Система амортизации объекта

 

Изобретение относится к устройствам смягчения ударов и вибровоздействий на объект и может быть использовано в космической технике, автомобильной промышленности, судостроении, приборостроении и т. п. Согласно изобретению, система имеет две конические поверхности на объекте, а амортизаторы образуют группы, каждая из которых расположена по кольцу на конической поверхности. Оси амортизаторов ориентированы вдоль нормалей к упомянутой конической поверхности. Для каждого из амортизаторов введены контактные поверхности, плоскость контакта которых перпендикулярна оси соответствующего амортизатора. В эти поверхности упираются подвижные элементы амортизаторов (пружинные или эластичные). Дополнительно введены, по крайней мере, две группы амортизаторов, закрепленных диаметрально противоположно друг другу на корпусе объекта. Каждая группа содержит не менее двух противоположно ориентированных амортизаторов, лежащих в плоскости, перпендикулярной продольной оси объекта. Для подвижных элементов этих амортизаторов введены аналогичные контактные поверхности. Все амортизаторы установлены на объекте в предварительно поджатом состоянии. Предлагаемое изобретение обеспечивает плавную (бесшумную) амортизацию и позволяет осуществлять монтаж и демонтаж системы в условиях ограниченного пространства. 3 з. п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройствам смягчения ударов и вибровоздействий на объект и может быть использовано в тех областях народного хозяйства, где есть необходимость предохранить объект от нештатных нагрузок (в космической технике, автомобильной промышленности, судостроении, машиностроении, приборостроении и т. п. ).

Известна система амортизации (СА) кузова автомобиля, описанная, например, в [1] и содержащая группу амортизаторов, размещенных между кузовом и передним и задним мостом автомобиля. Указанная СА смягчает толчки и удары кузова от неровностей дороги.

Недостатком упомянутой СА является ее способность защитить объект (кузов автомобиля) только в одном (вертикальном) направлении.

Известна также система амортизации объекта, описанная в [2] и принятая в качестве прототипа. СА содержит амортизаторы, установленные в одной плоскости на опорной конструкции, например, транспортного средства. При этом подвижные элементы амортизаторов соединены с объектом.

При работе СА (из-за перегрузок и смещений опорной конструкции) подвижные элементы амортизаторов, смещаясь, снижают нагрузки на амортизируемый объект.

Прототип имеет следующие недостатки: - СА способна защитить объект только в случае малых (доли миллиметра, см. [2] ) колебаний и толчков опорной конструкции; - расположение (в одной плоскости) амортизаторов, принятое в СА - прототипе, не обеспечивает одинаково эффективную защиту объекта по всем (шести) степеням свободы; - в случае недостаточности рабочего пространства затруднен или невозможен монтаж и демонтаж СА объекта.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение эффективной ударо- и виброзащиты объекта по всем шести степеням свободы, в том числе при значительных амплитудах смещений опорной конструкции относительно амортизируемого объекта (на два порядка больших, чем в прототипе).

Задачей изобретения является также обеспечение плавного (бесшумного) процесса амортизации. Кроме того, задачей изобретения является обеспечение простоты монтажа и демонтажа СА объекта, в том числе в условиях ограниченного пространства для сборки и разборки СА.

Указанные задачи решаются тем, что в системе амортизации объекта, содержащей набор амортизаторов, введены с торцов объекта две конические поверхности, а амортизаторы образуют 2 групп, каждая из которых расположена по кольцу на каждой конической поверхности. При этом оси амортизаторов ориентированы вдоль нормалей к упомянутой конической поверхности. Кроме того, для каждого из амортизаторов введены контактные поверхности, плоскость контакта которых перпендикулярна оси соответствующего амортизатора. В упомянутые контактные поверхности упираются соответствующие подвижные элементы амортизаторов.

Дополнительно введены, по крайней мере, две группы амортизаторов, закрепленных диаметрально противоположно друг другу на корпусе объекта. При этом каждая группа содержит, по крайней мере, два противоположно ориентированных амортизатора. Причем направления осей этой пары амортизаторов каждой из групп перпендикулярны плоскости, проходящей через продольную ось объекта и плоскость сопряжения амортизаторов этой пары. При этом плоскость, проходящая через оси амортизаторов обеих групп, перпендикулярна продольной оси объекта. Причем для подвижных элементов каждого из амортизаторов введены контактные поверхности, плоскость контакта которых перпендикулярна оси соответствующего амортизатора.

Подвижные элементы амортизаторов имеют сферическую поверхность.

Все амортизаторы установлены в предварительно поджатом состоянии.

В случае, если подвижный элемент амортизатора выполнен из эластичного материала, его рабочая поверхность выполнена из фторопласта и имеет форму, ответную форме контактной поверхности. При этом контактная поверхность имеет плоскую либо коническую форму.

Сущность изобретения поясняется чертежами: - на фиг. 1 представлен вид сбоку на предлагаемую СА объекта (в качестве амортизируемого объекта изображен бак); - на фиг. 2, 3 представлен вид на предлагаемую СА с торцов объекта; - на фиг. 4 представлен общий вид единичного амортизатора СА; - на фиг. 5, 6 поясняется работа СА в случае продольного (вдоль продольной оси объекта) смещения контактных поверхностей; - на фиг. 7 поясняется работа СА в случае бокового смещения контактных поверхностей; - на фиг. 8, 9 поясняется работа СА в случае вращения контактных поверхностей вокруг поперечных осей объекта;
- на фиг. 10, 11 поясняется работа СА в случае вращения контактных поверхностей вокруг продольной оси объекта;
- на фиг. 12, 13, 14 представлены виды на предлагаемую СА, состоящую из амортизаторов, выполненных из эластичных материалов;
- на фиг. 15, 16 представлены виды на единичные амортизаторы из эластичного материала.

На чертежах представлены следующие позиции:
1, 8, 9, 10, 11 - амортизаторы;
2, 3 - конические поверхности;
4 - амортизируемый объект;
5, 13 - контактные поверхности (КП);
6, 12 - подвижные элементы амортизаторов;
7 - корпус амортизатора;
14 - сферическая поверхность;
15 - рабочая поверхность амортизатора.

Предлагаемая система амортизации объекта (фиг. 1, 2, 3, 4) содержит набор амортизаторов 1, а также конические поверхности 2, 3, установленные с торцев объекта 4. Причем амортизаторы 1 образуют две группы, каждая из которых расположена по кольцу на каждой из конических поверхностей 2, 3. При этом оси амортизаторов 1 ориентированы вдоль нормалей к упомянутым коническим поверхностям.

Кроме того, для каждого из амортизаторов 1 введены контактные поверхности 5, плоскость контакта которых перпендикулярна оси соответствующего амортизатора 1. В упомянутые контактные поверхности упираются соответствующие подвижные элементы 6 амортизаторов 1. Корпус 7 каждого амортизатора 1 жестко связан с корпусом объекта 4.

Дополнительно введены две группы амортизаторов 8, 9, 10, 11, закрепленных диаметрально противоположно друг другу на корпусе объекта 4. При этом каждая группа содержит по два противоположно ориентированных амортизатора (амортизаторы 8, 9 и 10, 11). Причем направления осей амортизаторов каждой из групп перпендикулярны радиальному в месте крепления амортизаторов 8, 9, 10, 11. При этом плоскость, проходящая через оси амортизаторов 8, 9, 10, 11, перпендикулярна продольной оси объекта 4. Причем для подвижных элементов 12 каждого из амортизаторов 8, 9, 10, 11 введены контактные поверхности 13, плоскость контакта которых перпендикулярна оси соответствующего амортизатора.

Подвижные элементы 6, 12 амортизаторов 1, 8, 9, 10, 11 имеют сферическую поверхность 14 (фиг. 4). Причем амортизаторы 1, 8, 9, 10, 11 в рабочем состоянии (в составе СА) находятся в поджатом состоянии.

В случае изготовления амортизаторов 1, 8, 9, 10, 11 из эластомера (резины), фиг. 12-16, рабочая поверхность 15 амортизаторов выполняется из фторопласта и имеет форму, ответную форме контактной поверхности. При этом контактная поверхность имеет плоскую либо коническую форму.

Сборка СА состоит из следующих операций:
а) монтаж амортизаторов 1, 8, 9, 10, 11 на корпусе объекта 4;
б) размещение объекта 4 с установленными на нем амортизаторами на рабочее место между контактными поверхностями 5, 13;
в) утапливание подвижных элементов 6,12 контактными поверхностями 5, 13.

(В ряде случаев операции б) и в) совмещаются. )
Из-за образовавшегося поджатия амортизаторов 1, 8, 9, 10, 11 при штатных (в процессе эксплуатации) угловых и линейных смещениях контактных поверхностей 5, 13 относительно корпуса 4 не происходит отрыва упомянутых поверхностей от подвижных элементов 6, 12. Это имеет следствием плавную и бесшумную работу СА.

Рассмотрим работу предлагаемой СА для различных случаев смещений контактных поверхностей (КП) 5, 13 относительно корпуса объекта 4.

Пусть OXYZ - инерциальная система координат (фиг. 5) и пусть КП 5 смещается в направлении +OX. При этом в корпус 7 амортизаторов 1 утапливаются их подвижные элементы 6, создавая заданные амортизирующие силы +F_x, действующие на амортизируемый объект 4 в направлении +OX.

Пусть (фиг. 6) КП 5 смещается в направлении -OX. При этом в корпус 7 амортизаторов 1 утапливаются их подвижные элементы 6, создавая заданные амортизирующие силы -F_x, действующие на амортизируемый объект 4 в направлении -OX.

Пусть КП 5 (фиг. 7) смещается в направлении +OY. При этом в корпус 7 амортизаторов 1 утапливаются их подвижные элементы 6, создавая заданные амортизирующие силы +F_y, действующие на амортизируемый объект 4 в направлении +OY.

Аналогичное данному случаю создание амортизирующих сил имеет место при смещении КП 5 в направлении -OY, +OZ, -OZ.

Пусть КП 5 (фиг. 8) поворачивается по часовой стрелке вокруг оси +OZ. При этом в корпус амортизаторов утапливаются их подвижные элементы 6, создавая заданные амортизирующие силы F (и соответственно моменты), действующие на объект 4.

Аналогичное данному случаю создание амортизирующих сил и моментов имеет место при поворотах КП 5 вокруг оси -OZ (фиг. 9), а также вокруг осей +OY, -OY.

Пусть КП 13 поворачиваются по часовой стрелке вокруг оси +OX. При этом в корпус амортизаторов 8,11 (фиг. 10) утапливаются их подвижные элементы 12, создавая заданные амортизирующие силы F, действующие на объект 4. Аналогичное создание амортизирующих сил имеет место при повороте КП 13 вокруг оси -OX (фиг. 11).

Чтобы работа СА не зависела от возможных угловых рассогласований нормалей контактных поверхностей 5, 13 и осей амортизаторов 1, 8, 9, 10, 11, подвижные элементы 6, 12 амортизаторов имеют сферическую поверхность 14 (фиг. 4).

Подвижные элементы амортизаторов 1, 8, 9, 10, 11 выполнены из резины, см. фиг. 12-16, а рабочая поверхность 15 каждого из амортизаторов выполнена из фторопласта. При этом амортизаторы 1 образуют четыре группы (по две на каждой конической поверхности 2, 3). Причем амортизаторы 1 закреплены на опорной конструкции, а в качестве их контактных поверхностей использованы поверхности конусов 2, 3. При этом рабочие поверхности 15 амортизаторов 1, 8, 9, 10, 11 имеют форму, ответную контактной.

Работа предлагаемой СА в случае использования резиновых амортизаторов аналогична описанной.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять эффективную защиту объекта от толчков и вибровоздействий по всем шести степеням подвижности. В том числе - при перемещениях контактных поверхностей до 60 мм (т. е. на два порядка больших, чем в прототипе).

В штатном режиме эксплуатации система амортизации обеспечивает плавную и бесшумную амортизацию объекта.

При нештатных возмущениях (перемещениях) контактных поверхностей плавность и бесшумность работы СА могут нарушаться, однако эффективность работы СА не нарушается до тех пор, пока ход амортизации не будет выбран полностью.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять монтаж и демонтаж системы амортизации в условиях ограниченного пространства для сборки и разборки СА.

Реализация предложенной системы амортизации не представляет сложности, т. к. все ее комплектующие производятся отечественной промышленностью.

Источники информации
1. Н. Н. Вишняков и др. Автомобиль. Основы конструкции. -М. : Машиностроение, 1986 г.

2. ГОСТ 170 53.1, ГОСТ 170 53.2-80.

Формула изобретения

1. Система амортизации объекта, содержащая набор амортизаторов, отличающаяся тем, что имеет выполненные с торцов объекта две конические поверхности, а амортизаторы образуют не менее двух групп, каждая из которых расположена по кольцу на каждой конической поверхности, при этом оси амортизаторов ориентированы вдоль нормалей к упомянутой конической поверхности, для каждого из амортизаторов введены контактные поверхности, плоскость контакта которых перпендикулярна оси соответствующего амортизатора, а в упомянутые контактные поверхности упираются соответствующие подвижные элементы амортизаторов, причем дополнительно введены, по крайней мере, две группы амортизаторов, закрепленных диаметрально противоположно друг другу на корпусе объекта, и каждая из этих групп содержит, по крайней мере, два противоположно ориентированных амортизатора так, что направления осей этой пары амортизаторов перпендикулярны плоскости, проходящей через продольную ось объекта и плоскость сопряжения амортизаторов этой пары, при этом плоскость, проходящая через оси амортизаторов указанных дополнительно введенных групп, перпендикулярна продольной оси объекта, причем для подвижных элементов каждого из этих амортизаторов введены контактные поверхности, плоскость контакта которых перпендикулярна оси соответствующего амортизатора.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подвижные элементы амортизаторов имеют сферическую поверхность.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что все амортизаторы установлены в предварительно поджатом состоянии.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подвижный элемент амортизатора выполнен из эластичного материала, а его рабочая поверхность выполнена из фторопласта и имеет форму, ответную форме его контактной поверхности, при этом контактная поверхность имеет плоскую либо коническую форму.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16