Пневматическая виброизолирующая опора
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты от воздействия вибраций людей, машин и приборов. Целью изобретения является уменьшение жесткости и повышение демпфирующих свойств за счет увеличения используемого объема опоры. При осевых колебаниях опоры сферический поршень 4 перемещается относительно корпуса 1, при этом деформируются и перемещаются по сферическим поверхностям участки 8, 9 кольцевой формы (гофры) эластичной тороидальной оболочки 7. Изменение упругой силы при изменении величины перемещения опоры обеспечивается за счет сжатия воздуха и изменения эффективной площади опоры, равной разности площадей Рэа и Рэ, характеризуемых диаметрами Дэ2 и Дэт. Одновременно происходит перетекание воздуха из замкнутой камеры 12, образованной тороидальной оболочкой 7, сферическим поршнем 4 и опорным фланцем 3, через дроссельные отверстия 13, выполненные в последнем. С ростом амплитуд перемещений скорость перетекания воздуха увеличивается, что вызывает возрастание диссипации энергии, Если амплитуды колебаний достигают предельных значений, то включаются в работу утолщения на сегментах 10, 11, выполняющие роль буферов. 3 ил. СО с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 F 9/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
7 (21) 4615930/28 (22) 05.12.88 (46) 15,09,91. Бюл, М 34 (71) МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) В.А.Галашин, М.М.Жилейкин, А.В.Соколов, А.Б.Черненко, 83.И.Кузнецов, Б,Ф.Погорелый и А.В.Галашин (53) 621.567.1(088.8) (56) Патент США М 2883131, кл, 248-22, 1955. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты от воздействия вибраций людей, машин и приборов, Целью изобретения является уменьшение жесткости и повышение демпфирующих свойств за счет увеличения используемого объема опоры. При осевых колебаниях опоры сферический поршень 4 перемещается относительно корпуса 1, при этом деформи„„. Ы„„1677405 А1 руются и перемещаются по сферическим поверхностям участки 8, 9 кольцевой формы (гофры) эластичной тороидальной оболочки
7. Изменение упругой силы при изменении величины перемещения опоры обеспечивается за счет сжатия воздуха и изменения эффективной площади опоры, равной разности площадей Fzz и Fg>, характеризуемых диаметрами Дз2 и Дз1. Одновременно происходит перетекание воздуха из замкнутой камеры 12, образованной тороидальной оболочкой 7, сферическим поршнем 4 и опорным фланцем 3, через дроссельные отверстия 13, выполненные в последнем. С ростом амплитуд перемещений скорость перетекания воздуха увеличивается, что вызывает возрастание диссипации энергии, Если амплитуды колебаний достигают предельных значений, то включаются в работу утолщения на сегментах 10, 11, выполняющие роль буферов. Э ил.
1677405
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты людей, машин и приборов от воздействия вибраций.
Цель изобретения — уменьшение жесткости и повышение демпфирующих свойств за счет увеличения используемого объема опоры.
На фиг, 1 изображена пневматическая вибрационная опора, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 — изменение формы эластичной оболочки при перемещении поршня вдоль оси Z и осей Х, У.
Пневматическая виброизолирующая опора содержит корпус 1 со сферической полостью 2 и опорным фланцем 3 (фиг, 1), Опорный элемент выполнен в виде сферического поршня 4, связанного посредством штока 5 с опорной площадкой 6, Эластичная тороидальная оболочка 7 заполнена сжатым воздухом, размещена в корпусе 1 и охватывает часть поверхности сферического поршня 4.
Сечение эластичной тороидальной оболочки 7 представляет собой участки 8 и 9 кольцевой формы и сопряженные с ними образующие в виде сегментов 10 и 11.
Один-из сегментов 10 прилегает к образующей сферической полости 2, а другой сегмент 11 — к образующей сферического поршня 4. Части сегментов 11, лежащие между осью и дном сферической полости 2, длиннее других частей Ь. Замкнутая полость 12, образованная тороидальной оболочкой 7, сферическим поршнем 4 и опорным фланцем 3, соединена дроссельными отверстиями 13 с атмосферой. Ось сферического поршня 4 совпадает с осью сферической полости 2 в исходном состоянии (фиг, 1), либо смещена по оси 7 на расстояние m (фиг. 2). Эффективный диаметр участка 9 кольцевой формы Вэуменьше диаметра Оэг участка 8.
Сегменты 10 и 11 выполнены с утолщениями из эластичного материала, например резины, которые выполняют роль буферов при предельных перемещениях опоры. В ненакачанндй резинокордной оболочки профиль внутренней поверхности со стороны закладки поршня 4 близок к цилиндрическому, При закачивании воздуха поршень 4 самоустанавливается и фиксируется, Пневматическая виброизоляционная опора работает следующим образом, При осевых перемещениях опоры сферический поршень 4 перемещается относительно корпуса 1. При этом деформируются и перемещаются по сферическим поверхностям участки 8 и 9 кольцевой формы (гофры) эластичной тороидальной оболочки 7. Изменение упругой силы при изменении величины перемещения опоры обеспечивается за счет сжатия, воздуха и изменения эф5 фективной площади опоры, равной разности площадей Рэг и F 1, характеризуемых диаметрами . При соотношении сегментов
11 > 12 соответственно Дэ1 < Дэг.
Предполагается, что гофр эластичной
10 оболочки имеет круговую форму, а длина сечения оболочки остается постоянной при перекатывании.
Текущее значение упругой силы P(Z) 15 P(Z) = Р(Л)(Р„") — Р„® (1) где P(Z) — текущее значение давления в оболочке 7 г.1э, F2 — текущее значение эффек(7)
20 тивных площадей.
Р(-) = (Ро Ра) Ра, (Ч() (2) 21 где Ро — начальное значение давления;
P — атмосферное давление;
V4 — начальный внутренний объем оболочки 7;
V(Z) — влекущее значение объема;
n — показатель политропы при адиабатическом сжатии n = 1,41, Связь эффективных площадей F 1 и Рэг с радиусом R полости 2 корпуса 1 и радиусом гп поршня может быть установлена из рассмотрения треугольников 01КМ и 02КМ (фиг, 2) По теореме косинусов получают (R -p1) + (гп + р1)2 - 2 (R - р1) х
40 х (г+р1) cos P1 — а;) =
= (R - рг) + (гл + рг) — 2 (R - рг) х х (г, + рг) cos Pz — аг) (3) Из теоремы синусов следует (4р1 (л. + ф — а1))+ r„(P1 +®+
+ (г+ @ — аг))+ R (àl +аг) = (8)
=а, = const.
Индексы 1, 2 относятся соответственно к участкам кольцевой формы с центрами дуг окружностей О1 и Ог (фиг. 2), Я\,2 Гп +Я,2 m
COS j31,2 COS G1,2 $1п 1,2 — а1,2)
7)
Используется уравнение постоянства длины профиля
1877405
Решение уравнения (3 — 8) приближенными методами дает текущее значение переменных j31, jb, а1, с).;),р1,p2 и зависящих от них эффективных радиусов и площадей
ri» =(R-р1) соз а1 =(г, +р1) соз,р 1;
Гэ2 =(R — P2) СОЭ а2 = (Г, +P2) СОЗ 5;
Рэ1 = > 1э1 Рэ2 = > гэ2
Текущее значение объема определяет10 ся посредством разбития суммарного объема на элементарные составляющие, объем которых, как для фигур вращения, равен площади поперечного сечения на длину окружности, описываемой центром тяжести данной фигуры.
Поперечная жесткость тороидальной оболочки 7 с образующими в виде сегментов может быть определена приближенным способом, по эквивалентной схеме, представленной на фиг, 3, где показаны две диафрагменные оболочки, выключенные по параллельной схеме и образующие замкнутый кольцевой объем. Жесткость тороида для частей оболочки, первая — прилегающей к дну сферической полости и вторая — остальной части, рассчитывается отдельно по приближенной фоуме, а затем суммируется: С = Сц + Сп . Учитываются влияние
1 ограничивающей арматуры и геометрия каркаса резинокордной оболочки.
Сй () => "э1,2 (X) к1,2 ((1,2(X), л
5)
Pz,z (X)) Pu (Х) + 63 P,(Õ) -4- 0,16Р, х
3,46 „Р 6 2 (1,2 (1,2 (X) ф1,2 (X) ) = ()х - 6n z (х) -)31 4,Х)) sinn> z (х) stnz4 rxzz — sin («z (Х) .z zi1Z(XI)
2 -2аи(л 2(х) +/)iz(xj) + (2л — а р(х) )) z(x Ij + s n (nz; z (х, j)> z(x)1
ГБ (1 " 6 sizz 0 (Х где А=
Pu(X) — текущее избыточное давление воздуха;
О(4 (X) — угол между направлением нити корда и меридианом оболочки;
r(; — радиус сборочного барабана;
64 — угол закроя корда; д — коэффициент условной вытяжки корда
Нелинейный профиль направляющей арматуры, обеспечивающии нелинейное изменение углов Q (Х) и P (X) позволяет получить требуемую характеристику жесткости опоры в поперечном направлении, варьируя параметры m, R, rn. При линейной арматуре (конус, цилиндр) получить требуемое изменение жесткости значительно сложнее по технологическим причинам и из-за несовместимости требований. предьявляемых к поперечным и осевым нагрузочным характеристикам, При колебаниях с допустимыми амплитудами происходят изменение воздушного объема и деформация тороидальной оболочки, сопровождаемая перекатыванием гофров. Одновременно происходит перетекание воздуха из замкнутой камеры 12, образованной тороидальной оболочкой 7, сферическим поршнем 4 и опорным фланцем 3, через дроссельные отверстия 13, выполненные в последнем. С ростом амплитуд перемещений скорость перетекания воздуха увеличивается, соответственно возрастает диссипация энергии. Если амплитуда колебаний достигают предельных значений, то включаются в работу утолщения на сегментах 10 и 11, выполняющие роль буферов
Выполнение пневматической виброизо- лирующей опоры с тороидальной эластичной оболочкой, имеющей образующие в виде сегментов, позволяет зя счст увеличения используемого объек а опоры уменьшить ее жесткость. Одновременно часть объема опоры, а именно объем замкнутой полости, соединенной дроссельными отверстиями с атмосферой, используется для повышения демпфирующих свойств, Формула изобретения
Пневматиче:êàÿ виброизолирующая опор-. содержащая корпус со сферической полостью и опорным фланцем, опорный элемент в виде сферического поршня, связанного посредством штока с опорной площадкой. заполненную сжатым воздухом эластичную тороидальную оболочку, размещенную в корпусе и охватывающую часть поверхности сферического поршня, о т л ич а ю щ а я с я тем. что, с целью уменьшения жесткости и повышения демпфирующих свойств за счет увеличения используемого объема опоры, сечение эластичной тороидальной оболочки представляет собой участки кольцевой формы и сопряженные с ними образующие в виде сегментов, прилегающих один к образующей сферической полости, а другой — к образующей сферического поршня, части сегментов. лежащие между осью и дном сферической полости, длиннее других частей, а замкнутая полость, образованная тоооидальной оболочкой, сферическим поршнем и опорным фланцем, соединена дроссельными отверстиями с атмосферой.
Фи
Составитель В. Вишневский
Редактор И. Касарда Техред М,Моргентал Корректор Q. Кундрик . Заказ 3100 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
