Виброудароизолятор с улучшенными амплитудочастотными и массогабаритными характеристиками с пружинным элементом из упругопористого тела

Предлагаемая полезная модель относится к технике защиты от виброударных воздействий, в частности к конструкции виброудароизоляторов. Техническим результатом заявленной полезной модели является улучшение массогабаритных и амплитудочастотных характеристик. Результат достигается за счет того, что пружинный элемент виброудароизолятора имеет внутренний свободный объем, связанный с атмосферой через специальные отверстия, выполненные в крепежных элементах.

Предлагаемая полезная модель относится к технике защиты от виброударных воздействий, в частности к конструкции виброудароизоляторов имеющих механизм демпфирования, конструктивно совмещенный с крепежными элементами.

Известны существующие виброудароизоляторы:

Виброудароизолятор, содержащий, по крайней мере, один упругий элемент, выполненный в виде эквидистантно расположенных колец с прослойками, соединительных направляющими элементами; отличающийся тем, что упругие элементы выполнены эллипсообразными, а направляющий элемент выполнен в виде штока, на который надеты соединительные элементы, выполненные в виде грибков и шайб, скрепленных замковым соединением, например "канавка-выступ". Волокнистый композиционный материал упругого элемента может быть выполнен из стеклопластика на основе стекложгута окружного направления и стеклонитей осевого направления, пропитанных эпоксисодержащим связующим, а эластичный материал прослоек выполнен, например, из резины [1].

Виброудароизолятор, содержащий кольцевые элементы, закрепленные на корпусе, выполненного в виде панели, в торцевых пазах которой установлены с натягом упругие цилиндрические кольца таким образом, что возвышающиеся с обеих сторон панели участки колец образуют упругие опорные дуги амортизатора, контактирующие с поверхностями амортизируемого объекта и опорными поверхностями транспортной или строительной конструкции. Упругие элементы виброудароизолятора могут быть выполнены из высокомодульного высокопрочного композиционного материала [2].

Виброудароизолятор, содержащий упругие элементы и опорные плиты, собранные в конструкцию с натягом, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде системы упругих полуколец и упругого демпфера, установленных между опорными плитами и стянутых друг с другом с помощью, по крайней мере, одной направляющей колонки и резьбового соединения, позволяющего регулировать величину натяга и жесткость амортизатора, причем упругие полукольца своими концами упираются в опорные плиты, а цилиндрической поверхностью сориентированы внутрь амортизатора и упираются в упругий демпфер. Материалом демпфера может быть композиционный материал [3].

Виброизолятор, содержащий, по меньшей мере, два соосно расположенных кольца и соответственно, по меньшей мере, один ряд упругих стержней, размещенных между соседними кольцами вокруг одной воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности и под углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности и соединенных своими концами с обращенными друг к другу торцевыми частями колец таким образом, что одноименные концы стержней расположены на одной окружности, при этом в ряду стержни расположены под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности или под разными углами к указанной образующей, причем стержни соединены с кольцами с образованием монолитной единой детали, выполненной из армированного композиционного материала [4].

Известен виброудароизолятор содержащий закрепленные на шайбах упругие элементы в виде разрезных колец, установленных коаксиально со смещением их разрезов относительно друг друга. Причем жесткость колец может быть различна, и они могут быть выполнены из композиционных материалов с разными фрикционными демпфирующими свойствами. Кроме того, между кольцами может быть установлена прослойка из материала, отличного от колец, а во внутреннем кольце может быть размещено упругое пористое тело [5].

Однако недостатком известных виброудароизоляторов является то, что они обладают относительно сложной конструкцией, следствием чего является преобладание веса и габаритных размеров крепежных и распределительных элементов конструкции виброудароизолятора над весом и габаритными размерами рабочих упругих элементов.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является виброудароизолятор, содержащий две опорные пластины с резьбовыми отверстиями под болты, крепления виброизолятора с одной стороны к виброизолируемому объекту, а с другой стороны к фундаменту, упругий элемент-резиновый массив, размещенный и привулканизированный между указанными опорными пластинами. Без изменения принципа конструкции вместо резинового массива может быть использовано упругопористое тело, например из пенополиуретана или пористой резины. Виброизолятор может быть снабжен предохраняющим средством, выполненным в виде тросовых элементов, закрепленных на опорных пластинах свободно в пределах расчетного перемещения в направлении растягивающих усилий [6].

Недостаток виброудароизолятора [6] состоит в том, что конструкция не содержит дополнительного демпфирующего механизма, а демпфирование обеспечивается исключительно свойствами материала из которого выполнено рабочий упругодемпфирующий элемент (массив резины или упругопористое тело), это требует применение дорогостоящих материалов и не позволяет обеспечить требуемый коэффициент демпфирования без ухудшения массогабаритных характеристик. Недостаточное демпфирование в свою очередь повышает риск возникновения резонансного режима работы и ухудшает амплитудочастотные характеристики.

Техническим результатом заявленной полезной модели является то, что предлагаемый виброудароизолятор характеризуется улучшенными амплитудочастотными, массогабаритными характеристиками и пониженным риском возникновения резонансного режима.

Технический результат достигается за счет того, что пружинный элемент виброудароизолятора имеет внутренний свободный объем, связанный с атмосферой через специальные отверстия, выполненные в крепежных элементах.

На фигуре 1 показана конструкция виброудароизолятора с улучшенными амплитудочастотными и массогабаритными характеристиками с пружинным элементом из упругопористого тела. На фигуре 2 показаны его амплитудочастотные характеристики.

Конструкция виброудароизолятора состоит из пружинного элемента 1 выполненного из упругопористого тела и имеющего внутренний свободный объем 2, связанный с атмосферой через специальные отверстия 3, выполненные в крепежных элементах 4, предназначенных для крепления виброудароизолятора к амортизируемому изделию и основанию.

При вертикальной виброударной нагрузке материал пружинного элемента 1 виброудароизолятора работает на сжатие, при горизонтальной - на сдвиг. При работе виброудароизолятора происходит постоянное изменения внутреннего объема 2 пружинного элемента 1, что создает разность давления газа (воздуха) находящегося внутри объема и атмосферой. Из-за разности давлений возникает поток газа, который при прохождении через отверстия 3 в крепежных элементах 4 испытывает динамическое сопротивление, обеспечивающее демпфирование. Таким образом, энергия механических колебаний вначале передается потоку газа, а затем превращается в тепловую энергию при прохождении газового потока через отверстия. Учитывая, что для реализации механизма демпфирования за счет создания динамического сопротивления газовому потоку не требуется дополнительных конструкционных узлов и элементов, то очевидно не происходит падения массогабаритных характеристик при росте значений коэффициента демпфирования, следовательно достигается улучшение амплитудочастотных, массогабаритных характеристик и снижения риска возникновения резонансного режима работы виброудароизолятора.

Дополнительно конструкция виброудароизолятора может содержать пружинный элемент в виде цилиндрической витой пружины размещенной внутри рабочего объема, для повышения стабильности свойств виброудароизолятора при длительном воздействии статических нагрузок, при этом техническое решение, положенное в основу разработки конструкции предлагаемого виброудароизолятора остается неизменным.

На основе предлагаемых решений был изготовлен и испытан опытный образец виброудароизолятора из композиционного материала в качестве которого использовалась пористая резина. Ниже приведены основные характеристики опытного образца виброудароизолятора:

Масса виброудароизолятора, не более - 31 г

Габариты виброудароизолятора - ВЫСОТА×ДИАМЕТР=40×50 мм Амортизируемая масса - 6.0 кг

Амплитудочастотные характеристики виброудароизолятора из композиционного материала приведены на фигуре 2.

Проведенные испытания подтверждают достоверность заявленного технического результата.

Источники информации принятые во внимание при составлении заявки на изобретение

1. Патент 2002129063, Россия, МПК⁷ F16F 3/02, опубликован 2004.04.27

2. Патент 2003116166, Россия, МПК⁷ F16F 7/12, F16F 11/00 опубликован 2004.11.27

3. Патент 2003113364, Россия, МПК⁷ F16F 7/12, F16F 11/00, опубликован 2004.10.20

4. Патент 2004108905, Россия, МПК⁷ F16F 1/36, F16F 13/00, опубликован 2005.10.10

5. Патент 2010126, Россия, МПК⁵ F16F 3/02, опубликован 1994.03.30

6. Заявка на изобретение 99122282, Россия, МПК⁷ В60К 5/12, опубликована 2001.08.20 (прототип)

Виброудароизолятор, состоящий из пружинного элемента, выполненного в виде массива из упругопористого тела, и крепежных элементов, отличающийся тем, что пружинный элемент виброудароизолятора имеет внутренний свободный объем, связанный с атмосферой через создающие динамическое сопротивление газовому потоку отверстия, выполненные в крепежных элементах.