выпускается промышленностью, а следовательно, является доступным материалом для изготовления виброизолятора предложенной конструкции как экологичной продукции.

Рабочие части отрезков каната в различных конструкциях, в том числе предложенной, обладают требуемой несущей способностью и большим демпфированием. В процессе нагружения они в конструкциях испытывают деформации изгиба, кручения и сжатия. Хорошо противостоят вибрационным и линейным перегрузкам, выдерживают многократные удары высокой интенсивности длительностью 0,05-0,1 с. Имеют поглощающую способность, близкую к пружинным виброизоляторам, а по рассеивающей - превосходят металлическую резину {Минасян М.А. Новое в конструкции виброизолирующих креплений двигателей внутреннего сгорания. Депонированная рукопись в ЦНИИ им. Крылова, N ДР-77, 1999 [3]}.

При сборке пружинного виброизолятора с демпфирующим элементом как для прототипа, так и для предложенной конструкции важное и определяющее значение имеет надежность соединения в местах закрепления концов 7, 8 демпфирующего элемента 6 (фиг. 2, 3).

Предложенное средство оконцовки отрезков каната и некоторые примеры конструктивных выполнений, представленных на фиг. 4-27, являются наиболее надежными, чем опаяние жгута непосредственно к пружине у прототипа.

Кроме представленных средств оконцовки (фиг. 4-27), могут применяться также, например, морские узлы и другие конструктивные решения. Главное, чтобы было обеспечено предотвращение самопроизвольного разматывания демпфирующего элемента 6, плотность навивки, надежность средств 7, 8 оконцовки и крепления концов демпфирующего элемента непосредственно в местах крепления 11, 12 (фиг. 2, 3) пружины 1 к фундаменту 5 и к опорным конструкциям 9 объекта 4 или других точках этого объекта (фиг. 28, 29).

Данное техническое решение обеспечивает также регулировку демпфирующих характеристик виброизолятора благодаря возможностям изменения угла, плотности, полноты навивки, длины троса и места крепления концов троса.

Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом работает следующим образом.

При работе виброизолируемого объекта 4 от воздействия вибрации и ударов как со стороны объекта 4, так и со стороны основания 5 происходит ослабление как низких, так и высоких частот благодаря самой пружине 1, которая не обладает демпфирующим эффектом.

Демпфирующий эффект обеспечивает демпфирующий элемент 6, выполненный из стального канатного жгута за счет упругой деформации и внутреннего (вязкого) трения в материале проволок и внешнего (сухого) трения между проволоками жил каната, а также между витком пружины 1 и канатного жгута (фиг. 2,3).

При больших амплитудах вибрации резко возрастает степень демпфирования, что обеспечивает минимальный коэффициент динамичности на резонансной частоте.

При ударах резиновый элемент 13 работает в качестве буфера.

Цилиндрические пружины применяются в качестве подвесок транспортных средств и, поскольку они не обладают демпфирующим эффектом, вынуждены одновременно применять также демпферы, например жидкостные (гидравлические), фрикционные и т.п. Однако существующие конструкции требуют дальнейшего усовершенствования по их упрощению, снижению себестоимости, уменьшения массогабаритных показателей, увеличения эффективности, надежности и т.п.

Предложенное техническое решение в некоторой степени близко к указанным требованиям.

Широкое распространение для защиты приборов, аппаратуры и других объектов нашли также виброизоляторы АКПО [1], особенно в космонавтике, авиации, судостроении и в других областях.

Применение в виброизоляторах типа АКПО предложенного устройства (фиг. 2, 3, 28, 29) позволит обеспечить не только расширение области применения, но и существенно увеличит эффективность виброизоляции виброизолируемого объекта 4, срок службы и надежность.

Важной особенностью виброизолятора является возможность регулировки демпфирующих характеристик, причем в условиях монтажа и эксплуатации.

Кроме того, в комплекте виброизолятора можно предусмотреть несколько типоразмеров демпфирующего элемента, отличающихся диаметром и длиной троса, что еще расширит спектр применения виброизолятора.

Опытные образцы виброизоляторов будут готовы к испытанию в декабре 2001 года.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".

Какие-либо другие виброизоляторы с указанными выше преимуществами неизвестны.

Формула изобретения

Пружинный виброизолятор с демпфирующим элементом, содержащий спиральную цилиндрическую пружину, демпфирующий элемент, навитый по спирали на проволоку этой пружины, и средство оконцовки концов демпфирующего элемента, отличающийся тем, что демпфирующий элемент выполнен из стального каната, а упомянутое средство оконцовки является средством крепления концов демпфирующего элемента непосредственно в местах крепления пружины к фундаменту и к опорным конструкциям объекта или другим точкам этого объекта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29