ВИБРОИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к упругим демпфирующим элементам, и может быть использовано в любой области техники для снижения перегрузок агрегатов бытовой техники, приборов и оборудования, работающих в условиях интенсивных вибраций и ударов.
Известен демпфирующий элемент, выполненный в виде плоской спиральной пружины, торцы витков которой расположены в плоскости, перпендикулярной оси спирали, начало и конец спирали соединены в одной точке пакета с помощью соединительного элемента, а витки спирали расположены с зазором друг относительно друга (авторское свидетельство СССР №312994, МКИ F 16 F 1/34, 1969 г.).
Недостатком известного демпфирующего элемента являются невысокие демпфирующие свойства, ввиду того, что витки спирали расположены с зазором друг относительно друга.
Известен кольцевой пластинчатый виброизолятор, выполненный в виде двух разъемных обойм прямоугольной в плане формы, соединенных упругими элементами, состоящими из многослойных пакетов лент, упругие элементы выполнены в виде двух групп многослойных пакетов спирально навитых лент постоянной ширины, закрепленных в пазах разъемных обойм и расположенных под углом α к горизонтальной плоскости разъемных обойм, определяемым по формуле:
где
n - число витков многослойного пакета лент;
b - ширина многослойного пакета лент;
δ - толщина ленты многослойного пакета;
R - средний радиус кривизны многослойного пакета лент,
при этом обе группы многослойных пакетов спирально навитых лент расположены друг к другу зеркально относительно вертикальной оси симметрии виброизолятора (Патент РФ №2249736. Заявл. 14.10.03. Опубл. 10.04.05, БИ №10).
Недостатком прототипа является трудность в обеспечении стабильности характеристик в процессе работы, недостаточно высокий уровень демпфирующих свойств и существенная анизотропия жесткостных характеристик по трем основным направлениям деформирования.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является обеспечение высокого уровня и стабильности упругодемпфирующих свойств виброизолятора.
Поставленный технический результат достигается тем, что в кольцевом пластинчатом виброизоляторе, выполненном в виде двух разъемных обойм прямоугольной формы, соединенных упругими элементами, состоящими из многослойных пакетов лент, согласно полезной модели, в обоймах имеются прямоугольные пазы, в которые установлены упругие элементы, выполненные в виде комплекта многослойных пакетов лент, навитых плотно друг к другу по спирали Мебиуса. Навивка пакета лент по спирали Мебиуса описана в патенте РФ №2199683 МКИ F 16 F 7/14, опубл. 27.02.03 БИ №6.
Принципиальным отличием предлагаемой конструкции является следующее. За счет плавного поворота поперечного сечения кольцевых многослойных пакетов по окружности обеспечивается изотропность упругих характеристик по трем взаимно-перпендикулярным направлениям деформирования рулона Мебиуса, а, следовательно, и виброизолятора в целом. Кроме того, за счет заневоливания лент при навивке рулона Мебиуса обеспечивается высокий уровень сдавливающих нагрузок по поверхностям контакта и, следовательно, высокий уровень демпфирующих свойств. Особенностью рулона Мебиуса является то, что один конец ленты при навивке оказывается внутри рулона, а второй снаружи. Поэтому, при защемлении рулона Мебиуса в планках разъемных обойм не происходит раскручивания лент пакета и не ослабляется усилие сдавливающих
распределенных контактных нагрузок в процессе работы устройства, а, следовательно, виброизолятор будет стабильным в работе.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показана конструкция виброизолятора в изометрии;
на фиг.2 - вид А;
на фиг.3 - вид сверху;
на фиг.4 - вид спереди;
на фиг.5 - изометрия одного упругодемпфирующего элемента;
на фиг.6 - конфигурация разъемных планок верхней и нижней обойм в изометрии;
на фиг.7 - этапы технологии изготовления многослойного рулона Мебиуса;
на фиг.8 - схема чередования слоев в рулоне.
Кольцевой пластинчатый виброизолятор выполнен в виде двух прямоугольных в плане разъемных обойм 1 и 2 (фиг.1, 2), соединенных комплектом упругих элементов 3, выполненных в виде многослойных пакетов лент, навитых плотно друг к другу по спирали Мебиуса.
Каждая из разъемных обойм 1 и 2 состоит из двух разных по конструкции планок 4, 5 и 6, 7 (фиг.2) прямоугольного поперечного сечения с пазами 8 для закрепления многослойных криволинейных пакетов Мебиуса 3. Планки нижней обоймы 2 являются одинаковыми по конструкции. Планка 5 обоймы 1 аналогична по конструкции любой из планок обоймы 2, но имеет другие размеры пазов 8 (фиг.6). Кроме пазов 8 для закрепления пакетов лент 3 в планках 4, 5, 6 и 7 (фиг.1) выполнены отверстия 9 для крепления виброизолятора к основанию и защищаемому объекту.
В промежутках между пазами 8 выполнены отверстия 10 для прочного скрепления двух половин каждой из обойм 1 и 2 с помощью заклепок или винтов при защемлении многослойных пакетов лент 3 (фиг.6). Если для крепления планок используются винты, в одной из планок, например, 5, выполняют резьбовые отверстия, а в планке 7 - гладкие соосные отверстия без резьбы.
Зная средний радиус кривизны многослойных пакетов лент 3, число витков, ширину, модуль упругости ленты, из которой изготовлены пакеты, с помощью метода конечных элементов или другими методами теорий упругости и конструкционного демпфирования определяют жесткостные и демпфирующие характеристики виброизолятора в трех взаимно-перпендикулярных направлениях.
Процесс изготовления рулона Мебиуса можно разбить на два последовательных этапа. Первый этап заключается в том, что лента постоянного поперечного сечения с одного конца жестко защемляется, а свободный край поворачивается на 180° относительно защемленного края (фиг.7а, 7б). На втором этапе полученная лента сворачивается в кольцо (фиг.7в).
Работает устройство следующим образом. Под действием динамической нагрузки, прикладываемой к верхней обойме 1, многослойные пакеты лент 3 деформируются. При этом под действием изгиба и кручения слои пакетов проскальзывают друг относительно друга. За счет взаимного проскальзывания слоев с трением рассеивается энергия деформации, которая и является причиной снижения вибраций колеблющегося объекта.
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 заявляемого изобретения.
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.
Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками
заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.
Предлагаемая полезная модель может быть использована в транспортном машиностроении, легкой промышленности, других отраслях техники и осуществлено с помощью известных средств. Теоретическое исследование, проведенное авторами, показало, что виброизолятор способен обеспечить заданный уровень стабильности характеристик, а конструкция обойм и упругодемпфирующих элементов в форме рулонов Мебиуса способна обеспечивать поддержание этих характеристик в неизменном состоянии в процессе работы. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата - обеспечение высокого уровня и стабильности упругодемпфирующих свойств виброизолятора.