Виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: в машиностроении и виброизолирующая опора позволяет обеспечить надежную виброизоляцию объекта от воздействия внешних сил, регулировку характеристик в условиях эксплуатации и применение на различных объектах с иными значениями номинальной нагрузки на одну опору. Сущность изобретения: опора содержит упругий элемент 1 в виде замкнутой с круглыми витками спирали из стального троса, имеющий торообразную форму, две пары дисков-пластин 2,3 и 4,5 и регулируемое с возможностью замены устройство в качестве страхования и (или) дополнительного упругого элемента, состоящее из тарелок 7 и 8 с перфорацией A, а между ними упругий элемент 6. Болт 9 крепления опоры к объекту 10 удлиненный и с контргайкой 11 для обеспечения возможности изменения как зазора, так и для создания нагрузки на упругий элемент 6. Для замены элементов 6,7 и 8 на полке 12 фундамента выполнено отверстие C. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию виброизолирующих опор для двигателей внутреннего сгорания и других механизмов, преимущественно, судового и транспортного назначения.

Известна спиральная тросовая виброизолирующая опора, содержащая упругий элемент, выполненный в виде отдельных равных отрезков троса, одни концы которых закреплены в специальных гнездах, расположенных по окружности одного (нижнего) диска, а вторые концы по окружности второго диска [1] Существенным недостатком такой опоры является то, что она рассчитана на небольшие номинальные нагрузки, не застрахована от чрезмерных нагрузок, например, от крена и дифферента судна.

Известна также виброизолирующая опора, содержащая торообразный упругий элемент из троса, навитый по спирали и диски между которыми размещены витки троса [2] Особенностью такого амортизатора (опоры) является то, что упругий элемент из стального троса выполнен в виде дисков.

Изготовление такого амортизатора технологически сложно. Такие амортизаторы (опоры) могут быть рассчитаны на небольшие номинальные нагрузки и не застрахованы от чрезмеpных нагрузок, а, следовательно, не могут быть использованы в качестве виброизолирующих опор на двигателях внутреннего сгорания и, особенно, транспортного назначения.

Общим недостатком вышеописанных опор является невозможность регулировки жесткости и изменения номинальной нагрузки опоры в широких пределах в условиях эксплуатации объекта и применения для различных объектов, в которых виброизолирующие опоры имеют иное значение номинальной нагрузки.

Для обеспечения технического результата, заключающегося в регулировании жесткости и изменении номинальной нагрузки опоры, виброизолирующая опора содержит упругий элемент в виде замкнутой с круглыми витками спирали из стального троса, имеющий торообразную форму, две пары (нижнюю и верхнюю) дисков-пластин, установленных и закрепленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках его окружности, и регулируемое с возможностью замены в условиях эксплуатации устройство в качестве страховочного и (или) дополнительного упругого элемента, а также обеспечивающее возможность применения опоры на других объектах с иными значениями номинальной нагрузки. Это устройство состоит из упругого элемента, верхней и нижней перфорированных тарелок.

Верхняя тарелка цилиндрической частью свободно входит в цилиндрическую часть верхнего диска, а нижняя тарелка с резьбовой цилиндрической поверхностью заворачивается в сквозное резьбовое отверстие нижнего диска. Заворачивание нижней тарелки производится торцевым ключом со специальными выступами, которые заходят в отверстия, предусмотренные в тарелки.

Верхний крепежный болт крепления опоры к объекту удлиненный и с контргайкой для обеспечения возможности изменения как зазора между верхней тарелкой и торцевой поверхностью болта, так и для создания нагрузки на упругий элемент.

Для замены упругого элемента, тарелок на полке фундамента агрегата выполнено отверстие диаметром, допускающим их свободный проход.

На фиг. 1 изображен общий вид опоры, продольный разрез; на фиг. 2 вид сверху с частичным вырезом.

Виброизолирующая опора содержит упругий элемент 1 в виде замкнутой с круглыми витками спирали из стального троса, имеющий торообразную форму, две пары дисков-пластин 2, 3 и 4, 5, установленных и закрепленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках его окружности и регулируемое с возможностью замены в условиях эксплуатации устройство с качестве страховочного и(или) дополнительного упругого элемента. Страховочный и дополнительный упругий элемент состоит из упругого элемента 6 и перфорированных А тарелок 7 и 8.

Тарелка 7 цилиндрической частью свободно входит в цилиндрическую часть G верхнего диска 2, а тарелка 8 с резьбовой цилиндрической поверхностью заворачивается в сквозное резьбовое отверстие В нижнего диска 4. Тарелка 8 заворачивается в отверстие В торцевым ключом, цапфы (выступы) которой заходят в отверстия D.

Верхний крепежный болт 9 крепления опоры к объекту 10 (двигателю) удлиненный и с контргайкой 11 для обеспечения возможности изменения как зазора между верхней тарелкой 7 и торцевой поверхностью болта 9, так и для создания нагрузки на упругий элемент 6.

Для замены упругого элемента 6, тарелок 7 и 8 на полке 12 фундамента агрегата, например, дизель-генератора, выполнено отверстие F с диаметром, допускающим свободный проход тарелок 7 и 8 с упругим элементом 6.

Указанные особенности обеспечивают возможность замены элементов 6, 7, 8 с определенными характеристиками на аналогичные элементы с другими характеристиками. Изменение характеристик достигается, например, заменой упругого элемента 6 одной жесткости на другой, изменением диаметра перфорированных отверстий А их количества, расположения и т.д.

Виброизолирующая опора обладает возможностью изменения номинальной нагрузки в широких пределах.

Нижний предел номинальной нагрузки обеспечивает торообразный спиральный тросовой упругий (основной) элемент 1. При этом зазор между верхней тарелкой 7 и торцевой поверхностью болта 9 составляет 1-1,5 мм в зависимости от конкретного объекта и требований допустимых величин вибросмешения.

В данном случае элементы 6, 7 и 8 выполняют только функцию страховки от перегрузок.

Возможность изменения номинальной нагрузки виброизолирующей опоры до определенного его верхнего предела обеспечивается дополнительным упругим элементом 6 с перфорированными тарелками. При этом торец болта 9 упирается в тарелку 7 и зазор 0.

Возможность частичной или полной замены элементов 6, 7 и 8 на элементы с другими жесткостными характеристиками смещает максимальный предел номинальной нагрузки виброизолирующей опоры либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения.

Кроме того, конструкция виброизолирующей опоры допускает и обеспечивает возможность замены элементов 6, 7 и 8 другими упругими элементами, например, различными пружинами, композиционным материалом, гидравлической или пневматической средой и т.д.

Виброизолирующая опора работает следующим образом.

Виброизолирующая опора, установленная под дизель, например на судне и в составе дизель-генераторного агрегата, воспринимающая номинальную нагрузку только спиральным тросовым упругим элементом 1, в обычных нормальных эксплуатационных условиях работает без участия элементов 6, 7 и 8.

При появлении возмущающих сил от крена и дифферента судна сдвиговому перемещению опоры препятствуют дуги троса касанием к профилированным гиперболическим поверхностям Е дисков 2, 4 и элементы 6 7, 8, установленные в средней части опоры.

При появлении вертикальных возмущающих сил с вибросмещением, например, больше 1 мм происходит касание торца болта 9 к верхней тарелке 7.

Благодаря наличию упругого элемента 6 и перфорации тарелок перегрузки на опору воспринимаются "мягко" и относительно плавно.

После исчезновения воздействия возмущающих сил (усилий) опора возвращается в исходное нормальное положение и работает в нормальном режиме.

Виброизолирующая опора, воспринимающая номинальную нагрузку спиральным тросовым упругим элементом 1 с положением торца болта 9, соприкасающегося с поверхностью тарелки 7, обеспечивает возможность получения другой характеристики опоры. При этом возникающие усилия выше номинальных сразу воспринимает упругий элемент 6.

Перфорация А на тарелках 7, 8 обеспечивает, во-первых, надежное сцепление упругого элемента, например, резины с тарелками 7, 8, во-вторых, эффективное демпфирование опоры за счет дросселирования вязкоупругого материала 6 в отверстиях А тарелок.

Согласно теории вязко-упругого поведения упруго-деформирующих материалов, резине присущи свойства как упругого материала, так и жидкостей. Ее упругое поведение подчиняется закону Гука, связывающее напряжение и деформацию выражением Е , а вязкое поведение подчиняется закону Ньютона для жидкостей 3 , где коэффициент вязкости, скорость деформации (В.Н.Потураев и др. Прикладная механика резины. Киев: Наукова думка, 1975, с. 10).

Виброизолирующая опора воспринимает номинальную нагрузку не только спиральным тросовым упругим элементом 1, но и элементами 6, 7 и 8. Для этого упругий элемент 6 предварительно зажат болтом 9. В таком случае страховка упругих элементов или опоры в целом обеспечивается за счет касания внутренних поясков тарелок 7 и 8 друг друга, а также витков троса 1 и профилированной гиперболической плоскости Е дисков 2 и 4.

Таким образом, одна и та же виброизолирующая опора может быть использована для различных объектов, требующих различные номинальные нагрузки. Кроме того, обеспечивает возможность изменения характеристик непосредственно на конкретном объекте в условиях эксплуатации без демонтажа опоры. Это очень важное преимущество, так как серийно выпускаемые виброизолирующие опоры конкретного типоразмера, особенно резино-металлические, по жесткостным характеристикам существенно расходятся и установка их на объект ухудшает вибрационное состояние из-за неравномерности их нагружения.

Другое преимущество состоит в том, что предложенная виброизолирующая опора может быть установлена под объект практически в любом месте относительно центра тяжести, например, равномерно по всей раме агрегата и затем производить регулировку опор с помощью болтов 9 и элементов 6, 7, 8 и при необходимости заменять элементы 6, 7, 8 другими.

Таким образом, предлагаемая виброизолирующая опора обеспечивает надежную виброизоляцию объекта от воздействия внешних сил, регулировку характеристик в условиях эксплуатации и применение одной и той же опоры на различных объектах с иными значениями номинальной нагрузки на одну опору.

Формула изобретения

ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая торообразный упругий элемент из троса, навитый по спирали, и диски, между которыми размещены витки тросса, отличающаяся тем, что в средней части одного из дисков выполнены центральное отверстие и кольцевая проточка, в другом диске резьбовое отверстие, она снабжена перфорированными тарелками, одна из которых установлена в кольцевую проточку диска, на наружной поверхности другой тарелки нарезана резьба и она ввинчена в резьбовое отверстие другого диска, упругим элементом, размещенным между тарелками, болтом, ввернутым в центральное отверстие диска, и прижимными кольцами, установленными на внутренней поверхности каждого из дисков, а витки троса размещены между дисками и прижимными кольцами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2