Виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к усовершенствованию виброизолирующих опор ДВС, и может быть использовано для снижения шума и вибрации дизелей и других механизмов судовых и стационарных энергетических установок. Виброизолирующая опора содержит упругий элемент в виде спирали из стального троса, имеющей форму тора, опорные диски с прижимными кольцами, расположенными на внутренней поверхности каждого из дисков с соответствующими радиальными пазами на внутренних поверхностях для обхвата и фиксирования, например, винтами спирали торообразного упругого элемента с двух противоположных сторон, ударовиброзащитно-изолирующее устройство, выполненное в виде, по крайней мере, трех (по одной, две и т.д. шт. ) пружин сжатия, которые одним концом устанавливаются равномерно по окружности с помощью фиксирующего устройства на нижнем прижимном кольце, а другим концом могут занимать различные положения относительно верхнего прижимного кольца, направляющие. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а более конкретно - к усовершенствованию виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для снижения шума и вибрации дизелей и других механизмов судовых и стационарных энергетических установок.

Виброизолирующие опоры для ДВС известны.

Известна, например, виброизолирующая опора для ДВС, описанная в американском журнале "Disel Progress", 11 за 1965 г., с.44-47. Опора, описанная в указанном источнике, содержит упругий элемент, выполненный из стального троса и имеющий форму спирали, две пары металлических пластин с поперечными канавками на внутренних поверхностях для обхвата и фиксирования витков спирали с двух диаметрально противоположных сторон. При этом верхняя подвижная пара пластин служит опорой двигателя, нижняя неподвижная - опорой фундаментной рамы [1].

Недостатком такой опоры является то, что при нормальной жесткости в вертикальном направлении она обладает недостаточной сдвижной жесткостью, т.е. жесткостью в горизонтальном направлении, что приводит к превышению допустимых пределов сдвига, особенно в судовых условиях во время качки, и недостаточной энергоемкостью.

Известна также виброизолирующая опора по авторскому свидетельству СССР 741003, кл. F 16 F 7/14 на способ изготовления тросового амортизатора, принятая за прототип [2].

Указанная опора содержит торообразный упругий элемент из стального троса, навитый по спирали, диски, между которыми расположены витки троса и которые установлены перпендикулярно оси опоры в диаметрально противоположных точках. Упругий элемент - стальной трос протянут через радиальные отверстия опорных дисков и опрессован. Эти виброизоляторы, применяемые в радиоэлектронной аппаратуре, рассчитываются на небольшие номинальные нагрузки, и для их изготовления используется стальной трос диаметром 1-4 мм. При таких диаметрах троса для изготовления торообразных виброизоляторов возможно протягивание троса через отверстия в верхнем и нижнем опорных дисках, согласно а. с. 741003.

При номинальных нагрузках на виброизоляторы до 20 кН, например, как в агрегатах с двигателями внутреннего сгорания, для обеспечения необходимой жесткости применяется трос диаметром до 16 мм, что сильно затрудняет процесс изготовления виброизолятора со сверлениями в опорных дисках.

Существенными недостатками известной виброизолирующей опоры являются недостаточная энергоемкость, небольшая плотность расположения упругого элемента в пространстве и значительная просадка под номинальной нагрузкой, не застрахованность от разрушения при ударных нагрузках, а следовательно, недостаточная эффективность виброудароизоляции, невозможность изменения характеристик.

Изобретение направлено на усовершенствование известных виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания, а также различных объектов, т.е. на обеспечение возможности увеличения энергоемкости, улучшения ударовиброзащитно-изолирующих свойств и изменения характеристик.

Это достигается тем, что опора снабжена прижимными кольцами, установленными на обращенных друг к другу поверхностях опорных дисков, между которыми и прижимными кольцами размещены витки троса, установленным внутри образованной витками троса торообразной полости ударовиброзащитно-изолирующим устройством.

Устройство выполнено, по крайней мере, из трех пружин сжатия, установленных равномерно по окружности между фиксирующими опорами, имеющими регулирующие элементы, закрепленными на одном из приемных колец, и направляющими, имеющими регулирующие шайбы, закрепленными на другом прижимном кольце.

Пружины между фиксирующими опорами установлены или с предварительным поджатием (натяжением), или свободно без зазоров, или с зазором относительно направляющей, или часть их установлена с предварительным поджатием, а часть свободно без зазора, или часть свободно без зазора, а часть с зазором относительно направляющей.

Указанные особенности многовариантности установки пружин обеспечивают универсальность опоры, а следовательно, и изменение характеристик непосредственно на объекте в условиях эксплуатации без разборки опоры и изменения его габаритных размеров, так как пружины с элементами крепления устанавливаются внутри свободного пространства между фиксирующими опорами.

Изменение и регулировка характеристик опоры способствует достижению высокой эффективности работы опоры, увеличению энергоемкости и номинальной нагрузки, а также возможности сокращения количества опор виброизолируемых объектов, например главного двигателя, дизель-генератора, компрессора, насоса, вентилятора и т.д., обладающих большими массами.

Замена одних пружин на другие осуществляется через свободные промежутки витков торообразного упругого элемента с одинаковыми радиально расположенными между собой расстояниями.

На фиг. 1 представлены поперечный разрез и вид сверху виброизолирующей опоры.

Виброизолирующая опора содержит торообразный упругий элемент 1 из троса, навитый по спирали, опорные диски 2, 3 с прижимными кольцами 4, 5, расположенными на внутренней поверхности каждого из дисков 2, 3 с соответствующими радиальными канавками на внутренних поверхностях для обхвата и фиксирования, например винтами 6, витков троса упругого элемента 1 с двух противоположных сторон, ударовиброзащитно-изолирующее устройство, выполненное, по крайней мepe, из трех пружин сжатия 7, установленных равномерно по окружности с помощью фиксирующих опор 8 с регулирующими элементами /не показаны/, направляющих 9 и шайб 10.

На фиг.2 представлена виброизолирующая опора с предварительным поджатием пружин 7 с помощью набора пружин 10, которые могут быть установлены также с направляющими 9 верхнего приемного кольца 4.

На фиг.3 представлена виброизолирующая опора с зазором "A" пружин 7 относительно направляющих 9, установленная непосредственно на объекте, например, под судовой дизель-генератор между подмоторной рамой 11 и судовым фундаментом 12 болтами 13 и 14.

Принципы работы по виброударозащито-изоляции у перечисленных выше вариантов опор - один и тот же, основное отличие состоит лишь в фазе включения в работу пружин 7.

Так, например, если пружины 7 в опоре с предварительным поджатием (вариант 1) и основной торообразный тросовый упругий элемент 1 еще в свободном состоянии (см. фиг.2), то после установки опоры на объект (дизель-генератор, главный двигатель, компрессор и т.д.) под действием его веса элементы 1 и 7 воспримут совместно по соответствующему расчету предусмотренную деформацию.

Упругие элементы 1 и 7 опоры, по второму варианту, т.е. с нулевым зазором пружин 7 относительно направляющей 9 по фазе, в отличие от первого варианта, совпадают, и при установке опор под объект происходит одновременная их (параллельная) деформация.

Такие опоры при этом приобретают суммарный эффект двух упругих элементов троса и пружины, обладающие также большей энергоемкостью, особенно опора по первому варианту, чем известная опора (прототип).

Наибольший интерес представляет опора по третьему варианту, т.е. с зазором пружины 7 относительно направляющей 9.

После установки опоры на объект под действием его веса происходит деформация только витков упругого торообразного тросового элемента 1, а зазор "А" пружин 7 относительно направляющей 9 хотя и уменьшается на величину деформации элемента 1, но сохраняется.

При возмущающих воздействиях на опору как от, например, дизель-генератора, так и от корпуса судна или отдельных его конструкций и под действием динамических нагрузок, например, от неуравновешенных сил и моментов, благодаря значительному допустимому перемещению витков 1 торообразного упругого элемента, опора эффективно гасит вибрацию, а внутреннее демпфирование, происходящее за счет трения между жилами троса, по закону упругого гистерезиса, что особенно важно при резонансе, обеспечивает поглощение и рассеяние большей части энергии низко- и высокочастотных колебаний независимо от направления их действия.

При случайных сотрясениях, вызываемых ударными нагрузками за счет сообщенной энергии, происходит дополнительная (нерассчетная) деформация от обычного нормального эксплуатационного состояния. В результате чего часть сообщенной энергии рассеивается основным торообразным упругим элементом 1, a часть - пружиной 7, т.к. зазор "А" резко уменьшается, принимая отрицательное значение, т.е. происходит сжатие пружины 7, и "А" < 0.

После удара под действием сил упругости пружин 7 и витков 1 торообразного упругого элемента опора возвращается в исходно-нормальное эксплуатационное положение, т. е. отключается работа пружины 7, восстанавливается зазор "А" и работает только основной торообразный упругий элемент 1 опоры.

Такую опору называют опорой со страховкой от ударов, сотрясений.

Известная опора (прототип) без страховки.

Для опоры с пружинами сжатия 7 предпочтительно более шести, последние могут быть установлены между приемными кольцами 4, 5 или по одной (фиг.3), или по две (фиг.1) и более непосредственно в тарелках 8 и направляющих 9. Такая опора может применяться в различных комбинациях, т. е. часть пружин может быть с предварительным натяжением, часть свободно без зазора и часть с зазором. Кроме того, если между тарелкой 8 и направляющей 9 установлены по две пружины 7 (фиг.1), то наружная пружина может быть установлена свободно без зазора, а внутренняя с предварительным натяжением или в других сочетаниях соответственно. Указанные возможности варьирования способствуют, в отличие от прототипа, расширению размерного ряда и возможности регулировки их характеристик в широких пределах.

Формула изобретения

Виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания, содержащая торообразный упругий элемент из троса, навитый по спирали, и диски, между которыми расположены витки троса, отличающаяся тем, что она снабжена прижимными кольцами, установленными на обращенных друг к другу поверхностях дисков, между которыми и прижимными кольцами размещены витки троса, установленным внутри образованной витками троса торообразной полости ударовиброзащитно-изолирующим устройством, выполненным, по крайней мере, из трех пружин сжатия, установленных равномерно по окружности между фиксирующими опорами, имеющими регулирующие элементы и закрепленными на одном из прижимных колец, и направляющими, имеющими регулирующие шайбы и закрепленными на другом прижимном кольце, а пружины установлены или с предварительным поджатием, или свободно без зазоров, или с зазором относительно направляющей, или часть их установлена с предварительным поджатием и часть свободно без зазора, или часть свободно без зазора, а часть с зазором относительно направляющей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3