ВИБРОИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для виброизоляции электронной, радиоэлектронной аппаратуры, агрегатов и узлов силовых установок.
Известен виброизолятор, содержащий корпус, установленную в нем шаровую опору и упругий элемент, размещенный между ними (патент Франции FR1157282, МКИ B 60 G 7/00B, F 16 C 11/06, опубл. 28.05.1958 г.).
Недостатком известного виброизолятора является то, что он не обеспечивает виброзащиту объекта в области равночастотной резонансной характеристики в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и демпфирующие свойства виброизолятора находятся на низком уровне вследствие того, что упругий элемент установлен в свободном состоянии без предварительного поджатия.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является виброизолятор, содержащий корпус, установленную в нем шаровую опору и упругий элемент, размещенный между ними, выполненный в виде двух полых цилиндров, предварительно поджатых и расположенных во взаимно перпендикулярных направлениях (Авт. свид. СССР №783513, опубл. 30.11.80, БИ №44) - прототип.
Недостатком прототипа является низкие демпфирующие характеристики виброизолятора за счет использования для упругого элемента полимерных материалов с неизменяемым объемом (резина, полиуретан). Кроме того, обеспечить полностью равночастотность виброизолятора в такой конструктивной схеме невозможно, так как разные по геометрии полые цилиндрические упругие элементы при поджатии в осевом направлении дают разные и не поддающиеся расчету давления в вертикальном и горизонтальном направлении на шаровую опору.
В основу полезной модели поставлена задача обеспечения высоких демпфирующих характеристик виброизолятора при полной изотропности его свойств в любом направлении пространственного нагружения.
Даная задача решается за счет того, что в виброизоляторе, содержащем разъемный корпус, установленную в нем шаровую опору со шпилькой и упругий элемент, расположенный между ними, согласно полезной модели, корпус выполнен сферическим с развитыми фланцами квадратной формы и четырьмя отверстиями для установки в них крепежных пистонов, упругий элемент выполнен разъемным в виде полого шара с соосными отверстиями на полюсах полусфер, в шаровой опоре с противоположной стороны шпильки выполнена расточка, в которую устанавливается цилиндрическая винтовая пружина сжатия, проходящая через отверстие в упругом элементе, с предварительным натягом между шаровой опорой и нижней полусферой корпуса, имеющей проточку для установки пружины. Кроме того, упругий элемент выполнен из материала МР.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
- на фиг.1 показана конструкция виброизолятора в продольном разрезе;
- на фиг.2 - вид А.
Виброизолятор (фиг.1) состоит из разъемного корпуса, включающего центральные полусферические тонкостенные элементы 1 и 2 с развитыми фланцами квадратной формы и четырьмя отверстиями для установки в них крепежных пистонов 3. Внутрь корпуса соосно с ним установлена шаровая опора 4. В верхней части шаровая опора имеет шпильку 5 для крепления защищаемого объекта к виброизолятору (на чертеже не показан). Сверху шпильки выполнена проточка 6 (фиг.2) в виде лысок для поддержки ключом при установке виброизолятора, и отверстием 7 для проволочной контровки шаровой опоры на изделии. Внутри шаровой опоры 4 противоположно шпильке 5 выполнено
цилиндрическое отверстие с выступом для установки в него винтовой цилиндрической пружины сжатия 8, опирающейся на поверхность нижней полусферы корпуса 2. Пружина устанавливается внутрь шаровой опоры с предварительным усилием, равным части веса объекта виброзащиты, приходящегося на один виброизолятор. Между шаровой опорой 4 и полусферическими частями корпуса 1 и 2 установлен упругодемпфирующий элемент из материала МР в виде двух одинаковых полых полусфер 9 и 10, состыкованных между собой по центральному меридиану. На полюсах полусфер 9 и 10 выполнены соосно два отверстия, через одно из которых проходит шпилька 5 виброизолятора, а через другое - винтовая цилиндрическая пружина сжатия 8. Крепежные пистоны 3 в верхней части имеют разгибные участки, с помощью которых скрепляются две корпусные детали 1 и 2. На внутренней цилиндрической части пистонов выполнена резьба, с помощью которой собранные виброизоляторы закрепляются на колеблющемся основании (не показано). Возможен вариант крепежа виброизолятора и без резьбовой части на внутренней поверхности пистонов.
Работа виброизолятора осуществляется следующим образом.
При установке виброзащищаемого прибора на виброизолятор происходит разгрузка упругодемпфирующих элементов 9 и 10 от части статической силы веса прибора, приходящегося на один виброизолятор и равного силе упругости предварительного поджатия пружины.
При воздействии механических перегрузок шпилька 5 вместе с шаровой опорой 4 перемещаются в одном из любых направлений, сжимая при этом упругие элементы 9 и 10. Вследствие того, что коэффициент Пуассона материала МР, из которого изготовлены упругодемпфирующие элементы, практически равен нулю, конструкция виброизолятора не требует наличия дополнительных объемов - воздушных карманов для перетекания выдавливаемых объемов деформируемого материала МР. При возвратно-поступательных перемещениях шпильки 5 и шаровой опоры 4
происходит поглощение вибрационных и ударных перегрузок вследствие деформаций упругодемпфирующих элементов, сопровождающихся трением между витками проволоки материала МР. Настройка виброизолятора на фиксированную частоту осуществляется путем подбора необходимой плотности упругодемпфирующих элементов, что достигается подбором массы материала МР, необходимого усилия его прессования, а также предварительным натягом упругодемпфирующего элемента при сборке.
Виброизолятор с упругими элементами из материала МР работает эффективно в широком диапазоне частот, осуществляя защиту оборудования от механических воздействий на частотах выше 15-20 Гц.
Изотропность свойств виброизолятора по трем направлениям обеспечивается разгрузкой нижнего упругодемпфирующего элемента 10 за счет подбора пружины необходимой жесткости, приблизительно равной 10% от жесткости упругодемпфирующих элементов. Незначительное увеличение жесткости всей системы по отношению к жесткости упругодемпфирующих элементов, а также их предварительное поджатие и обеспечивают высокую изотропность свойств виброизолятора по трем направлениям.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемой полезной модели.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом «Виброизоляторе», изложенных в формуле полезной модели.
Предлагаемая полезная модель может быть использована в транспортном машиностроении, легкой промышленности, других отраслях техники и осуществлена с помощью известных средств. Теоретическое исследование, проведенное авторами на созданных математических моделях, показало, что виброизолятор способен обеспечить заданный высокий уровень демпфирующих свойств и изотропность характеристик по трем взаимно-перпендикулярным направлениям. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата -обеспечение высоких демпфирующих характеристик виброизолятора при полной изотропности его свойств в любом направлении пространственного нагружения.