Комбинированная упругодемпферная опора

 

Изобретение относится к комбинированным упругодемпферным опорам включающим канатный демпфер и мембранную гофрированную пружину и предназначено для подавления осевых вибраций быстровращающихся роторов, например, в аэрокосмической технике, а также для использования в качестве упругогистерезисных элементов противоударных устройств, применяемых при транспортировке грузов ответственного назначения. Комбинированная упругодемпферная опора состоит из набора гофрированных мембран и упругих тросовых элементов. Гофры выполнены концентрическими, попарно одинаковыми. Каждая мембрана относительно смежной установлена с заданным гарантированным зазором. Между мембранами в каждой волне гофров установлены упругие тросовые элементы, выполненные в виде полого замкнутого кольца, свитого из винтовой пряди троса. Техническим результатом является расширение диапазона применения готовых изделий за счет повышения эффективности подавления вибраций и снижения их массогабаритных характеристик. 5 ил.

Изобретение относится к комбинированным упругодемпферным опорам, включающим канатный демпфер и мембранную гофрированную пружину, и предназначено для подавления осевых вибраций быстровращающихся роторов, например, в аэрокосмической технике, а также для использования в качестве упругогистерезисных элементов противоударных устройств, применяемых при транспортировке грузов ответственного назначения.

Известны пакеты гофрированных шайб, устанавливаемые с торцов вала между корпусом машины и упорными подшипниками, предназначенные для гашения осевых колебаний роторов ТНА ракетных двигателей [1].

В указанных пакетах продольная волна гофров распространяется в окружном направлении, вследствие чего жесткость пакетов мала и для обеспечения заданной жесткости требуется большое количество пластин в пакете, что повышает материалоемкость и увеличивает вес готового изделия.

Кроме того, из-за необходимости обеспечения заданной большой жесткости пакеты пластин работают на больших предварительных поджатиях гофров, что снижает демпфирующую способность опоры и, зачастую, эффективность подавления вибрации снижается.

Известны противоударные демпфирующие устройства с пакетами гофрированных шайб [1].

В указанных демпфирующих устройствах используют пакеты с поперечным гофрированием, при которых продольная волна гофров распространяется в направлении длины гофрируемой ленты [1].

К недостаткам этих демпфирующих устройств относятся также малая жесткость и низкая эффективность подавления вибрации.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является расширение диапазона применения готовых изделий за счет повышения эффективности подавления вибраций и снижения их массогабаритных характеристик.

Технический результат достигается тем, что в пакете гофрированных мембран гофры выполнены концентрическими, попарно одинаковыми. каждая пластина относительно смежной установлена с заданным гарантированным зазором, а между мембранами в каждой волне гофров установлены упругие тросовые элементы в виде полого замкнутого кольца, свитого из винтовой пряди троса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показан внешний вид пакета с концентрическими гофрами;

на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1;

на фиг.3 показаны этапы формирования концентрических квазинепрерывных тросовых колец;

на фиг.4 показан вариант исполнения опоры по схеме одностороннего упругогистерезисного упора;

на фиг.5 показан вариант исполнения опоры по схеме двустороннего упругогистерезисного упора.

Комбинированная упругодемпферная опора с концентрическими гофрами (фиг.1..3) состоит из двух внешних мембран 1 и двух (или более) внутренних мембран 2, выполненных с концентрическими гофрами. Мембраны установлены одна относительно другой с заданным гарантированным зазором.

Между мембранами в выемках гофров установлены упругие тросовые элементы 3, выполненные в виде замкнутого кольца, свитого из винтовой пряди троса с полой сердцевиной 4.

Упругие тросовые элементы 3 выполнены в виде концентрических замкнутых колец, свитых из наружной винтовой пряди троса. Для этого вначале расплетают стандартный трос, свитый из нескольких многожильных прядей, а затем сплетают прядь в замкнутое кольцо (см. фиг.3), причем единственный стык пряди, например, опаян припоем.

Как показали экспериментальные исследования авторов, при пятикратном сплетении кольца всегда получается кольцо полого поперечного сечения. Полученные результаты обоснованы и графическими построениями.

Изготовленные по предлагаемой технологии кольца 3 укладывают во впадины гофров между мембранами 1 и 2.

Сформированный таким образом многослойный пакет может быть использован, например, для подавления осевой вибрации ротора и размещен для этой цели между опорным подшипником ротора и корпусом.

На фиг.4 представлен вариант, например, исполнения опоры при использовании ее для защиты грузов ответственного назначения при их транспортировке. При этом многослойный пакет, составленный из двух внешних мембран 1, двух (или более) внутренних мембран 2 и упругих тросовых элементов 3, размещен в корпусе 5, скрепленном с основанием 6, и связан с виброизолируемым объектом через резьбовой подпятник 7. Предлагаемая конструкция работает в режиме одностороннего упругогистерезисного упора.

На фиг.5 представлен вариант, например, исполнения опоры для реализации ее работы в режиме двухстороннего упругогистерезисного упора.

Комбинированная упругодемпферная опора работает следующим образом.

Вибрационная нагрузка, приходящая от вибрирующего объекта или основания, воздействует на упругогистерезисные тросовые кольца. За счет пустотелости поперечного сечения тросовые кольца упруго деформируются. При этом проволочки тросов проскальзывают относительно друг друга с трением в местах их контакта. При этом выделяется энергия, которая превращается в тепло и рассеивается в окружающее пространство.

При воздействии дополнительной ударной нагрузки за счет деформации тросовых прядей 3 и мембран 1 и 2 зазор “б” “выбирается”, мембраны контактируют между собой, жесткость опоры плавно возрастает, а энергия удара превращается в тепло за счет работы сил трения в местах контактов гофров смежных мембран, проскальзывания тросовых прядей относительно мембран и проскальзывания проволочек внутри тросовых прядей.

Таким образом, опора работоспособна и эффективна в широком диапазоне вибрационной нагрузки.

Конструктивно гофры выполнены таким образом, что имеют большую жесткость (так как по сути являются упругими оболочками - гофрированными мембранами), а тросовые кольца также имеют большую жесткость на сжатие. Следовательно, для использования предлагаемого изобретения в качестве упругодемпфирующей опоры большегрузных объектов (до десятков тонн) не потребуется резкого увеличения массогабаритных характеристик опор (за счет увеличения количества пластин в пакетах).

Кроме того, величину коэффициента рассеивания энергии определяют величиной предварительного поджатия гофров и она имеет “mах” при малых значениях Ho - h, где Но - высота гофра до сборки; h - зазор в собранном демпфере.

Данная конструкция предопределяет возможность работы на малых значениях “Но - h”, а следовательно, предусматривает реализацию максимальной эффективности подавления вибрации.

Промышленная применимость подтверждается тем, что предлагаемое, изобретение может быть использовано в аэрокосмической технике для подавления осевой вибрации высокооборотных роторов, на железнодорожном транспорте для виброизоляции при перевозке грузов ответственного назначения, в приборостроении и других отраслях техники и осуществлено с помощью известных способов (штамповки, точения, сверления) и типовых материалов (металлических пластин, тросов).

Обеспечение оптимального предварительного поджатия гофров реализует работу сил “сухого” трения по вершинам гофров между смежными мембранами, мембранами и тросовыми элементами, а также при деформации тросов - высокую эффективность подавления вибрации.

Большая жесткость опоры обеспечивает возможность ее использования для виброизоляций большегрузных объектов и получение низких малогабаритных характеристик, а также возможность восприятия ударной нагрузки.

Этим доказывается достижение технического результата - расширения диапазона применения готовых изделий, снижения массогабаритных характеристик и повышения эффективности подавления вибрации.

Использование изобретения в народном хозяйстве позволит снизить уровень вибронапряженности агрегатов транспортных систем и обеспечить сохранность транспортируемых грузов.

Формула изобретения

Комбинированная упругодемпферная опора, состоящая из набора гофрированных мембран и упругих тросовых элементов, отличающаяся тем, что гофры выполнены концентрическими, попарно одинаковыми, каждая мембрана относительно смежной установлена с заданным гарантированным зазором, а между мембранами в каждой волне гофров установлены упругие тросовые элементы, выполненные в виде полого замкнутого кольца, свитого из винтовой пряди троса.

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