Амортизатор

 

Изобретение относится к устройствам для гашения вибрации и ударов при защите радиоэлектронной аппаратуры на транспортных средствах. Амортизатор содержит опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены ветви взаимно развернутых в горизонтальной плоскости эластичных колец, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла. В амортизатор введена дополнительная винтовая коническая пружина, установленная на конце пары планок симметрично основной винтовой пружине и закрепленная большим основанием в кольцевом пазу верхней пары планок, и направляющий стержень, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок и свободно входящий в дополнительную пружину. Эластичные кольца, каждое из которых выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами нескольких витков упругого троса малого диаметра, размещены параллельно между собой в двух равных группах между пружинами с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец. Изобретение направлено на стабилизацию демпфирующих характеристик и повышение надежности в работе. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для гашения вибраций и ударов и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от действия вибраций и ударов со стороны носителей (преимущественно наземного, авиационного и корабельного транспорта).

Известен амортизатор, содержащий эластичную трубку и две диаметрально расположенные относительно трубки опорные планки, выполненные из связанных между собой внешних и внутренних частей с пазами на обращенных друг к другу поверхностях, в которых размещена трубка (см. "Амортизатор", авт. свид. СССР N 1216480, F 16 F 7/12, 1986 г. ).

Использование данного амортизатора выявило неудовлетворительные виброудароизолирующие свойства и низкую надежность его работы в условиях пространственных линейных перегрузок, так как только в одном вертикальном направлении деформации возможно достижение оптимальной жесткостной характеристики амортизатора, когда трубка работает на сжатие (растяжение) от нагрузок, направленных радиально.

Действие силовых нагрузок в двух взаимно перпендикулярных боковых направлениях (вдоль продольной оси эластичной трубки и по касательной к его окружности) приводит к изменению характера деформации эластичной трубки, когда наряду с деформациями сжатия (растяжения) и изгиба появляются деформации кручения и, как следствие, ухудшение виброудароизолирующих свойств амортизатора.

Кроме того, материал эластичной трубки - резина не обеспечивает надежную работу амортизатора в условиях разброса температуры и воздействия агрессивной среды.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому амортизатору является амортизатор, содержащий опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены взаимно перпендикулярные пары эластичных колец, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла (см. "Амортизатор", патент Российской Федерации N 1703883, F 16 F 7/12, 1992 г. ). Данный амортизатор может быть выбран в качестве прототипа.

Недостатком указанного амортизатора являются его значительные габариты, обусловленные необходимостью размещения в нем двух наборов пружинных разрезных шайб (одного набора - внутри винтовой пружины, а другого - между парой верхних планок опорного узла). При этом существенно усложнена конструкция и затруднена сборка амортизатора.

Кроме того, в конструкции данного амортизатора отсутствует возможность регулировки его габарита по высоте, что в условиях разбросов веса и размещения центра тяжести амортизируемой аппаратуры является недопустимым.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение габаритов и упрощение конструкции амортизатора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, достигается тем, что амортизатор содержит опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены эластичные кольца с угловым смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла.

Отличием предлагаемого амортизатора от известных конструкций амортизаторов является то, что в него введена дополнительная винтовая коническая пружина, установленная на конце пары планок симметрично основной винтовой конической пружине и закрепленная большим основанием в кольцевом пазу верхней пары планок, и направляющий стержень, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок и свободно входящий в дополнительную винтовую коническую пружину. Эластичные кольца, каждое из которых выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами витков упругого троса, размещены параллельно между собой в двух равных группах между основной и дополнительной винтовыми коническими пружинами с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец.

Указанный кольцевой паз верхней пары планок может быть образован цилиндрическим отверстием с секторным выступом, выполненным в нижней планке, и введенной в указанное отверстие шайбой с резьбовым отверстием.

С целью стабилизации демпфирующих характеристик и повышения надежности работы амортизатора направляющий стержень дополнительной винтовой конической пружины может быть выполнен полым, с отверстиями на цилиндрической поверхности и с утолщенным цилиндрическим выступом на конце и наполнен консистентной смазкой с графитовым наполнителем.

Кроме того, с целью упрощения регулировки амортизатора по его высоте между верхним основанием основной винтовой конической пружины и верхней парой планок могут быть последовательно установлены плоские двузубые вилки, охватывающие направляющий стержень основной винтовой конической пружины, установленный фланцем в глухом отверстии верхней пары планок.

Заявляемая совокупность признаков устройства позволяет достичь цель за счет конструктивных решений.

При изучении технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявленный объект, не была выявлена.

Данное решение существенно отличается от известных.

Заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники и соответственно имеет изобретательский уровень.

Так как заявляемое решение может быть реализовано на современных материалах и компонентах, то оно является промышленно применимым.

На фиг. 1 изображен предлагаемый амортизатор, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - амортизатор с двумя эластичными кольцами (а), с двумя парами эластичных колец (б) и с двумя тройками эластичных колец (в); на фиг. 4 - амортизатор при максимально возможном сжатии (а), растяжении (б) и максимально возможной поперечной деформации (в); на фиг. 5 -силовая характеристика (сплошная линия - нагружение, пунктирная линия - разгружение).

Предлагаемый амортизатор (фиг. 1 и 2) содержит две равные группы эластичных колец 1 и 2, параллельных между собой в каждой группе и с угловым смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и опорный узел для эластичных колец, выполненный в виде двух пар диаметрально охватывающих кольца между собой внешних 3, 4 и внутренних 5, 6 планок с параллельными и симметричными относительно оси амортизатора пазами 7, расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях, в которых размещены эластичные кольца.

Внешние и внутренние планки связаны между собой попарно (3 и 5, 4 и 6) винтами 8 и размещены сверху и снизу относительно эластичных колец. Планки 3,5 и 4,6 выполнены с отверстиями 9 и 10, служащими для закрепления амортизатора на носителе, а на амортизаторе - блока аппаратуры.

Амортизатор выполнен с основной винтовой конической пружиной 11, размещенной между парами планок опорного узла, и с дополнительной винтовой конической пружиной 12, установленной на конце пары планок симметрично основной винтовой конической пружине. Материал для пружин - стальная пружинная проволока I или II класса (ГОСТ 9389-75). Дополнительная винтовая коническая пружина 12 закреплена своим большим основанием в кольцевом пазу 13 верхней пары планок и свободно входит в направляющий стержень 14, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок. Кольцевой паз 13 верхней пары планок образован цилиндрическим отверстием 15 с секторным выступом 16 в нижней планке 5, в которое введена шайба 17 с резьбовым отверстием 18. Между торцем дополнительной винтовой конической пружины 12 и планкой 6 в нагруженном амортизаторе с высотой H имеется зазор A_max, где A_max - максимальная амплитуда колебаний при вибрации (для существующих носителей до 3-5 мм).

Каждое эластичное кольцо в группах 1 и 2 выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами 19 витков упругого стального троса.

Эластичные кольца размещены между собой в двух равных группах 1 и 2 (на фиг. 1 и 2 попарно), взаимно смещенных в горизонтальной плоскости на угол 60^o < 90^o, и установлены между основной и дополнительной винтовыми коническими пружинами 11 и 12 с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец.

При таком конструктивном исполнении достигается уменьшение габарита амортизатора по высоте на 20-30% по сравнению с известным амортизатором и существенное упрощение изготовления деталей и сборки амортизатора.

Возможные варианты размещения эластичных колец в группах 1 и 2 представлены на фиг. 3.

В случае конструктивного исполнения амортизатора по схеме "а" (фиг. 3а) достигается уменьшение габаритов по длине (на 20%) и ширине (на 10%) по сравнению с известным амортизатором, а по схеме "б" (фиг. 3, 6) - уменьшение габаритов по длине на 5% и ширине на 10%.

Увеличение числа эластичных колец в группах 1 и 2 до трех (фиг. 3в) хотя и приведет к возрастанию габарита амортизатора по длине (до 10%), но одновременно повысит его грузоподъемность (на 30-40%), что позволит сократить число амортизаторов в основании аппаратуры (например, с 6 штук до 4 штук).

Направляющий стержень 14 (фиг. 1) может быть выполнен полым с отверстиями 20 на цилиндрической поверхности, наполненным консистентной смазкой с графитовым наполнителем для стабилизации сил трения в амортизаторе и с утолщенным цилиндрическим выступом 21 на конце для обеспечения ограничения хода амортизатора вверх и в боковом направлениях (фиг. 4в).

Основная винтовая коническая пружина 11 предназначена для восприятия лишь части (от 10% до 50%) статического веса блока аппаратуры, приходящегося на данный амортизатор. Остальная часть веса аппаратуры (от 50% до 90%) воспринимается эластичными кольцами 1 и 2.

В амортизаторе между верхним основанием основной винтовой конической пружины 11 и верхней парой планок могут быть последовательно установлены плоские двузубые вилки 22, охватывающие направляющий стержень 23 основной винтовой конической пружины, установленный фланцем в глухом отверстии верхней пары планок.

При этом обеспечивается регулировка амортизатора по его высоте H с точностью до 1 мм в случае разброса веса блока до 15% без снятия блока и разборки амортизатора.

Амортизатор работает следующим образом (фиг. 1-5).

При воздействии нагрузки со стороны носителя, например, вертикальной нагрузки снизу вверх блок аппаратуры смещается вниз относительно основания носителя, деформируя эластичные кольца 1, 2 и основную винтовую коническую пружину 11 (фиг. 4). Материал колец 1, 2 и основной винтовой конической пружины 11 испытывает напряжения как сжатия, так и изгиба, и силовая характеристика P= f(y) (фиг. 5) имеет незначительный наклон (участок ОУ), жесткость амортизатора мала и виброизоляция амортизируемого блока наиболее благоприятна. При дальнейшей деформации выбирается зазор между нижним основанием дополнительной винтовой конической пружины 12 и планкой 6 в нижней паре планок. Жесткость и энергоемкость амортизатора существенно повышаются (участок У1-У2 силовой характеристики, фиг. 5).

На участке У2-У3 (фиг. 5) жесткость амортизатора несколько уменьшается за счет существенного увеличения податливости эластичных колец 1 и 2 в процессе их сжатия и увеличения при этом их диаметров (вид в плане).

На участке У4-У5 (фиг. 5) существенно увеличивается жесткость амортизатора за счет прогрессивного увеличения жесткости основной и дополнительной винтовых конических пружин 11 и 12 по мере их сжатия.

При отрыве амортизированного блока от основания дополнительная винтовая коническая пружина 12 выключается из работы (фиг. 4). При этом зазор увеличивается на величину хода амортизируемого блока вверх относительно носителя. Характер силовой характеристики P= f(y) в этом случае принципиально не отличается от силовой характеристики, приведенной на фиг. 5.

Действие горизонтальных нагрузок приводит к смещению верхней пары планок относительно нижней пары планок амортизатора (фиг. 4в). При этом включаются в работу группы эластичных колец 1 и 2 и основная и дополнительная винтовые конические пружины 11, 12 (жесткость амортизатора мала и виброизоляция амортизируемого блока благоприятна). По мере увеличения перемещения направляющие стержни 14 и 23 входят в контакт своими цилиндрическими поверхностями соответственно с дополнительной и основной винтовыми коническими пружинами 12 и 11, постепенно выключая из работы часть витков (до 50%). Жесткость амортизатора при этом существенно повышается и силовая характеристика имеет значительный наклон (энергоемкость амортизатора растет). Наличие утолщенного цилиндрического выступа 21 на конце направляющего стержня 14 обеспечивает надежное ограничение хода амортизатора в боковом (горизонтальном) направлении при предельных нагрузках. Таким образом характер силовой характеристики при поперечной деформации амортизатора близок к основной характеристике, приведенной на фиг. 5.

Такое конструктивное исполнение амортизатора существенно отличается от конструкции известного амортизатора и обеспечивает уменьшение габаритов и упрощение конструкции.

Применение для изготовления предлагаемого амортизатора стального троса (ГОСТ 3062-80) и стальной пружинной проволоки I или II класса (ГОСТ 9389-75), поставляемых нашей промышленностью, а также современной высокоточной и высокопроизводительной технологии формообразования планок, например литье под давлением или штамповка, значительно упрощает и удешевляет производство предлагаемого амортизатора.

Формула изобретения

1. Амортизатор, содержащий опорный узел, выполненный в виде двух пар планок с расположенными на обращенных друг к другу в паре поверхностях параллельными и симметричными относительно оси пазами, в которых размещены эластичные кольца с угловым смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и винтовую пружину, размещенную между парами планок опорного узла, отличающийся тем, что в него введена дополнительная винтовая коническая пружина, установленная на конце пары планок симметрично основной винтовой конической пружине и закрепленная большим основанием в кольцевом пазу верхней пары планок, и направляющий стержень, установленный фланцем в глухом отверстии нижней пары планок и свободно входящий в дополнительную винтовую коническую пружину, а эластичные кольца, каждое из которых выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами витков упругого троса, размещены параллельно между собой в двух равных группах между основной и дополнительной винтовыми коническими пружинами с прилеганием к ним торцами внешних эластичных колец.

2. Амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что указанный кольцевой паз верхней пары планок образован цилиндрическим отверстием с секторным выступом, выполненным в нижней планке, и введенной в указанное отверстие шайбой с резьбовым отверстием.

3. Амортизатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что направляющий стержень дополнительной винтовой конической пружины выполнен полым с отверстиями на цилиндрической поверхности и с утолщенным цилиндрическим выступом на конце и наполнен консистентной смазкой с графитовым наполнителем.

4. Амортизатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что между верхним основанием основной винтовой конической пружины и верхней парой планок последовательно установлены плоские двузубые вилки, охватывающие направляющий стержень основной винтовой конической пружины, установленный фланцем в глухом отверстии верхней пары планок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5