Кольцевой пластинчатый виброизолятор

Изобретение относится к машиностроению, в частности к упругим демпфирующим элементам, и может быть использовано в любой области техники. Сущность изобретения заключается в том, что кольцевой пластинчатый виброизолятор выполнен в виде двух разъемных обойм прямоугольной в плане формы, соединенных упругими элементами, состоящими из многослойных пакетов лент. Упругие элементы выполнены в виде двух групп многослойных пакетов спирально навитых лент постоянной ширины, закрепленных в пазах разъемных обойм и расположенных под углом α к горизонтальной плоскости обойм. Техническим результатом является обеспечение стабильных упругодемпфирующих свойств виброизолятора и повышение устойчивости работы виброизолятора по трем взаимноперпендикулярным направлениям. 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к упругим демпфирующим элементам, и может быть использовано в любой области техники для снижения перегрузок агрегатов бытовой техники, приборов и оборудования, работающих в условиях интенсивных вибраций и ударов.

Известен демпфирующий элемент, выполненный в виде плоской спиральной пружины, торцы витков которой расположены в плоскости, перпендикулярной оси спирали, начало и конец спирали соединены в одной точке пакета с помощью соединительного элемента, а витки спирали расположены с зазором друг относительно друга (авторское свидетельство №312994, МКИ F 16 F 1/34, 1969 г.).

Недостатком известного демпфирующего элемента являются невысокие демпфирующие свойства ввиду того, что витки спирали расположены с зазором друг относительно друга.

Известен демпфирующий элемент, выполненный в виде плоской спиральной пружины, торцы витков которой расположены в плоскости, перпендикулярной оси спирали, начало и конец спирали соединены в одной точке с помощью соединительного элемента, а витки спирали прижаты друг к другу и размеры спирали выбраны из соотношения

где δ - толщина витка, a R - внутренний радиус спирали (авторское свидетельство №1015148, МКИ F 16 F 1/34, Бюлл. №16, 1983 г.). Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является неопределенность демпфирующих свойств виброизолятора, так как силы трения между витками зависят от сдавливающих нагрузок на контактных поверхностях, а последние неопределенны. Вторым недостатком прототипа является недостаточная проработанность соединительного элемента, скрепляющего начало и конец спиральных витков. Под действием вибрации и неизбежной при этом сдвижки витков плотный натяг между витками ослабевает и демпфирование падает. Кроме того, использование одного рулонного пакета в качестве демпфирующего элемента является неэффективным вследствие его неустойчивости в двух других направлениях, перпендикулярных диаметру спирали.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является обеспечение стабильных упругодемпфирующих свойств виброизолятора за счет создания надежных обойм крепления многослойного спирального пакета и повышение устойчивости работы виброизолятора по трем взаимноперпендикулярным направлениям.

Поставленный технический результат достигается тем, что в кольцевом пластинчатом виброизоляторе, выполненном в виде двух разъемных обойм прямоугольной в плане формы, соединенных упругими элементами, состоящими из многослойных пакетов лент, упругие элементы выполнены в виде двух групп многослойных пакетов спирально навитых лент постоянной ширины, закрепленных в пазах разъемных обойм и расположенных под углом α к горизонтальной плоскости разъемных обойм, определяемым по формуле

где n - число витков многослойного пакета лент;

b - ширина многослойного пакета лент;

δ - толщина ленты многослойного пакета;

R - средний радиус кривизны многослойного пакета лент,

при этом обе группы многослойных пакетов спирально навитых лент расположены друг к другу зеркально относительно вертикальной оси симметрии виброизолятора.

Принципиальным отличием предлагаемой конструкции является следующее. За счет двух ансамблей многослойных пакетов, расположенных под некоторым углом относительно горизонтальной плоскости обойм и зеркально ориентированных друг другу относительно вертикальной оси, обеспечивается стабильность и устойчивость упругодемпфирующих характеристик виброизолятора по трем взаимноперпендикулярным направлениям и равночастотность виброизолятора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показана конструкция виброизолятора во фронтальной плоскости с частичными разрезами;

на фиг.2 показан вид по стрелке А на фиг.1;

на фиг.3 показана третья проекция виброизолятора - вид сверху;

на фиг.4 представлен общий вид кольцевого пластинчатого виброизолятора с двумя рулонными пакетами в ракурсе 3/4;

на фиг.5 представлен график зависимости

Кольцевой пластинчатый виброизолятор выполнен в виде двух прямоугольных в плане разъемных обойм 1 и 2 (фиг.1, 3) и двух групп симметрично расположенных относительно вертикальной оси виброизолятора многослойных пакетов 3, имеющих постоянную ширину b, закрепленных в пазах разъемных обойм 1 и 2 (фиг.1) и расположенных под углом α к горизонтальной плоскости разъемных обойм 1 и 2. Угол ориентации плоскостей витков многослойных пакетов лент 3 определяют по формуле

где n - число витков многослойного пакета лент;

b - ширина многослойного пакета лент;

δ - толщина ленты многослойного пакета;

R - средний радиус кривизны многослойного пакета лент.

При этом обе группы многослойных пакетов спирально навитых лент расположены друг к другу зеркально относительно вертикальной оси симметрии виброизолятора.

Каждая из обойм 1 и 2 состоит из двух планок 4 и 5 (фиг.2) прямоугольного поперечного сечения с пазами 6 для закрепления многослойных криволинейных пакетов 3. Кроме пазов 6 для закрепления пакетов лент 3 в планках 4 и 5 (фиг.1) выполнены отверстия 7 для крепления виброизолятора к основанию и защищаемому объекту.

В промежутках между пазами 6 выполнены отверстия 8 для прочного скрепления двух половин 4 и 5 каждой из обойм 1 и 2 с помощью заклепок при защемлении многослойных пакетов лент 3 (фиг.1). Кроме заклепок для скрепления двух половин 4 и 5 могут быть использованы, например, винты 9 (фиг.4). При этом в одной из планок, например 5, выполняют резьбовые отверстия, а в планках 4 - гладкие соосные отверстия без резьбы.

Зная средний радиус кривизны многослойных пакетов лент 3, число витков, ширину, угол ориентации плоскостей витков, модуль упругости ленты, из которой изготовлены пакеты, по известным формулам сопротивления материалов определяют жесткостные характеристики виброизолятора в трех взаимноперпендикулярных направлениях. При этом, варьируя угол ориентации плоскостей витков и ширину многослойных пакетов лент 3, обеспечивают равночастотность виброизолятора по всем направлениям восприятия нагрузки. Это очень важно для того, чтобы не допустить возникновения дополнительных резонансов при широкополосном возбуждении объекта виброзащиты. Расчеты показывают, что для обеспечения равночастотности виброизолятора угол ориентации витков α составляет величину приблизительно 82° (фиг.5).

Благодаря удлиненным планкам 4 и 5 виброизолятора и возможности расположения нескольких групп многослойных пакетов в предлагаемой конструкции обеспечивается большая стабильность характеристик и устойчивость работы виброизолятора.

Работает устройство следующим образом. Под действием динамической нагрузки, прикладываемой к верхней обойме 1, многослойные пакеты лент 3 деформируются. При этом под действием изгиба и кручения слои пакетов проскальзывают друг относительно друга. За счет взаимного проскальзывания слоев с трением рассеивается энергия деформации, которая и является причиной снижения вибраций колеблющегося объекта.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом “Виброизоляторе", изложенных в формуле изобретения.

Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в транспортном машиностроении, легкой промышленности, других отраслях техники и осуществлено с помощью известных средств. Теоретическое исследование, проведенное авторами, показало, что виброизолятор способен обеспечить заданный уровень стабильности характеристик, а конструкция обойм способна обеспечивать поддержание этих характеристик в неизменном состоянии в процессе работы. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата - обеспечение стабильных характеристик виброизолятора.

Кольцевой пластинчатый виброизолятор, выполненный в виде двух разъемных обойм прямоугольной в плане формы, соединенных упругими элементами, состоящими из многослойных пакетов лент, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде двух групп многослойных пакетов спирально навитых лент постоянной ширины, закрепленных в пазах разъемных обойм и расположенных под углом α к горизонтальной плоскости обойм, определяемым по формуле

где n - число витков многослойного пакета лент;

b - ширина многослойного пакета лент;

δ - толщина ленты многослойного пакета;

R - средний радиус кривизны многослойного пакета лент, при этом обе группы многослойных пакетов спирально навитых лент расположены друг к другу зеркально относительно вертикальной оси симметрии виброизолятора.