Виброизолирующая опора

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолирующая опора содержит общий корпус, в котором расположены рабочая и компенсационная камеры, заполненные демпфирующей жидкостью и разделенные разделительной перегородкой с одной, по меньшей мере, внутренней полостью и дроссельными каналами для перепускания демпфирующей жидкости между рабочей и компенсационной камерами, рабочая камера ограничена упругим элементом с закрепленным в нем механизмом крепления объекта подрессоривания, компенсационная камера ограничена удерживающей мембраной. Опора также снабжена внешним фиксирующим корпусом, жестко закрепленным на общем корпусе. Упругий элемент выполнен в виде упругого рабочего элемента и расположен во внешнем фиксирующем корпусе. Механизм крепления объекта подрессоривания выполнен в виде штока крепления и закреплен в упругом рабочем элементе с возможностью одновременного перемещения с упругим рабочим элементом вследствие его деформации под действием нагрузки. Внутренняя полость рабочей камеры выполнена тороидальной формы. Разделительная перегородка выполнена в виде цилиндрической кольцеобразной детали с закрепленной по центру ее поперечного сечения дополнительной эластичной мембраной, в общем корпусе выполнено отверстие подачи воздуха с возможностью регулирования давления в рабочей камере. Обеспечивается снижение вибрационной и акустической нагруженности подрессоренного объекта. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям виброизолирующих опор, устанавливаемых под виброактивные агрегаты машин и оборудования, такие как двигатель и механизмы трансмиссии, а также под объекты виброзащиты, к которым относится кабина, с целью поглощения и рассеивания проходящих через нее механических колебаний в виде вибраций широкого спектра частот.

Аналогом модели является виброизолирующая опора по патенту на изобретение «Гидравлическая виброопора (варианты)» РФ №2211386 С2, МПК F16F 13/16, опубл. 27.08.2003 г., содержащая крепежный элемент виброизолируемого объекта, заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем разделительной перегородкой с, по меньшей мере, одним дроссельным каналом, сообщающим указанные камеры, и мембраной, отличающаяся тем, что в качестве разделительной перегородки установлен резиново-эластичный элемент чашеобразной формы с закрепленным в выпуклой его части крепежным элементом виброизолируемого объекта, при этом рабочая камера ограничена мембраной, компенсационная - дном корпуса, а корпус дополнительно снабжен крышкой с отверстием для крепежного элемента.

У аналога имеется два недостатка обусловленных тем, что резиново-эластичный элемент опоры, обеспечивающий удержание объекта подрессоривания и упругую характеристику, выполняет также функцию разделительной перегородки между рабочей и компенсационной камерами. В результате, во-первых, резиновый элемент подвергается постоянному двустороннему активному воздействию демпфирующей жидкости, состав которой включает продукты нефтепереработки и поэтому является агрессивной разрушающей средой для резиново-эластичного элемента. Во-вторых, дроссельные каналы расположены внутри резиново-эластичного элемента опоры и подвержены деформациям в процессе ее работы, что приводит к их закупорке и отказам.

Вторым аналогом принята виброизолирующая опора из патента на изобретение РФ №2509933 С2, МПК F16F 13/08, F16F 5/00 опубл. 20.03.2014 г., под названием «Гидравлическая виброизолирующая опора силового агрегата (варианты)». Гидравлическая виброизолирующая опора силового агрегата содержит заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, которые разделены между собой эластичной мембраной с дроссельными отверстиями и перегородкой с отверстиями, которые ограничены опорным блоком, эластичной обечайкой и эластичной мембраной, отличающаяся тем, что эластичная мембрана, разделяющая рабочую и компенсационные камеры, имеет сферическую или гофрированную часть, а дроссельные отверстия у нее выполнены в виде каналов во внешней стороне сферы или гофры, при этом опора имеет дополнительный упругий элемент, расположенный между мембраной с отверстиями и перегородкой, а при необходимости корпус опоры, имеющей коническую часть, на которую опирается эластичная обечайка и опорный блок, на своей внутренней центральной части имеет стержень.

Недостатком данного аналога является то, что дроссельные отверстия выполнены в эластичной мембране, что не позволяет обеспечить постоянное сечение данных отверстий и, соответственно, настройку скорости перепускания жидкости между рабочей и компенсационной камерами на определенной частоте, соответствующей собственной частоте колебаний подрессоренного объекта на опоре.

Прототипом принята виброизолирующая опора из патента на изобретение РФ №2503861 С2, МПК F16F 13/06, опубл. 10.01.2014 г., под названием «Гидравлическая виброизолирующая опора». Гидравлическая виброизолирующая опора содержит заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные опорной платой, эластичной обечайкой и соответственно мембраной, а также общим корпусом с закрепленной в нем разделительной перегородкой с одной, по меньшей мере, внутренней полостью и дроссельными каналами сообщения с камерами, внутренняя полость выполнена сферообразной формы и тангенциально примыкающей к дроссельным каналам, имеющим тангенциальные выводы в камеры, а каждый дроссельный канал сообщения с одной из камер имеет соответствующий по геометрическим характеристикам дроссельный канал сообщения с другой камерой, эластичная обечайка выполнена в виде тела вращения, внутренняя поверхность которого образована сферической поверхностью, а внешняя - конической поверхностью, плавно переходящей в сферическую, а затем в коническую с обратным конусом, эквидистантным с поверхностью опорной платы, а эластичная мембрана выполнена в виде симметричной относительно вертикальной оси резинокордной обечайки одинаковой толщины, образованной сочетанием конического и сферических участков поверхностей, причем к нижнему фланцу корпуса прикреплено основание, выполненное в виде кольцевой пластины, соединенной с круглым диском посредством, по крайней мере, трех ребер, а на круглом диске закреплен упругий элемент конической формы из эластомера, жесткость которого равна жесткости эластичной мембраны, отличающаяся тем, что каждый из виброизоляторов выполнен в виде, по крайней мере, двух плоских упругих коаксиально расположенных колец, внешнего и внутреннего, расположенных в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов, радиально расположенных в горизонтальной плоскости, и под углом, находящимся в пределах 10°÷80°, - в вертикальной плоскости, а полости, образованные плоскими упругими коаксиально расположенными кольцами, внешним и внутренним с центральным отверстием, расположенными в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенными между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов, заполнены упругодемпфирующим сетчатым элементом, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Конструкция виброизолирующей опоры из данного патента имеет три существенных недостатка. Во-первых, внутренняя полость рабочей камеры, имеет сферическую форму, что не позволяет обеспечить достаточную нелинейность нагрузочной характеристики и эффективность работы виброизолирующей опоры. Во-вторых, эластичная обечайка имеет открытую наружную поверхность, что не позволяет ограничить ее допустимые хода в горизонтальных и изгибных направлениях и может приводить к опрокидыванию подрессоренного объекта. В-третьих, конструктивно отсутствует возможность управления жесткостью виброизолирующей опоры для настройки необходимой собственной частоты колебаний подрессоренных объектов с различной массой.

Задачей изобретения является создание конструкции виброизолирующей опоры виброактивных агрегатов машин и оборудования, таких как двигатель и механизмы трансмиссии, а также вибронагруженных агрегатов, таких как кабина, за счет этого снижение вибрационных и акустических нагрузок, действующих от подрессоренного объекта на конструкцию машины, а также от конструкции машин и оборудования на подрессоренный объект.

Технический результат - эффективное поглощение и рассеивание вибраций широкого спектра частот, проходящих через виброизолирующую опору в виде механических колебаний путем обеспечения достаточной нелинейности нагрузочной характеристики опоры, управления ее жесткостью и дополнительного демпфирования колебаний, а также обеспечение защиты от опрокидывания подрессоренного объекта ограничением допустимых ходов опоры в горизонтальных и изгибных направлениях.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что виброизолирующая опора содержит общий корпус, в котором расположены рабочая и компенсационная камеры, заполненные демпфирующей жидкостью и разделенные разделительной перегородкой с одной, по меньшей мере, внутренней полостью и дроссельными каналами для перепускания демпфирующей жидкости между рабочей и компенсационной камерами, рабочая камера ограничена упругим элементом с закрепленным в нем механизмом крепления объекта подрессоривания, компенсационная камера ограничена удерживающей мембраной. Опора дополнительно снабжена внешним фиксирующим корпусом, жестко закрепленным на общем корпусе, упругий элемент выполнен в виде упругого рабочего элемента и расположен во внешнем фиксирующем корпусе, механизм крепления объекта подрессоривания выполнен в виде штока крепления и закреплен в упругом рабочем элементе, с возможностью одновременного перемещения с упругим рабочим элементом, вследствие его деформации под действием нагрузки, внутренняя полость рабочей камеры выполнена тороидальной формы, разделительная перегородка выполнена в виде цилиндрической кольцеобразной детали с закрепленной по центру ее поперечного сечения дополнительной эластичной мембраной, в общем корпусе выполнено отверстие подачи воздуха с возможностью регулирования давления в рабочей камере.

Практическая применимость и техническая сущность изобретения раскрывается ниже следующим описанием и поясняется чертежами, где:

На фиг. изображена конструкция виброизолирующей опоры.

Виброизолирующая опора содержит общий корпус 1, в котором расположены рабочая 2 и компенсационная 3 камеры, заполненные демпфирующей жидкостью и разделенные разделительной перегородкой 4 с одной, по меньшей мере, внутренней полостью 5 и дроссельными каналами 6 для перепускания демпфирующей жидкости между рабочей 2 и компенсационной 3 камерами, рабочая камера 2 ограничена упругим рабочим элементом 7 с закрепленным в нем механизмом крепления объекта подрессоривания 8, компенсационная камера 3 ограничена удерживающей мембраной 9, Опора дополнительно снабжена внешним фиксирующим корпусом 10, жестко закрепленным на общем корпусе 1 методом вальцовки, упругий элемент 7 выполнен в виде упругого рабочего элемента из резины или полиуретана и расположен во внешнем фиксирующем корпусе 10, механизм крепления объекта подрессоривания 8 выполнен в виде штока крепления и жестко закреплен методом вулканизации в упругом рабочем элементе 7 по его оси, с возможностью одновременного перемещения с упругим рабочим элементом, вследствие его деформации под действием нагрузки, внутренняя полость рабочей камеры 2 выполнена тороидальной формы, разделительная перегородка 4 выполнена в виде цилиндрической кольцеобразной детали с закрепленной по центру ее поперечного сечения дополнительной эластичной мембраной 11, в общем корпусе 1 выполнено отверстие подачи воздуха 12 с возможностью регулирования давления в рабочей камере внешним воздушным насосом.

Виброизолирующая опора работает по следующему принципу. При помощи механизма крепления объекта подрессоривания - штока крепления 8, виброизолирующая опора закрепляется на объекте подрессоривания, а при помощи общего корпуса 1 устанавливается на раме машины. Через отверстие подачи воздуха 12 в рабочую камеру 2 подается воздух под давлением от внешнего воздушного насоса, за счет этого регулируется давление в рабочей камере 2 и настраивается жесткость опоры под массу объекта подрессоривания.

При осевом нагружении силовым воздействием в вертикальном направлении, шток крепления 8, закрепленный в упругом рабочем элементе 7 и удерживаемый от опрокидывания внешним фиксирующим корпусом 10, вследстивии деформации упругого рабочего элемента 7 перемещается в вертикальном направлении, при этом упругий рабочий элемент 7 оказывает сопротивление перемещению штока крепления 8, а демпфирующая жидкость из рабочей камеры 2 перетекает в компенсационную камеру 3 через дроссельный канал 6 и внутреннюю полость 5 разделительной перегородки 4, демпфируя колебание за счет возникающих сил вязкого трения, а эластичная мембрана 11 за счет возникающих сил упругой деформации сглаживает давление между рабочей 2 и компенсационной 3 камерами, за счет чего обеспечивается дополнительное демпфирование колебаний, при этом удерживающая мембрана 9 создает дополнительное сопротивление перемещению штока крепления 8 в вертикальном направлении и после прекращения действия силы, возвращает его в начальное положение.

При радиальном нагружении силовым воздействием в вертикальном направлении, шток крепления 8, закрепленный в упругом рабочем элементе 7 и удерживаемый от опрокидывания внешним фиксирующим корпусом 10, вследстивии деформации упругого рабочего элемента 7 перемещается в радиальном направлении, при этом упругий рабочий элемент 7 оказывает сопротивление перемещению штока крепления 8, а демпфирующая жидкость из рабочей камеры 2 перетекает в компенсационную камеру 3 через дроссельный канал 6 и внутреннюю полость 5 разделительной перегородки 4, демпфируя колебание за счет возникающих сил вязкого трения, при этом удерживающая мембрана 9 создает дополнительное сопротивление перемещению штока крепления 8 в радиальном направлении и после прекращения действия силы, возвращает его в начальное положение.

В результате, за счет того, что опора дополнительно снабжена внешним фиксирующим корпусом, жестко закрепленным на общем корпусе, а упругий элемент выполнен в виде упругого рабочего элемента и расположен во внешнем фиксирующем корпусе, ограничиваются ее допустимые хода в горизонтальных и изгибных направлениях и исключается возможность опрокидывания подрессоренного объекта. За счет того, что механизм крепления объекта подрессоривания выполнен в виде штока крепления и закреплен в упругом рабочем элементе, внутренняя полость рабочей камеры выполнена тороидальной формы, а разделительная перегородка выполнена в виде цилиндрической кольцеобразной детали с закрепленной по центру ее поперечного сечения дополнительной эластичной мембраной, обеспечивается достаточная нелинейность нагрузочной характеристики и эффективность работы виброизолирующей опоры. За счет того, что в общем корпусе выполнено отверстие подачи воздуха с возможностью регулирования давления в рабочей камере, появляется возможность управления жесткостью виброизолирующей опоры для настройки необходимой собственной частоты колебаний подрессоренных объектов с различной массой.

Описанная конструкция виброизолирующей опоры позволяет обеспечить эффективное поглощение и рассеивание вибраций широкого спектра частот, действующих на объекты подрессоривания различных масс, проходящих через виброизолирующую опору в виде механических колебаний путем обеспечения достаточной нелинейности нагрузочной характеристики опоры, дополнительное демпфирования колебаний, управление жесткостью опоры, а также обеспечение защиты от опрокидывания подрессоренного объекта ограничением допустимых ходов опоры в горизонтальных и изгибных направлениях. В результате, снижается вибрационная и акустическая нагруженность подрессоренного объекта, повышается безопасность и комфортность виброактивных машин и оборудования.

Виброизолирующая опора, содержащая общий корпус, в котором расположены рабочая и компенсационная камеры, заполненные демпфирующей жидкостью и разделенные разделительной перегородкой с одной, по меньшей мере, внутренней полостью и дроссельными каналами для перепускания демпфирующей жидкости между рабочей и компенсационной камерами, рабочая камера ограничена упругим элементом с закрепленным в нем механизмом крепления объекта подрессоривания, компенсационная камера ограничена удерживающей мембраной, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена внешним фиксирующим корпусом, жестко закрепленным на общем корпусе, упругий элемент выполнен в виде упругого рабочего элемента и расположен во внешнем фиксирующем корпусе, механизм крепления объекта подрессоривания выполнен в виде штока крепления и закреплен в упругом рабочем элементе с возможностью одновременного перемещения с упругим рабочим элементом вследствие его деформации под действием нагрузки, внутренняя полость рабочей камеры выполнена тороидальной формы, разделительная перегородка выполнена в виде цилиндрической кольцеобразной детали с закрепленной по центру ее поперечного сечения дополнительной эластичной мембраной, в общем корпусе выполнено отверстие подачи воздуха с возможностью регулирования давления в рабочей камере.