Виброизолирующее устройство
Виброизолирующее устройство относится к средствам защиты объектов от вибраций, ударов и шума и может быть использовано в любой области техники. Устройство содержит опорные элементы с петлеудерживающими элементами и упругий элемент из непрерывного торса, соединяющий опорные элементы поочередным плетением с образованием петель упомянутого троса и фиксацией троса в петле удерживающих элементах, при этом участки троса около петлеудерживающих элементов каждой из смежных петель расположены в непосредственной близости друг от друга. Между упомянутыми опорными элементами расположен дополнительный упругий элемент. Петлеудерживающие элементы выполнены в виде прижимного кольца и крепежных элементов для крепления ими прижимного кольца к опорному элементу. Петлеудерживающие элементы могут быть выполнены в виде проушин в опорных элементах, в виде радиальных пазов в опорных элементах, в виде пружин Дополнительный упругий элемент выполнен из эластомера, композитного материала или в виде пневматической оболочки, или пневматического баллона.
Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибраций, ударов и шума и может быть использовано в любой области техники.
Известен канатный виброизолятор, содержащий верхнюю и нижнюю обоймы;, соединенные между собой упругим канатным элементом.(патент РФ №2201543, F 16 F 5/00) Виброизолятор имеет сложную конструкцию, ненадежен в эксплуатации.
Наиболее близким к предлагаемому виброизолирующему устройству является виброизолятор, содержащий два соосных опорных элемента, выполненных в виде втулки с фланцем и винтовыми канавками на наружной цилиндрической поверхности (а.с.№1670234, F 16 F 7/14). Во фланцевой части втулки выполнены отверстия, через которые поочередно свободно пропущен стальной канат. Данная конструкция виброизолятора сложна конструктивно, не надежна в эксплуатации при ударных и сдвиговых воздействиях и имеет ограниченный срок службы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение рабочих характеристик виброизолятора, повышение надежности работы при уменьшении габаритов и упрощении его конструкции.
Это достигается тем, что виброизолирующее устройство содержит опорные элементы с петле удерживающими элементами, упругий элемент из непрерывного троса, соединяющий опорные элементы поочередным плетением с образованием петель упомянутого троса, с фиксацией троса в петлеудерживающих элементах, этом участки троса каждой из смежных петель около петлеудерживающих
элементов расположены в непосредственной близости друг от друга. Между опорными элементами может быть расположен дополнительный упругий элемент, выполненный в виде пружины, или из эластомера, или из композитного материала и т.п. Петлеудерживающие элементы могут выполнены в виде прижимного кольца, прикрепляемого к опорному элементу крепежными элементами, которые могут быть выполнены в виде проушин, или в виде радиальных пазов в опорных элементах.
Опорные фланцы с прижимными кольцами достаточно простые детали, которые могут быть изготовлены без применения специальных технологий и оборудования. Следовательно виброизолятор имеет простую конструкцию, легко собирается.
Квазитреугольная форма канатного упругого элемента и тесное соприкосновение петель друг с другом в опорных элементах обеспечивает достаточно высокую несущую способность виброизолятора. Возможность размещения между опорными элементами дополнительного упругого элемента (пружин, резин, эластомеров, композитных полимеров и т.п.) позволяет воспринимать основную несущую нагрузку, чем обеспечивается продление срока службы стальных канатов.
Возможность применения пружин с большими диаметрами, а также других типов упругих элементов, придает виброизолятору существенную устойчивость, приблизительную равножесткость по осям, а следовательно, улучшает характеристики виброизлятора. Этому способствует и то, что петли упругого канатного элемента из-за плотного «плечом к плечу» расположения образуют моноквазитреугольники по окружности поперечной плоскости опорных элементов, придающие упругому элементу квазицилиндрическую или шарообразную форму. Такая форма обеспечивает устойчивость пружины или других упругих
дополнительных элементов по горизонтальной поперечной плоскости, а следовательно и в целом 196158, С-Петербург, Дунайский проспект, д. 26/77, кв. 107. Указанные особенности способствуют улучшению характеристик виброизолятора
Предложенная конструкция виброизолятора является более компактной т.к. высота опорных элементов - фланцев с прижимными кольцами меньше, чем у прототипа, более проста в изготовлении - не требует специального оборудования.
Техническое решение виброизолятора поясняется следующими чертежами:
фиг.1 - основной канатный упругий элемент с опорными элементами;
фиг.2 - продольный разрез виброизолятора с дополнительным упругим элементом - пружиной;
фиг.3 - вид виброизолятора сверху;
фиг.4 - фиг.7 - варианты связи основного канатного упругого элемента с опорными элементами;
фиг.8 - фиг.10 - варианты выполнения дополнительного упругого элемента.
Предлагаемый виброизолятор (фиг.1) содержит основной канатный упругий элемент 1 из одного куска стального каната, выполненный в виде оболочки шарообразной или цилиндрической формы, опорные диски 2.3, с внутренними выступами В2, В3 (фиг.2) и резьбовыми отверстиями, прижимные кольца 4, 5, установленные на обращенных друг к другу опорных поверхностях 2, 3, между которыми с помощью крепежных средств 6, 7 фиксируются узловые точки У1, У 2 (фиг.3) основного канатного упругого устройства 1. Дополнительный упругий элемент выполнен по крайней мере из одной пружины 8 или эластомера 11
(фиг.8), вулканизированной с канатом пневматической оболочки 12 (фиг.9), отдельного пневматического баллона 14 (фиг.10) и т.п.
Виброизолятор может быть выполнен и без дополнительного упругого элемента (фиг.1).
Упругий элемент 1 образует петлеобразно-квазитреугольную форму: 
abc; bce; edf; feh; и т.д. Причем, если рассматривать указанны квазитреугольники как квазипетли, то у первой петли abc основанием является ас; у второй - be; у третьей - df; у четвертой - eh и т.д. При этом петли основного упругого элемента тесно соприкасаются друг с другом в опорных элементах (фиг.1, 3) образуя каркас квазицилиндрической или квазишарообразной формы. В зависимости от конкретных характеристик виброизолируемого объекта способы соединения упругого элемента 1 с опорными деталями 2, 3 могут быть осуществлены различным образом, например, свободным пропуском через оси (фиг.4, 5), стрежни, отверстия, щели (фиг.6) или прессованием (фиг.7), сваркой, крепежными болтами, винтами, хомутами и т.д.. При этом опорные детали могут быть выполнены или неразъемными (фиг.4, 7, 6 - II вариант), или составными (фиг.1, 2, 3, 5, 6 - 1 вариант - варианты I, II и III обозначены на фиг.4, 5, 6 стрелками).
Соединение упругого элемента 1 диаметром А с опорными деталями 2, 3, (вариант I) представленные на фиг.4, осуществляются с зазорами В, С (не защемлены). Указанные зазоры допускают перемещение петель как по оси так и поперек виброизолятора.
Соединение упругого элемента без вышеуказанных зазоров (защемлены) представлены на фиг.5, 6 (варианты II и III).
Петлеобразность и особенно квазитреугольность канатного упругого элемента обеспечивает пространственную устойчивость, а следовательно энергоемкость и несущую способность виброизолятора как по осям, так и вокруг
осей координат. Такая особенность виброизолятора обеспечивает возможность его применения в качестве упругой муфты, торсионов и других устройств в элементах механизмов и машин.
Виброизолятор работает следующим образом. Под действием веса ударовиброзащитноизолируемого объекта (например, поршневой машины-компрессора, силовых установок с двигателями внутреннего сгорания, насосов, вентиляторов, приборов, аппаратуры и т.д.) изменяется расстояние между опорными деталями 2(4) и 3(5),т.е. происходит упругая статическая деформация 
ст (мм) виброизолятора.
где С - жесткость виброизолятора;
М, G - масса и вес, нагружающие виброизолятор;
g - ускорение свободного падения, следует:
1. Для низкочастотного виброизолятора, например, fc=5; 6; 7 Гц, требуется соответственно статистическая деформация ст=10,24; 7,12; 5,23 мм.
2. Низкочастотность виброизолятора достигается снижением жесткости упругого элемента или его нагрузки.
Виброизолятор вполне отвечает указанным особенностям, так как обеспечивается возможность применения:
- пружин, эластомере, металлической структуры композитного материала, пневматической оболочки и т.п. в объеме, образованном между опорными элементами 4, 5 и квазицилиндрическим или шарообразным упругим элементом 1;
- канатов, диаметром до значения равного половине расстояния между крепежными средствами 6;
виброизолятора различных типоразмеров без изменения его высоты.
Под действием веса, возмущающих сил и моментов виброзащищаемого объекта изменяется расстояние между опорными деталями 2 и 3 (фиг.1, 2, 8-10). При этом происходит, во-первых, сжатие дополнительного упругого элемента 8 (11-13), сжатие и растяжение с изменением радиуса изгиба и ширины канатных петель abc; bсe; edf; feh и т.д. упругого элемента. Во-вторых, упругое воспрепятствие в смежных «точках» a, cd, fg и b, e, h петель упругого элемента 1 по дуге окружности соответствующих опорных деталей 2 и 3.
В результате указанной пространственной деформации возникает внутреннее (вязкое) трение в материале проволок и внешнее (сухое) трение между проволоками жил каната, а также между смежными тросовыми петлями упругого элемента 1 в местах соединения с опорными деталями 2 и 3. Следовательно, пространственная ориентированность и форму упругого элемента 1 характер и особенность ее упругой деформации, с учетом самой структуры стального троса, обеспечивают гашение вибрации низких, средних и высоких частот. При этом петли упругого элемента обладают упругостью стальной пружины, а рабочий ход виброизолятора достигает 80% его высоты (фиг.1, 2, 8-10), что обеспечивает защиту объекта от ударов, т.к. при ударе происходит наибольшее сближение опорных деталей 2 и 3. Поэтому жесткость виброизолятора мала, и за счет значительной деформации происходит поглощение энергии. Когда ход сжатия виброизолятора достигает ˜ 75%, его жесткость снова начинает возрастать. Однако к этому моменту ускорение удара уже уменьшилось и большая часть энергии удара рассеялась.
Учитывая эффективность виброудара защиты, простоту конструкции и технологичность изготовления, высокую энергоемкость и несущую способность, компактность, надежность и долговечность - срок службы от 10 до 20 лет, виброизолятор является полезным.
1. Виброизолирующее устройство, содержащее опорные элементы с петлеудерживающими элементами, упругий элемент из непрерывного троса, соединяющий опорные элементы поочередным плетением с образованием петель упомянутого троса и фиксацией троса в петлеудерживающих элементах, при этом участки троса около петлеудерживающих элементов каждой из смежных петель расположены в непосредственной близости друг от друга.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между упомянутыми опорными элементами расположен дополнительный упругий элемент.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые петлеудерживающие элементы выполнены в виде прижимного кольца и крепежных элементов для крепления ими прижимного кольца к упомянутому опорному элементу.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые петлеудерживающие элементы выполнены в виде проушин в опорных элементах.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые петлеудерживающие элементы выполнены в виде радиальных пазов в опорных элементах.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутый дополнительный упругий элемент выполнен в виде пружины.
7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутый дополнительный упругий элемент выполнен из эластомера или композитного материала.
8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутый дополнительный упругий элемент выполнен в виде пневматической оболочки или пневматического баллона.
