ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный (внбгр)

Классы МПК:F16F3/08 с пружинами, изготовленными из материала с высоким внутренним трением, например из резины 
F16F1/362 из стальной "шерсти" или пресованного волоса
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-06
публикация патента:

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит корпус, размещенные в нем две конические упругие втулки из проволочного материала металлорезины, крышку, размещенный в центральном отверстии втулок и крышки стяжной элемент и крепежные детали. Корпус размещен внутри пружины сжатия с радиальным зазором. Пружина опирается на фланец корпуса и дно виброизолятора и жестко закреплена на них с помощью крышек, составленных из двух полуколец. Цилиндрическая стенка корпуса выступает с обеих сторон его конического основания. Стяжной элемент выполнен в виде пустотелого цилиндра с круглым коническим фланцем. На наружной поверхности фланца выполнена плоская опорная площадка с центральным и резьбовыми отверстиями. Стяжной элемент размещен в центральных отверстиях упругих втулок. Коническая крышка центрируется на гладкой цилиндрической части стяжного элемента. Наружная опорная поверхность крышки выполнена плоской. На резьбовой конец стяжного элемента навернута круглая гайка, под которой установлены упругие и контровочная шайбы. Внутри стяжного элемента размещена разгрузочная спиральная пружина сжатия с большой податливостью. На дне стяжного элемента закреплена противоударная подушка, изготовленная из материала металлорезины. Достигается улучшение виброизолирующих свойств, повышение долговечности, а также упрощение обслуживания виброизолятора. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный   (внбгр), патент № 2506473

Рисунки к патенту РФ 2506473

виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный   (внбгр), патент № 2506473 виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный   (внбгр), патент № 2506473 виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный   (внбгр), патент № 2506473 виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный   (внбгр), патент № 2506473 виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный   (внбгр), патент № 2506473

Изобретение относится к виброизолирующим цельнометаллическим устройствам средней и большой грузоподъемности, способным работать в агрессивной среде, в вакууме, в условиях радиации и повышенной температуре (до 450°С).

Известен виброизолятор (см. Котов А.С. Расчет упругодемпфирующих характеристик виброизоляторов из материала MP// Автореферат диссертациии на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Самара - 2007 г.), содержащий корпус, две конические упругие втулки из проволочного нетканого материала MP («Металлорезины»), крышку, центральную втулку, стяжной винт с буртиком и крепежные детали - шайбы, прорезные гайки и шплинты. На корпусе, крышке и центральной втулке выполнены небольшие концетрические буртики, по которым центрируются втулки из MP и в них создается радиальный натяг. Осевой натяг во втулках из MP создается закручиванием нижней прорезной гайки (если ось виброизолятора вертикальна) до упора крышки в буртик стяжного винта и торца центральной втулки в крышку и в этом положении гайка шплинтуется. Корпус виброизолятора имеет фланец, которым виброизолятор крепится к основанию. Виброизолируемый объект ставится на крышку и закрепляется шайбой, второй прорезной гайкой и шплинтом.

Виброизолятор может использоваться при пространственном нагружении. Его упругие втулки работают в режиме двустороннего упругогистерезисного упора при нагружении по всем шести степеням свободы. К числу его положительных качеств следует отнести его относительно небольшие габариты и вес, простоту конструкции и технологии его изготовления.

По технической сущности этот виброизолятор наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.

Однако этот виброизолятор имеет и ряд серьезных недостатков.

Материал MP плохо работает на растяжение и при крутильных и сдвиговых колебаниях объекта в местах упругих втулок, где они контактируют с центрирующими буртиками, могут возникать растягивающие напряжения, приводящие к местному разрыву материала втулок.

В литературном источнике (см. Котов А.С. Расчет упругодемпфирующих характеристик виброизоляторов из материала MP// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Самара - 2007 г.), где описана эта конструкция виброизолятора, не освещены условия, которые необходимо выполнить при создании работоспособного, тяжело нагруженного виброизолятора с упругогистерезисными элементами, изготовленными из материала MP, удовлетворяющего ТУ заказчика, и не вскрыт их физический смысл (см. ниже).

У прототипа верхняя упругая втулка значительно более нагружена, чем нижняя, так как при нагружении виброизолятора весом объекта она догружается по тому же процессу, которым она нагружалась при создании в ней осевого натяга, а нижняя упругая втулка при этом разгружается и в результате находится в менее нагруженном состоянии даже по сравнению с состоянием ее после создания в ней осевого натяга.

В результате при динамическом нагружении виброизолятора нагружение верхней втулки описывается петлей гистерезиса либо частично, либо целиком лежащей на «хвостах» поля ее упругогистерезисных петель, что значительно ухудшает упругогистерезисные характеристики (УФХ) виброизолятора, увеличивает перегрузки и резонансные частоты виброизолируемого объекта, что в свою очередь приводит к появлению «усадки» материала втулки и снижению осевого натяга втулок. Причем по мере наработки нарастание «усадки» и остаточной радиальной деформации увеличивает плотность материала втулок. Кроме того, за счет износа возрастает трение на контактных поверхностях витков спиралей. Все это будет приводить к тому, что рабочая петля гистерезиса виброизолятора все дальше будет «выталкиваться» на «хвост» поля, будет возрастать среднециклическая жесткость виброизолятора, а следовательно, и резонансные частоты динамической системы «объект - виброизоляторы», коэффициент рассеивания виброизолятора будет снижаться и, следовательно, будут возрастать динамические перегрузки, действующие на объект. Причем интенсивность возрастания неблагоприятного воздействия этих факторов будет непрерывно увеличиваться по мере наработки. Естественно, что интенсивность возрастания этих неблагоприятных факторов сильно зависит от удачности выбора первоначальных конструктивных параметров виброизолятора.

К числу недостатков прототипа следует также отнести отсутствие упругой компенсации потери осевого натяга при наработке, обусловленного жестким скреплением крышки с центральной втулкой. В результате, как показал опыт эксплуатации виброизолятора, за счет уменьшения осевого натяга уменьшается сила затяжки прорезных гаек несмотря на их контровку шплинтами и периодически приходится их подзатягивать и шплинтовать.

Поэтому ставится задача разработки виброизолятора большой грузоподъемности (с таким же диапазоном грузоподъемности или большим, чем у прототипа), у которого при крутильных и сдвиговых колебаниях объекта не происходил «закус» материала упругих втулок и местный разрыв его, осевая «усадка» и радиальные сдвиговые остаточные деформации материала MP втулок в процессе наработки не приводили к необходимости периодического перезатягивания прорезных гаек и их шплинтования, при этом предлагаемый виброизолятор по сравнению с прототипом имел бы лучшие УФХ, и следовательно, динамическая система «виброизолируемый» объект виброизоляторы» имела бы более низкие резонансные частоты и на объект воздействовали меньшие динамические перегрузки как в резонансных зонах, так и в зарезонансных, и следовательно, предлагаемый виброизолятор имел бы больший ресурс работы, чем прототип.

Поставленная задача решается тем, что предлагается низкочастотный виброизолятор ВНБГР большой грузоподъемности, разгруженный, содержащий корпус, размещенные в нем с радиальным и осевым натягом две конические упругие втулки из проволочного материала MP, крышку, размещенный в центральном отверстии втулок и крышки стяжной элемент и крепежные детали, отличающийся тем, что корпус размещен внутри пружины сжатия с радиальным зазором, немного меньшим или равным немного меньшим или равным максимально допустимой деформации пружины в радиальном направлении, пружина сжатия выполнена так, что в ее каждой опорной плоскости расположено по два опорных витка, а сам корпус опирается фланцем на ее верхние опорные витки и жестко прикреплен к наружному опорному витку пружины с помощью крышки, составленной из двух полуколец, закрепленной на его фланце болтами упругими шайбами и гайками, другой опорной плоскостью пружина опирается на дно виброизолятора и жестко закреплена на нем с помощью крышки, также составленной из двух полуколец, прижимающей наружный опорный виток пружины к дну с помощью винтов с потайными головками, цилиндрическая стенка корпуса выступает с обеих сторон его конического основания на высоту втулки в свободном состоянии, стяжной элемент выполнен в виде пустотелого цилиндра с круглым коническим фланцем с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндрической стенки корпуса на величину, немного меньшую удвоенного радиального натяга упругих втулок, а на наружной поверхности фланца выполнена плоская опорная площадка с центральным отверстием и одним, двумя или более резьбовыми отверстиями, стяжной элемент с заданным радиальным натягом размещен в центральных отверстиях упругих втулок, причем диаметр внутреннего отверстия конического основания корпуса на величину, немного меньшую удвоенного радиального натяга упругих втулок, больше диаметра гладкой цилиндрической части стяжного элемента, коническая крышка центрируется на гладкой цилиндрической части стяжного элемента, и ее наружная опорная поверхность выполнена плоской, а ее наружный диаметр равен наружному диаметру конического фланца стяжного элемента, заданная величина осевого натяга упругих втулок создана затяжкой круглой гайки, которая навернута на резьбовой конец стяжного элемента, и под которой установлены одна, две или более упругие шайбы, и контровочная шайба, один ус которой отогнут в паз гайки, а другой в паз стяжного элемента, внутри которого с небольшим осевым натягом размещена разгрузочная спиральная пружина сжатия с большой податливостью - например, ее деформация под действием силы веса G виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, в 5-10 раз и более может превышать суммарную деформацию сжатия пружины, на которой подвешен корпус, и упругих втулок при воздействии на них этой силы, разгрузочная пружина по круглой резьбе закреплена в опоре, выполненной на дне, а сверху на пружину также по круглой резьбе навинчена крышка, наружный диаметр которой на два хода виброизолятора в радиальном направлении меньше диаметра внутреннего отверстия цилиндра стяжного элемента, в котором размещена пружина, пружина и крышка от отворачивания законтрены вмятиями на стенке опоры и юбке крышки, крышка упирается в дно цилиндра стяжного элемента с небольшой силой, созданной небольшим осевым натягом пружины, острые кромки упругих втулок, цилиндрической стенки корпуса, крышки, конического фланца стяжного элемента, а также места соединения стенки корпуса с его основанием и конического фланца с стяжным элементом скруглены радиусами, а на дне с радиальным натягом по опоре разгрузочной пружины закреплена противоударная подушка, изготовленная из материала MP с плотностью, большей плотности материала упругих втулок, и размер зазора между торцом круглой гайки и противоударной подушкой меньше хода в осевом направлении каждой из пружин, в лапки виброизолируемого объекта, которыми он ставится на виброизоляторы, на заданную длину ввинчены пальцы, законтренные контровочной гайкой, которые при установке объекта на виброизоляторы входят в центральные отверстия опорных площадок фланцев стяжных элементов и отжимают опору пружины так, что лапки прижимаются к опорной площадке фланца стяжного элемента, и виброизолируемый объект в этом положении закрепляется винтами, под каждую головку которых установлены упругая шайба и контровочная шайба с отгибными усами, и длина пальца и его резьбовой части подобраны такими, что подбором длины ввинчивания пальца можно было бы обеспечить, чтобы разгрузочная пружина каждого виброизолятора воспринимала всю силу веса объекта, приходящуюся на этот виброизолятор, либо только заданную ее долю.

Выполнение крышек в виде двух полуколец необходимо для обеспечения сборки предлагаемого виброизолятора.

По сравнению с прототипом нагрузка, обусловленная осевым и радиальным натягами, более равномерно распределена на всех граничных поверхностях втулок, что существенно улучшает УФХ предлагаемого виброизолятора.

У прототипа при нагружении виброизолятора постоянной силой G и динамической циклической силой с максимальной амплитудой, заданными техническим заданием деформация втулок под действием постоянной силы будет в разы больше деформации этих втулок при действии только одной постоянной силы, так как центр петли гистерезиса под действием постоянной силы сместится в точку с ординатой G процессом с жесткостью, равной наименьшей жесткости из жесткостей процессов, ограничивающих эту петлю, и упругие втулки, работающие в режиме двустороннего упругогистерезисного упора, будут загружаться по петле гистерезиса, либо целиком лежащей на «хвосте» поля упругогистерезисных петель, либо частично захватывающей «хвост», что сильно ухудшает УФХ виброизолятора и приводит к вышеописанным последствиям.

У предлагаемого виброизолятора упругие втулки полностью или частично разгружены от действия постоянной силы G.

В результате его упругие втулки во всем рабочем диапазоне загружаются по петлям без «хвостов», что существенно улучшает УФХ виброизолятора - в разы снижает среднециклическую жесткость двустороннего упругогистерезисного упора (втулок) и повышает его коэффициент рассеивания. Причем среднециклическая жесткость всего виброизолятора даже без учета жесткости пружины сжатия, последовательно с упругими втулками включенной в упругую систему виброизолятора, но с учетом жесткости разгрузочной пружины, может оказаться существенно меньшей, чем у прототипа, так как в этом случае можно использовать упругие втулки, изготовленные из материала MP меньшей плотности.

Последовательное включение пружины сжатия позволяет существенно снизить его среднециклическую жесткость и, следовательно, существенно снизить его резонансную частоту.

Наличие противоударной подушки не только улучшает противоударные свойства предлагаемого виброизолятора, но и позволяет расширить в сторону уменьшения применяемый диапазон плотностей материала MP упругих втулок, и, следовательно, в сторону уменьшения соответственно расширить диапазон среднециклических жесткостей виброизолятора.

В результате применение предлагаемого виброизолятора позволит снизить динамические перегрузки, действующие на систему «виброизолируемый объект - виброизоляторы», расширить диапазон допустимых динамических нагрузок, снизить резонансные частоты системы, существенно снизить интенсивность нарастания «усадки» втулок и ухудшения УФХ виброизолятора при наработке, и следовательно, увеличить ресурс его эксплуатации.

Отсутствие у предлагаемого виброизолятора буртиков у корпуса, крышки и фланца стяжного элемента, по которым в прототипе центрируются упругие втулки и создаются в них натяги, наличие скруглений острых кромок у стенки корпуса, фланца стяжного элемента и крышки, контактирующих с материалом упругих втулок, и скругление острых кромок самих упругих втулок исключает возможность «закусывания» материала втулок и появление местных разрывов в материале.

Установка упругих шайб под круглую гайку и головки крепежных винтов исключает недопустимое ослабление их затяжки при наработке и, следовательно, отпадает надобность их перезатяжки и контровки в процессе эксплуатации.

Кроме того, предлагается виброизолятор ВНБГР, отличающийся тем, что у центральных отверстий верхней и нижней упругих втулок на выходе к коническому основанию корпуса выполнена коническая часть с большим диаметром конуса, немного большим диаметра центрального отверстия в коническом основании корпуса, и на верхней наружной поверхности верхней втулки выполнена коническая часть с меньшим диаметром конуса, немного меньшим наружного диаметра конического фланца стяжного элемента, а у нижней упругой втулки на ее нижней наружной поверхности выполнена коническая часть с меньшим диаметром конуса, немного меньшим наружного диаметра конической крышки, и высота этих конических частей приблизительно равна сумме допустимой рабочей деформации и величины осевого натяга каждой из упругих втулок.

Наличие этих конических частей у упругих втулок позволит избежать выдавливания их материала в рабочие зазоры между корпусом и коническим фланцем стяжного элемента, корпусом и конической крышкой, основанием коническим корпуса и стяжным элементом.

Конструкции предлагаемых виброизоляторов поясняются фигурами, на которых крепление виброизолятора к объекту и основанию показано, как «обстановка» на сборочном чертеже тонкой сплошной линией.

На фиг.1 изображен продольный разрез виброизолятора ВНБГР.

На фиг.2 изображен вид сверху этого виброизолятора.

На фиг.3 изображен разрез по А-А на фиг.2 виброизолятора ВНБГР, после закрепления на нем виброизолируемого объекта.

На фиг.4 изображен фрагмент виброизолятора ВНБГР с упругими втулками с коническими частями, предохраняющими от выдавливания материала упругих втулок в рабочие зазоры виброизолятора.

На фиг.5 изображено поле упругогистерезисных петель виброизолятора.

Предлагаемый низкочастотный виброизолятор ВНБГР низкочастотный, большой грузоподъемности, разгруженный (см. фиг.1 и 2) содержит пружину сжатия 1, и размещенный внутри нее с радиальным зазором 2, немного меньшим или равным максимально допустимой деформации пружины 1 в радиальном направлении, корпус 3. Пружина сжатия 1 выполнена так, что в ее каждой опорной плоскости расположено по два опорных витка 4. Корпус 3 опирается фланцем 5 на ее верхние опорные витки 4 и жестко прикреплен к наружному опорному витку 4 пружины 1 с помощью крышки 6, составленной из двух полуколец, закрепленной на его фланце 5 болтами 7, упругими шайбами 8 и гайками 9. Другой опорной плоскостью пружина 1 опирается на дно 10 виброизолятора и жестко закреплена на нем с помощью крышки 11, также составленной из двух полуколец (см. фиг.2), прижимающей наружный опорный виток 4 пружины 1 (см. фиг.1) к дну 10 с помощью винтов 12 с потайными головками. В корпусе 3 размещены с радиальным и осевым натягом две конические упругие втулки 13 из проволочного материала MP, изготовленные холодным прессованием в направлении оси втулки, коническая крышка 14, стяжной элемент 15, разгрузочная спиральная пружина сжатия 16 и крышка 17 разгрузочной пружины.

Цилиндрическая стенка 18 корпуса 3 выступает с обеих сторон его конического основания 19 на высоту втулки 13 в свободном состоянии.

Стяжной элемент 15 выполнен в виде пустотелого цилиндра 20 с круглым коническим фланцем 21 с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндрической стенки 18 корпуса 3 на величину, немного меньшую удвоенного радиального натяга упругих втулок 13, а на наружной поверхности фланца 21 выполнена плоская опорная площадка 22 с центральным отверстием 23 и одним, двумя или более резьбовыми отверстиями 24 (см. фиг.1 и 2).

Стяжной элемент 15 (см. фиг.1) размещен в центральных отверстиях упругих втулок 13 с заданным радиальным натягом. Диаметр внутреннего отверстия 25 конического основания 19 корпуса 3 на величину, немного меньшую удвоенного радиального натяга упругих втулок 13, больше наружного диаметра гладкой цилиндрической части 26 стяжного элемента 15. Коническая крышка 14 центрируется на гладкой цилиндрической части 26 стяжного элемента 15 и ее наружная опорная поверхность 27 выполнена плоской. Наружный диаметр крышки 14 равен наружному диаметру конического фланца 21 стяжного элемента 15. Заданная величина осевого натяга упругих втулок 13 затяжкой круглой гайки 28, которая навернута на резьбовой конец стяжного элемента 15, и под которой установлены одна, две или более упругие шайбы 29, и контровочная шайба 30, один ус которой отогнут в паз гайки 28, а другой в паз стяжного элемента 15.

Разгрузочная спиральная пружина сжатия 16 с небольшим осевым натягом размещена внутри стяжного элемента 15 и выполнена с большой податливостью - например, ее деформация под действием силы веса G виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, в 5-10 раз и более может превышать суммарную деформацию сжатия упругих втулок 13 и пружины 1 при воздействии на них этой силы. Пружина 16 по круглой резьбе закреплена в опоре 31, выполненной на дне 10. Сверху на пружину 16 также по круглой резьбе навинчена крышка 17, наружный диаметр которой на два хода виброизолятора в радиальном направлении меньше диаметра внутреннего отверстия 32 цилиндра 20 стяжного элемента 15, в котором размещена пружина. Пружина 16 и крышка 17 от отворачивания законтрены вмятиями 33 на стенке опоры 31 и юбке крышки 17.

Острые кромки упругих втулок 13, цилиндрической стенки 18 корпуса 3, крышки 14, конического фланца 21 стяжного элемента 15, а также места соединения стенки 18 корпуса 3 с его основанием 19 и конического фланца 21 с стяжным элементом 15 скруглены радиусами.

На дне 10 с радиальным натягом по опоре 31 разгрузочной пружины 16 закреплена противоударная подушка 34, изготовленная из материала MP с плотностью, большей плотности материала упругих втулок 13, и размер зазора 35 между торцом круглой гайки 28 и противоударной подушкой 34 меньше хода в осевом направлении каждой из пружин 1 и 16.

В лапки 36 виброизолируемого объекта 37 (см. фиг.3), которыми он ставится на виброизоляторы, на заданную длину ввинчены пальцы 38, законтренные контровочной гайкой 39, которые при установке объекта 37 на виброизоляторы входят в центральные отверстия 23 опорных площадок 22 фланцев 21 стяжных элементов 15 и отжимают крышки 17 и разгрузочные пружины 16 так, что лапки 36 прижимаются к опорной площадке 22 фланца 21 стяжного элемента 15. Виброизолируемый объект 37 в этом положении закрепляется винтами 40. Под каждую головку винтов 40 установлены упругая шайба 41 и контровочная шайба 42 с отгибными усами. Длина пальца 38 и его резьбовой части подобраны такими, что подбором длины ввинчивания пальца можно установить, чтобы разгрузочная пружина 16 каждого виброизолятора воспринимала всю силу веса объекта 37, приходящуюся на этот виброизолятор, либо только заданную ее долю. Виброизолятор винтами 43, под головки которых также установлены упругие шайбы 44 и контровочные шайбы 45, закреплен на основании 46.

Контровочные шайбы 42 и 45 в зависимости от условий эксплуатации виброизоляторов могут не устанавливаться.

Кроме того, предлагается виброизолятор ВНБГР (см. фиг.4), отличающийся тем, что у центральных отверстий верхней 47 и нижней 48 упругих втулок на выходе к коническому основанию 19 корпуса 3 выполнена коническая часть 49 с большим диаметром конуса, немного большим диаметра центрального отверстия 25 в коническом основании 19. На верхней наружной поверхности 50 верхней втулки 47 выполнена коническая часть 51 с меньшим диаметром конуса, немного меньшим наружного диаметра конического фланца 21 стяжного элемента 15, а у нижней упругой втулки 48 на ее нижней наружной поверхности 52 выполнена коническая часть 53 с меньшим диаметром конуса, немного меньшим наружного диаметра конической крышки 14, и высота этих конических частей приблизительно равна сумме допустимой рабочей деформации и величины осевого натяга каждой из упругих втулок.

Сборку предлагаемого виброизолятора производят следующим образом.

В корпус 3 (см. фиг.1) устанавливают упругие втулки 13. Для установки стяжного элемента 15 и создания радиального натяга во втулках 13 используется технологический заборный конус (на фиг. не показано). Меньший диаметр заборного конуса меньше диаметра центрального отверстия втулки 13 в свободном состоянии, а больший равен или немного больше диаметра гладкой части цилиндра 20 стяжного элемента 15. С заданным радиальным натягом вставляют стяжной элемент 15 (с заборным конусом) в центральные отверстия упругих втулок 13 до упора фланцем 21 в упругую втулку 13 и убирают технологический заборный конус. Последовательно одевают на стяжной элемент 15 крышку 14, одну, две или более упругие шайбы 29 и контровочную шайбу 30, навинчивают круглую гайку 28, затягивают ее пока не будет создан заданный осевой натяг в упругих втулках 13, который контролируют по размеру между наружным торцом круглой гайки 28 и плоской опорной площадкой 22 фланца 21. Затем контрят круглую гайку 28. Пружину 16 ввинчивают в опору 31 дна 10 и на нее навинчивают крышку 17. Пружину 16 и крышку 17 контрят вмятиями 33 стенки опоры 31 и юбки крышки 17. Закрепляют пружину сжатия 1 на дне 10 с помощью полуколец крышки 11 и винтов 12, которые от отворачивания контрят краской таким образом, чтобы краска не мешала точной установке виброизолятора на рабочем месте. Устанавливают корпус 3 с собранными в нем деталями крышку 17 и пружину 1 и закрепляют его на пружине 1 с помощью полуколец крышки 6, болтов 7, упругих шайб 8 и гаек 9. При этом крышка 17 пружиной 16 будет с небольшой силой прижата к дну пустотелого цилиндра 22 стяжного элемента 15.

На рабочем месте виброизоляторы ВНБГР (см. фиг.3) крепят к основанию 46 винтами 43 с помощью упругих шайб 44 и контровочных шайб 45. В лапки 36 виброизолируемого объекта 37 на заданную длину ввинчивают пальцы 38 и контрят их гайками 39. Устанавливают объект 37 на виброизоляторы, при этом лапки 36 установятся на опорные площадки 22 виброизоляторов. Закрепляют объект 37 на виброизоляторах винтами 40, упругими шайбами 41 и контровочными шайбами 42.

При любой загрузке виброизолятора ВНБГР его упругие втулки работают в режиме двустороннего упругогистерезисного упора - либо одна втулка нагружается другая разгружается, либо одна половина каждой втулки нагружается, а другая ее половина разгружается. При полной разгрузке упругих втулок от действия постоянной силы G - веса виброизолируемого объекта, действующего на виброизолятор, его упругие втулки при действии на него периодической динамической нагрузки загружаются по процессам поля упругогистерезисных петель, изображенным на фиг.5 утолщенной сплошной линией. Параметры предлагаемых виброизоляторов ВНБГР подбираются таким образом, что при действии динамических нагрузок, меньших или равных допустимым, «рабочие» петли 54 (см. фиг.5) были без «хвостов» 55 или при необходимости с небольшими «хвостами». При ударной нагрузке допускается загружение виброизолятора по процессу с «хвостом».

Центр поля «рабочих» петель лежит в точке O(0,0) - ненагруженном состоянии упругих втулок 13 и пружины 1. В этом случае у предлагаемых виброизоляторов ВНБГР будут лучшие из возможных УФХ и, следовательно, диапазон рабочих настроек виброизолятора будет более широким, резонансные частоты системы «виброизолируемый объект - виброизоляторы» будут ниже и ниже будут динамические перегрузки, действующие на объект, как на резонансах, так и в зарезонансных рабочих областях. Следовательно, большим будет ресурс работы виброизоляторов.

При небольших сдвиговых радиальных смещениях пружины 16, при которых не происходит взаимное проскальзывание пальца 38 относительно крышки 17, сдвиговая жесткость разгрузочной пружины 16 полностью включается в сдвиговую жесткость виброизолятора, а при сдвиговых смещениях, при которых происходит взаимное проскальзывание этих элементов приближенно можно принять, что в сдвиговую жесткость виброизолятора включается среднециклическая жесткость петли гистерезиса, по которой загружаются эти элементы при сдвиговой деформации виброизолятора, а эта жесткость меньше сдвиговой жесткости пружины 16 в радиальных направлениях.

Предлагаемые виброизоляторы ВНБГР работают при всех видах динамической нагрузки, действующей по всем шести степеням свободы. Они обладают демпфированием в 2,5-3 раза большим и допускают удельную динамическую нагрузку (в пересчете на единичный объем упругогистерезисного элемента), раз в пять большую, чем у виброизоляторов с резиновыми упругогистерезисными элементами. При большой грузоподъемности их габариты будут существенно меньше габаритов виброизоляторов такой же грузоподъемности с резиновыми упругогистерезисными элементами. Они расчетны и могут эксплуатироваться в агрессивной среде, в условиях радиации, вакуума и повышенной температуры. Их преимущества по сравнению с прототипом описаны выше.

Кроме того, в большинстве практических случаев на виброизоляторы будут действовать различные по величине составляющие веса объекта и на рабочем месте ввинчиванием пальца 38 на различную длину в лапки 36 упругие втулки 13 и пружину 1 виброизоляторов ВНБГР можно будет полностью разгрузить от действия этих составляющих.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный, содержащий корпус, размещенные в нем с радиальным и осевым натягом две конические упругие втулки из проволочного материала металлорезины, крышку, размещенный в центральном отверстии втулок и крышки стяжной элемент и крепежные детали, отличающийся тем, что корпус размещен внутри пружины сжатия с радиальным зазором, немного меньшим или равным максимально допустимой деформации пружины в радиальном направлении, пружина сжатия выполнена так, что в ее каждой опорной плоскости расположено по два опорных витка, а сам корпус опирается фланцем на ее верхние опорные витки и жестко прикреплен к наружному опорному витку пружины с помощью крышки, составленной из двух полуколец, закрепленной на его фланце болтами, упругими шайбами и гайками, другой опорной плоскостью пружина опирается на дно виброизолятора и жестко закреплена на нем с помощью крышки, также составленной из двух полуколец, прижимающей наружный опорный виток пружины к дну с помощью винтов с потайными головками, цилиндрическая стенка корпуса выступает с обеих сторон его конического основания на высоту втулки в свободном состоянии, стяжной элемент выполнен в виде пустотелого цилиндра с круглым коническим фланцем с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндрической стенки корпуса на величину, немного меньшую удвоенного радиального натяга упругих втулок, а на наружной поверхности фланца выполнена плоская опорная площадка с центральным отверстием и одним или двумя, или более резьбовыми отверстиями, стяжной элемент с заданным радиальным натягом размещен в центральных отверстиях упругих втулок, причем диаметр внутреннего отверстия конического основания корпуса на величину, немного меньшую удвоенного радиального натяга упругих втулок, больше диаметра гладкой цилиндрической части стяжного элемента, коническая крышка центрируется на гладкой цилиндрической части стяжного элемента, и ее наружная опорная поверхность выполнена плоской, а ее наружный диаметр равен наружному диаметру конического фланца стяжного элемента, заданная величина осевого натяга упругих втулок создана затяжкой круглой гайки, которая навернута на резьбовой конец стяжного элемента и под которой установлены одна или две, или более упругие шайбы и контровочная шайба, один ус которой отогнут в паз гайки, а другой - в паз стяжного элемента, внутри которого с небольшим осевым натягом размещена разгрузочная спиральная пружина сжатия с большой податливостью - например, ее деформация под действием силы веса G виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, в 5-10 раз и более может превышать суммарную деформацию сжатия пружины, на которой подвешен корпус, и упругих втулок при воздействии на них этой силы, разгрузочная пружина по круглой резьбе закреплена в опоре, выполненной на дне, а сверху на пружину также по круглой резьбе навинчена крышка, наружный диаметр которой на два хода виброизолятора в радиальном направлении меньше диаметра внутреннего отверстия цилиндра стяжного элемента, в котором размещена пружина, пружина и крышка от отворачивания законтрены вмятиями на стенке опоры и юбке крышки, крышка упирается в дно цилиндра стяжного элемента с небольшой силой, созданной небольшим осевым натягом пружины, острые кромки упругих втулок, цилиндрической стенки корпуса, крышки, конического фланца стяжного элемента, а также места соединения стенки корпуса с его основанием и конического фланца со стяжным элементом скруглены радиусами, а на дне с радиальным натягом по опоре разгрузочной пружины закреплена противоударная подушка, изготовленная из материала металлорезины с плотностью, большей плотности материала упругих втулок, и размер зазора между торцом круглой гайки и противоударной подушкой меньше хода в осевом направлении каждой из пружин, в лапки виброизолируемого объекта, которыми он ставится на виброизоляторы, на заданную длину ввинчены пальцы, законтренные контровочной гайкой, которые при установке объекта на виброизоляторы входят в центральные отверстия опорных площадок фланцев стяжных элементов и отжимают опору пружины так, что лапки прижимаются к опорной площадке фланца стяжного элемента, и виброизолируемый объект в этом положении закрепляется винтами, под каждую головку которых установлены упругая шайба и контровочная шайба с отгибными усами, и длина пальца и его резьбовой части подобраны такими, что подбором длины ввинчивания пальца можно было бы обеспечить, чтобы разгрузочная пружина каждого виброизолятора воспринимала всю силу веса объекта, приходящуюся на этот виброизолятор, либо только заданную ее долю.

2. Виброизолятор низкочастотный большой грузоподъемности разгруженный по п.1, отличающийся тем, что у центральных отверстий верхней и нижней упругих втулок на выходе к коническому основанию корпуса выполнена коническая часть с большим диаметром конуса, немного большим диаметра центрального отверстия в коническом основании корпуса, и на верхней наружной поверхности верхней втулки выполнена коническая часть с меньшим диаметром конуса, немного меньшим наружного диаметра конического фланца стяжного элемента, а у нижней упругой втулки на ее нижней наружной поверхности выполнена коническая часть с меньшим диаметром конуса, немного меньшим наружного диаметра конической крышки, и высота этих конических частей приблизительно равна сумме допустимой рабочей деформации и величины осевого натяга каждой из упругих втулок.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2506473

patent-2506473.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс F16F3/08 с пружинами, изготовленными из материала с высоким внутренним трением, например из резины 

Класс F16F1/362 из стальной "шерсти" или пресованного волоса





Наверх