Амортизатор

 

Изобретение относится к устройствам для гашения вибрации и ударов при защите радиоэлектронной аппаратуры на транспортных средствах. Амортизатор содержит опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены ветви взаимно развернутых в горизонтальной плоскости эластичных колец, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла. В амортизатор введена дополнительная винтовая коническая пружина, установленная на конце пары планок симметрично основной винтовой пружине и закрепленная большим основанием в кольцевом пазу верхней пары планок, и направляющий стержень, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок и свободно входящий в дополнительную пружину. Эластичные кольца, каждое из которых выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами нескольких витков упругого троса малого диаметра, размещены параллельно между собой в двух равных группах между пружинами с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец. Изобретение направлено на стабилизацию демпфирующих характеристик и повышение надежности в работе. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для гашения вибраций и ударов и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от действия вибраций и ударов со стороны носителей (преимущественно наземного, авиационного и корабельного транспорта).

Известен амортизатор, содержащий эластичную трубку и две диаметрально расположенные относительно трубки опорные планки, выполненные из связанных между собой внешних и внутренних частей с пазами на обращенных друг к другу поверхностях, в которых размещена трубка (см. "Амортизатор", авт. свид. СССР N 1216480, F 16 F 7/12, 1986 г. ).

Использование данного амортизатора выявило неудовлетворительные виброудароизолирующие свойства и низкую надежность его работы в условиях пространственных линейных перегрузок, так как только в одном вертикальном направлении деформации возможно достижение оптимальной жесткостной характеристики амортизатора, когда трубка работает на сжатие (растяжение) от нагрузок, направленных радиально.

Действие силовых нагрузок в двух взаимно перпендикулярных боковых направлениях (вдоль продольной оси эластичной трубки и по касательной к его окружности) приводит к изменению характера деформации эластичной трубки, когда наряду с деформациями сжатия (растяжения) и изгиба появляются деформации кручения и, как следствие, ухудшение виброудароизолирующих свойств амортизатора.

Кроме того, материал эластичной трубки - резина не обеспечивает надежную работу амортизатора в условиях разброса температуры и воздействия агрессивной среды.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому амортизатору является амортизатор, содержащий опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены взаимно перпендикулярные пары эластичных колец, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла (см. "Амортизатор", патент Российской Федерации N 1703883, F 16 F 7/12, 1992 г. ). Данный амортизатор может быть выбран в качестве прототипа.

Недостатком указанного амортизатора являются его значительные габариты, обусловленные необходимостью размещения в нем двух наборов пружинных разрезных шайб (одного набора - внутри винтовой пружины, а другого - между парой верхних планок опорного узла). При этом существенно усложнена конструкция и затруднена сборка амортизатора.

Кроме того, в конструкции данного амортизатора отсутствует возможность регулировки его габарита по высоте, что в условиях разбросов веса и размещения центра тяжести амортизируемой аппаратуры является недопустимым.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение габаритов и упрощение конструкции амортизатора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, достигается тем, что амортизатор содержит опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены эластичные кольца с угловым смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла.

Отличием предлагаемого амортизатора от известных конструкций амортизаторов является то, что в него введена дополнительная винтовая коническая пружина, установленная на конце пары планок симметрично основной винтовой конической пружине и закрепленная большим основанием в кольцевом пазу верхней пары планок, и направляющий стержень, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок и свободно входящий в дополнительную винтовую коническую пружину. Эластичные кольца, каждое из которых выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами витков упругого троса, размещены параллельно между собой в двух равных группах между основной и дополнительной винтовыми коническими пружинами с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец.

Указанный кольцевой паз верхней пары планок может быть образован цилиндрическим отверстием с секторным выступом, выполненным в нижней планке, и введенной в указанное отверстие шайбой с резьбовым отверстием.

С целью стабилизации демпфирующих характеристик и повышения надежности работы амортизатора направляющий стержень дополнительной винтовой конической пружины может быть выполнен полым, с отверстиями на цилиндрической поверхности и с утолщенным цилиндрическим выступом на конце и наполнен консистентной смазкой с графитовым наполнителем.

Кроме того, с целью упрощения регулировки амортизатора по его высоте между верхним основанием основной винтовой конической пружины и верхней парой планок могут быть последовательно установлены плоские двузубые вилки, охватывающие направляющий стержень основной винтовой конической пружины, установленный фланцем в глухом отверстии верхней пары планок.

Заявляемая совокупность признаков устройства позволяет достичь цель за счет конструктивных решений.

При изучении технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявленный объект, не была выявлена.

Данное решение существенно отличается от известных.

Заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники и соответственно имеет изобретательский уровень.

Так как заявляемое решение может быть реализовано на современных материалах и компонентах, то оно является промышленно применимым.

На фиг. 1 изображен предлагаемый амортизатор, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - амортизатор с двумя эластичными кольцами (а), с двумя парами эластичных колец (б) и с двумя тройками эластичных колец (в); на фиг. 4 - амортизатор при максимально возможном сжатии (а), растяжении (б) и максимально возможной поперечной деформации (в); на фиг. 5 -силовая характеристика (сплошная линия - нагружение, пунктирная линия - разгружение).

Предлагаемый амортизатор (фиг. 1 и 2) содержит две равные группы эластичных колец 1 и 2, параллельных между собой в каждой группе и с угловым смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и опорный узел для эластичных колец, выполненный в виде двух пар диаметрально охватывающих кольца между собой внешних 3, 4 и внутренних 5, 6 планок с параллельными и симметричными относительно оси амортизатора пазами 7, расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях, в которых размещены эластичные кольца.

Внешние и внутренние планки связаны между собой попарно (3 и 5, 4 и 6) винтами 8 и размещены сверху и снизу относительно эластичных колец. Планки 3,5 и 4,6 выполнены с отверстиями 9 и 10, служащими для закрепления амортизатора на носителе, а на амортизаторе - блока аппаратуры.

Амортизатор выполнен с основной винтовой конической пружиной 11, размещенной между парами планок опорного узла, и с дополнительной винтовой конической пружиной 12, установленной на конце пары планок симметрично основной винтовой конической пружине. Материал для пружин - стальная пружинная проволока I или II класса (ГОСТ 9389-75). Дополнительная винтовая коническая пружина 12 закреплена своим большим основанием в кольцевом пазу 13 верхней пары планок и свободно входит в направляющий стержень 14, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок. Кольцевой паз 13 верхней пары планок образован цилиндрическим отверстием 15 с секторным выступом 16 в нижней планке 5, в которое введена шайба 17 с резьбовым отверстием 18. Между торцем дополнительной винтовой конической пружины 12 и планкой 6 в нагруженном амортизаторе с высотой H имеется зазор Δ ≥ A_max, где A_max - максимальная амплитуда колебаний при вибрации (для существующих носителей до 3-5 мм).

Каждое эластичное кольцо в группах 1 и 2 выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами 19 витков упругого стального троса.

Эластичные кольца размещены между собой в двух равных группах 1 и 2 (на фиг. 1 и 2 попарно), взаимно смещенных в горизонтальной плоскости на угол 60^o ≅ α < 90^o, и установлены между основной и дополнительной винтовыми коническими пружинами 11 и 12 с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец.

При таком конструктивном исполнении достигается уменьшение габарита амортизатора по высоте на 20-30% по сравнению с известным амортизатором и существенное упрощение изготовления деталей и сборки амортизатора.

Возможные варианты размещения эластичных колец в группах 1 и 2 представлены на фиг. 3.

В случае конструктивного исполнения амортизатора по схеме "а" (фиг. 3а) достигается уменьшение габаритов по длине (на 20%) и ширине (на 10%) по сравнению с известным амортизатором, а по схеме "б" (фиг. 3, 6) - уменьшение габаритов по длине на 5% и ширине на 10%.

Увеличение числа эластичных колец в группах 1 и 2 до трех (фиг. 3в) хотя и приведет к возрастанию габарита амортизатора по длине (до 10%), но одновременно повысит его грузоподъемность (на 30-40%), что позволит сократить число амортизаторов в основании аппаратуры (например, с 6 штук до 4 штук).

Направляющий стержень 14 (фиг. 1) может быть выполнен полым с отверстиями 20 на цилиндрической поверхности, наполненным консистентной смазкой с графитовым наполнителем для стабилизации сил трения в амортизаторе и с утолщенным цилиндрическим выступом 21 на конце для обеспечения ограничения хода амортизатора вверх и в боковом направлениях (фиг. 4в).

Основная винтовая коническая пружина 11 предназначена для восприятия лишь части (от 10% до 50%) статического веса блока аппаратуры, приходящегося на данный амортизатор. Остальная часть веса аппаратуры (от 50% до 90%) воспринимается эластичными кольцами 1 и 2.

В амортизаторе между верхним основанием основной винтовой конической пружины 11 и верхней парой планок могут быть последовательно установлены плоские двузубые вилки 22, охватывающие направляющий стержень 23 основной винтовой конической пружины, установленный фланцем в глухом отверстии верхней пары планок.

При этом обеспечивается регулировка амортизатора по его высоте H с точностью до 1 мм в случае разброса веса блока до ±15% без снятия блока и разборки амортизатора.

Амортизатор работает следующим образом (фиг. 1-5).

При воздействии нагрузки со стороны носителя, например, вертикальной нагрузки снизу вверх блок аппаратуры смещается вниз относительно основания носителя, деформируя эластичные кольца 1, 2 и основную винтовую коническую пружину 11 (фиг. 4). Материал колец 1, 2 и основной винтовой конической пружины 11 испытывает напряжения как сжатия, так и изгиба, и силовая характеристика P= f(y) (фиг. 5) имеет незначительный наклон (участок ОУ), жесткость амортизатора мала и виброизоляция амортизируемого блока наиболее благоприятна. При дальнейшей деформации выбирается зазор Δ между нижним основанием дополнительной винтовой конической пружины 12 и планкой 6 в нижней паре планок. Жесткость и энергоемкость амортизатора существенно повышаются (участок У1-У2 силовой характеристики, фиг. 5).

На участке У2-У3 (фиг. 5) жесткость амортизатора несколько уменьшается за счет существенного увеличения податливости эластичных колец 1 и 2 в процессе их сжатия и увеличения при этом их диаметров (вид в плане).

На участке У4-У5 (фиг. 5) существенно увеличивается жесткость амортизатора за счет прогрессивного увеличения жесткости основной и дополнительной винтовых конических пружин 11 и 12 по мере их сжатия.

При отрыве амортизированного блока от основания дополнительная винтовая коническая пружина 12 выключается из работы (фиг. 4). При этом зазор Δ увеличивается на величину хода амортизируемого блока вверх относительно носителя. Характер силовой характеристики P= f(y) в этом случае принципиально не отличается от силовой характеристики, приведенной на фиг. 5.

Действие горизонтальных нагрузок приводит к смещению верхней пары планок относительно нижней пары планок амортизатора (фиг. 4в). При этом включаются в работу группы эластичных колец 1 и 2 и основная и дополнительная винтовые конические пружины 11, 12 (жесткость амортизатора мала и виброизоляция амортизируемого блока благоприятна). По мере увеличения перемещения направляющие стержни 14 и 23 входят в контакт своими цилиндрическими поверхностями соответственно с дополнительной и основной винтовыми коническими пружинами 12 и 11, постепенно выключая из работы часть витков (до 50%). Жесткость амортизатора при этом существенно повышается и силовая характеристика имеет значительный наклон (энергоемкость амортизатора растет). Наличие утолщенного цилиндрического выступа 21 на конце направляющего стержня 14 обеспечивает надежное ограничение хода амортизатора в боковом (горизонтальном) направлении при предельных нагрузках. Таким образом характер силовой характеристики при поперечной деформации амортизатора близок к основной характеристике, приведенной на фиг. 5.

Такое конструктивное исполнение амортизатора существенно отличается от конструкции известного амортизатора и обеспечивает уменьшение габаритов и упрощение конструкции.

Применение для изготовления предлагаемого амортизатора стального троса (ГОСТ 3062-80) и стальной пружинной проволоки I или II класса (ГОСТ 9389-75), поставляемых нашей промышленностью, а также современной высокоточной и высокопроизводительной технологии формообразования планок, например литье под давлением или штамповка, значительно упрощает и удешевляет производство предлагаемого амортизатора.

Формула изобретения

1. Амортизатор, содержащий опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены эластичные кольца с угловым смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла, отличающийся тем, что в него введена дополнительная винтовая коническая пружина, установленная на конце пары планок симметрично основной винтовой конической пружине и закрепленная большим основанием в кольцевом пазу верхней пары планок, и направляющий стержень, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок и свободно входящий в дополнительную винтовую коническую пружину, а эластичные кольца, каждое из которых выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами витков упругого троса, размещены параллельно между собой в двух равных группах между основной и дополнительной винтовыми коническими пружинами с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец.

2. Амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что указанный кольцевой паз верхней пары планок образован цилиндрическим отверстием с секторным выступом, выполненным в нижней планке, и введенной в указанное отверстие шайбой с резьбовым отверстием.

3. Амортизатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что направляющий стержень дополнительной винтовой конической пружины выполнен полым с отверстиями на цилиндрической поверхности и с утолщенным цилиндрическим выступом на конце и наполнен консистентной смазкой с графитовым наполнителем.

4. Амортизатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что между верхним основанием основной винтовой конической пружины и верхней парой планок последовательно установлены плоские двузубые вилки, охватывающие направляющий стержень основной винтовой конической пружины, установленный фланцем в глухом отверстии верхней пары планок.

РИСУНКИ

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