Виброизолятор

 

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям виброизоляторов общего назначения. Технический результат - повышение виброизолирующих качеств виброизолятора за счет улучшения демпфирующих способностей упругих элементов. Указанный технический результат достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем две опоры 1 и 2 с параллельно размещенными между ними упругими элементами, установленный с возможностью перемещения и фиксации в одной из опор регулировочный элемент 3, упругий элемент, воспринимающий осевые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные кольцевой блок 4 из эластомера и конический пакет тарельчатых пружин 6, толщина и диаметр которых увеличиваются от вершины конуса к основанию, а упругий элемент, воспринимающий боковые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные комплект размещенных наклонно в пазах опор эластомер-металлических блоков 10 и пакет тарельчатых пружин 11, при этом в коническом пакете тарельчатых пружин 6 упругого элемента, воспринимающего осевые нагрузки, часть каждой пружины, контактирующая с поверхностью регулировочного элемента 3, выполнена в виде цилиндрической втулки с внутренним диаметром, равным диаметру регулировочного элемента 3, в пакете тарельчатых пружин 11 упругого элемента, воспринимающего боковые нагрузки, часть каждой пружины, контактирующая с поверхностью опоры 2, выполнена в виде конической втулки с углом конуса, равным углу конуса поверхности опоры 2, а поверхности 16 регулировочного элемента и 17 опоры 2, контактирующие соответственно с пружинами конического пакета тарельчатых пружин 6 упругого элемента, воспринимающего осевые нагрузки, и пакета тарельчатых пружин 11 упругого элемента, воспринимающего боковые нагрузки, имеют покрытие, выполненное из материала с повышенными фрикционными свойствами.

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям виброизоляторов общего назначения.

Известен виброизолятор, содержащий две опоры с параллельно размещенными между ними упругими элементами, установленный с возможностью перемещения и фиксации в одной из опор регулировочный элемент, воздействующий на один из упругих элементов [А.с. 1146496 СССР, МКИ F16F 7/12, опубл. 23.03.85, бюл. 11].

Недостатком известной конструкции виброизолятора является недостаточная возможность регулирования упругих и демпфирующих характеристик упругих элементов.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является виброизолятор, содержащий две опоры с параллельно размещенными между ними упругими элементами, установленный с возможностью перемещения и фиксации в одной из опор регулировочный элемент, причем упругий элемент, воспринимающий осевые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные кольцевой блок из эластомера и конический пакет тарельчатых пружин, толщина и диаметр которых увеличиваются от вершины конуса к основанию, а упругий элемент, воспринимающий боковые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные комплект размещенных наклонно в пазах опор эластомер-металлических блоков и пакет тарельчатых пружин [П.м. 93477 U1, МПК F16F 7/12, опубл. 24.0.10, бюл. 12].

Недостатком известной конструкции виброизолятора является недостаточная демпфирующая способность упругих элементов.

Задачей полезной модели является создание схемы виброизолятора, обеспечивающего улучшение качества виброизоляции при использовании его в подвеске подрессориваемого объекта.

Технический результат - повышение виброизолирующих качеств виброизолятора за счет улучшения демпфирующих способностей упругих элементов.

Указанный технический результат достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем две опоры с параллельно размещенными между ними упругими элементами, установленный с возможностью перемещения и фиксации в одной из опор регулировочный элемент, упругий элемент, воспринимающий осевые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные кольцевой блок из эластомера и конический пакет тарельчатых пружин, толщина и диаметр которых увеличиваются от вершины конуса к основанию, а упругий элемент, воспринимающий боковые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные комплект размещенных наклонно в пазах опор эластомер-металлических блоков и пакет тарельчатых пружин, при этом в коническом пакете тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего осевые нагрузки, часть каждой пружины, контактирующая с поверхностью регулировочного элемента, выполнена в виде цилиндрической втулки с внутренним диаметром, равным диаметру регулировочного элемента, в пакете тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего боковые нагрузки, часть каждой пружины, контактирующая с поверхностью опоры, выполнена в виде конической втулки с углом конуса, равным углу конуса поверхности опоры, а поверхности регулировочного элемента и опоры, контактирующие соответственно с пружинами конического пакета тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего осевые нагрузки, и пакета тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего боковые нагрузки, имеют покрытие, выполненное из материала с повышенными фрикционными свойствами.

На фиг.1 изображен виброизолятор, продольный разрез; на фиг.2 - график изменения деформации упругих элементов виброизолятора при действии осевых колебательных нагрузок; на фиг.3 - график изменения силы сопротивления виброизолятора от колебательной скорости при действии осевых колебательных нагрузок; на фиг.4 - график изменения деформации упругих элементов виброизолятора при действии боковых колебательных нагрузок; на фиг.5 - график изменения силы сопротивления виброизолятора от колебательной скорости при действии боковых колебательных нагрузок.

Виброизолятор (фиг.1) содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 опоры, закрепленный в нижней опоре 2 установленный с возможностью перемещения и фиксации регулировочный элемент 3. Коаксиально регулировочному элементу 3 размещен упругий элемент, воспринимающий осевые нагрузки, включающий в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные кольцевой блок 4 из эластомера, размещенный между верхней опорой 1 и кольцевым упором 5 регулировочного элемента 3, и конический пакет тарельчатых пружин 6, толщина и диаметр которых увеличиваются от вершины конуса к основанию, причем для увеличения демпфирующих способностей пружин за счет увеличения площади контакта трущихся поверхностей часть каждой пружины 6, контактирующая с поверхностью регулировочного элемента 3, выполнена в виде цилиндрической втулки с внутренним диаметром, равным диаметру регулировочного элемента 3. С верхней опорой 1 при помощи болтового соединения 7 связано нажимное кольцо 8. Коаксиально регулировочному элементу 3 установлена нажимная втулка 9, контактирующая с верхней пружиной конического пакета тарельчатых пружин 6. Упругий элемент, воспринимающий боковые колебательные нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные комплект размещенных наклонно в пазах опор эластомер-металлических блоков 10 и пакет тарельчатых пружин 11, причем для увеличения демпфирующих способностей пружин за счет увеличения площади контакта трущихся поверхностей часть каждой пружины 11, контактирующая с поверхностью нижней опоры 2, выполнена в виде конической втулки с углом конуса, равным углу конуса поверхности этой опоры. На нижней поверхности кольцевого упора 5 регулировочного элемента 3 установлено ограничительное кольцо 12 из эластомера, ограничивающее перемещение верхней опоры 1 на ходе отбоя, а на нижней поверхности нажимного кольца 8 - ограничительное кольцо 13 из эластомера, ограничивающее перемещение верхней опоры 1 на ходе сжатия. Между верхней опорой 1 и регулировочным элементом 3 установлена ограничительная шайба 14, под которой коаксиально регулировочному элементу 3 установлено кольцо 15 из эластомера, ограничивающее боковые перемещения верхней опоры 1. Для увеличения демпфирующих способностей упругих элементов в виде конического пакета тарельчатых пружин 6 и пакета тарельчатых пружин 11, воспринимающих соответственно осевые и боковые нагрузки, контактирующие с пружинами этих пакетов соответственно поверхность 16 регулировочного элемента 3 и поверхность 17 нижней опоры 2 выполнены из материала с повышенными фрикционными свойствами.

Виброизолятор работает следующим образом. При действии на его верхнюю опору 1 со стороны подрессориваемого объекта в осевом направлении колебательных нагрузок с высокими и средними частотами и малой амплитудой основную работу по виброизоляции в качестве упругого и демпфирующего элемента с нелинейной упругой характеристикой выполняет кольцевой блок 4 из эластомера. В полости между кольцевым упором 5 регулировочного элемента 3 и верхней опорой 1 предусмотрен дополнительный объем, заполняемый эластомером кольцевого блока 4 при его нагружении.

Характер изменения осевой деформации fo виброизолятора на ходе сжатия от усилия Pв со стороны подрессориваемого объекта при действии осевых колебательных нагрузок представлен на фиг.2. Участок кривой от точки O до точки A иллюстрирует нелинейное изменение осевой деформации fо виброизолятора до момента выбора зазора между нажимным кольцом 8 и нажимной втулкой 9, когда нагрузка воспринимается только кольцевым блоком 4 из эластомера. При действии осевых нагрузок с более высокой амплитудой зазор между нажимным кольцом 8 и нажимной втулкой 9 выбирается, и в работу в качестве упругого и демпфирующего элемента последовательно с кольцевым блоком 4 из эластомера включается конический пакет тарельчатых пружин 6, у которых для увеличения демпфирующих способностей за счет увеличения площади контакта трущихся поверхностей часть каждой пружины, контактирующая с поверхностью регулировочного элемента 3, выполнена в виде цилиндрической втулки с внутренним диаметром, равным диаметру регулировочного элемента 3. Вследствие того, что толщина и диаметр пружин переменны и увеличиваются от вершины конуса к основанию, конический пакет тарельчатых пружин 6 имеет регрессивную нелинейную упругую характеристику; при этом энергия осевых колебательных нагрузок поглощается за счет трения контактирующих поверхностей установленных навстречу друг другу самих тарельчатых пружин 6 пакета и их выполненных в виде цилиндрических втулок частей, контактирующих с регулировочным элементом 3, контактная поверхность 16 которого имеет покрытие, выполненное из материала с повышенными фрикционными свойствами. На фиг.2 нелинейное изменение осевой деформации fo виброизолятора при этом иллюстрируется участком кривой от точки A до точки B.

Характер изменения силы Pв упругого сопротивления виброизолятора на ходе сжатия в зависимости от скорости Vz колебательных осевых нагрузок (то есть от частоты осевых колебаний) представлен на фиг.3. Так как в системе присутствует сухое трение (трение контактирующих частей установленных в пакете навстречу друг другу тарельчатых пружин 6 и их частей, контактирующих с поверхностью регулировочного элемента 3, выполненных в виде цилиндрических втулок с внутренним диаметром, равным диаметру регулировочного элемента 3), это изменение не может быть отражено единичной кривой. В зависимости от начальных и граничных условий трения, от амплитуды нагрузок и других факторов это изменение может быть отражено одной из семейства кривых в пространстве заштрихованной области, подобных кривым, ограничивающим эту область. Таким образом, при действии осевых колебательных нагрузок улучшаются демпфирующие способности виброизолятора и повышается качество виброизоляции подрессориваемого объекта.

Для виброизоляции объектов с разной массой предусмотрена возможность ручного регулирования величины предварительного нагружения кольцевого блока 4 из эластомера и комплекта эластомер-металлических блоков 10 за счет регулировочного элемента 3. Этим обеспечивается возможность адаптивной корректировки упругих характеристик и демпфирующих способностей виброизолятора для подрессоривания объектов с разной массой.

При передаче на виброизолятор нагрузок от боковых колебаний они воспринимаются комплектом эластомер-металлических блоков 10 и пакетом тарельчатых пружин 11. Боковые нагрузки с невысокой амплитудой воспринимаются комплектом эластомер-металлических блоков 10, обладающим повышенными способностями гашения высокочастотных нагрузок и поглощения их энергии. На ходе сжатия характер изменения боковой деформации fб виброизолятора от бокового усилия Pб представлен на фиг.4. Участок кривой от точки O до точки A иллюстрирует нелинейное изменение боковой деформации fб виброизолятора до момента выбора зазора между верхней опорой 1 и пакетом тарельчатых пружин 11, когда нагрузка воспринимается только комплектом эластомер-металлических блоков 10. При действии боковых нагрузок с более высокой амплитудой выбирается зазор между верхней опорой 1 и пакетом тарельчатых пружин 11, и этот пакет включается в работу в качестве упругого и демпфирующего элемента. Он обладает более жесткой упругой характеристикой, нежели комплект эластомер-металлических блоков 10, и обладает повышенной демпфирующей способностью: энергия боковых колебаний поглощается за счет трения контактирующих с поверхностью нижней опоры 2 частей каждой из пружин 11, выполненных для увеличения демпфирующих способностей за счет увеличения площади контакта в виде конических втулок с углом конуса, равным углу конуса поверхности нижней опоры 2, и контактирующих поверхностей установленных в пакете навстречу друг другу самих тарельчатых пружин 11. На фиг.4 нелинейное изменение боковой деформации fб виброизолятора от бокового усилия Pб иллюстрируется участком кривой от точки A до точки B.

Характер изменения силы Pб упругого сопротивления виброизолятора на ходе сжатия в зависимости от скорости Vx колебательных боковых нагрузок представлен на фиг.5. В этой системе также присутствует сухое трение (трение контактирующих поверхностей установленных в пакете навстречу друг другу самих тарельчатых пружин 11, и трение частей этих пружин, контактирующих с поверхностью нижней опоры 2, причем поверхность нижней опоры 2, контактирующая с пружинами этого пакета, имеет покрытие 17, выполненное из материала с повышенными фрикционными свойствами), и это изменение также не может быть отражено единичной кривой. Как в случае осевых колебательных нагрузок, это изменение может быть отражено одной из семейства кривых в пространстве заштрихованной области, подобных кривым, ограничивающим эту область. Таким образом, и при действии боковых колебательных нагрузок улучшаются демпфирующие способности виброизолятора и повышается качество виброизоляции подрессориваемого объекта.

При одновременном действии осевых и боковых нагрузок, а именно такие нагрузочные режимы наиболее часты в эксплуатации, по выше описанной схеме одновременно работают упругие элементы виброизолятора, воспринимающие осевые и боковые нагрузки. Вследствие этого улучшаются виброизолирующие качества виброизолятора за счет улучшения демпфирующих способностей его упругих элементов и решается задача создания новой схемы виброизолятора, обеспечивающего улучшение качества виброизоляции при использовании его в подвеске подрессориваемого объекта.

Виброизолятор, содержащий две опоры с параллельно размещенными между ними упругими элементами, установленный с возможностью перемещения и фиксации в одной из опор регулировочный элемент, упругий элемент, воспринимающий осевые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные кольцевой блок из эластомера и конический пакет тарельчатых пружин, толщина и диаметр которых увеличиваются от вершины конуса к основанию, а упругий элемент, воспринимающий боковые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные комплект размещенных наклонно в пазах опор эластомерметаллических блоков и пакет тарельчатых пружин, отличающийся тем, что в коническом пакете тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего осевые нагрузки, часть каждой пружины, контактирующая с поверхностью регулировочного элемента, выполнена в виде цилиндрической втулки с внутренним диаметром, равным диаметру регулировочного элемента, в пакете тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего боковые нагрузки, часть каждой пружины, контактирующая с поверхностью опоры, выполнена в виде конической втулки с углом конуса, равным углу конуса поверхности опоры, а поверхности регулировочного элемента и опоры, контактирующие соответственно с пружинами конического пакета тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего осевые нагрузки, и пакета тарельчатых пружин упругого элемента, воспринимающего боковые нагрузки, имеют покрытие, выполненное из материала с повышенными фрикционными свойствами.



 

Наверх