ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР "ПУСТОТЕЛЫЙ ГОЛЫШ" (ЦВПГ) (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ALL-METAL VIBRATION ABSORBER "HOLLOW PEBBLE" (AMVAHP) (VERSIONS) AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Изобретение относится к виброизоляторам, работающим в условиях открытого космоса, радиации, агрессивной среды, высокой температуры окружающей среды (до 500°С).
Известны виброизоляторы типа ДКУ («двойной колокольчик усиленный») (Лазуткин Г.В. Совершенствование конструкций и методов расчета виброизоляторов на основе проволочного волокнового материала / В.А.Антипов, А.Л.Рябков. - Самара: Самарский государственный университет путей сообщения. 2008. - 200 с.), применяемые в настоящее время для подвески приборов, установленных на космических кораблях.
Эти виброизоляторы выполнены в виде двух колоколообразных элементов - «колокольчиков», изготовленных путем прессования из проволочного материала МР (металлорезины), армированного проволочным жгутом, обмотанным проволочной растянутой спиралью, установленных друг на друга основаниями, жестко скрепленных по периферии сшивкой из стальной проволоки. На колокольчиках закреплены болты, на одном из болтов может быть закреплена противоударная подушка из материала МР. На болтах установлены спрофилированные ограничительные шайбы и гайки.
Недостатком этих виброизоляторов является большая сложность разработки их автоматизированного изготовления. В настоящее время на изготовление этих виброизоляторов затрачивается большой объем ручного труда. К числу недостатков этого виброизолятора следует отнести и сложность его конструкции.
Известна также конструкция виброизолятора типа ДК (двойной колокольчик). Конструкция этого виброизолятора отличается от предыдущей только тем, что его «колокольчики» изготавливаются из материала МР, не армированного проволочным жгутом. Недостатками этого амортизатора являются: небольшая прочность на разрыв, более низкая несущая способность виброизолятора при тех же габаритах, чем у виброизолятора ДКУ, большой объем ручного труда, затрачиваемый при изготовлении виброизолятора.
Известна также конструкция виброизолятора ДКМ (двойной колокольчик модифицированный, см. ту же книгу), у которого в конструкцию виброизолятора введены спиральные пружины сжатия - по две конические пружины, расположенные снаружи и внутри каждого колокольчика, закрепленные в вершине конуса болтом, которым виброизолятор крепится к прибору или основанию. Основания конических пружин не закреплены и свободно опираются: наружная коническая пружина на колокольчик, а внутренняя - на противоударную шайбу из материала МР. Этот виброизолятор обладает значительно более высокой несущей способностью, чем виброизолятор ДКУ.
Недостатками этого виброизолятора являются: очень большая разница между его характеристиками на сжатие и растяжение, т.к. конические пружины в нем работают только на сжатие, и то, что изготовление и сборка виброизолятора производятся с большой затратой ручного труда, что сильно увеличивает стоимость виброизолятора. К таким операциям, прежде всего, относится армирование колокольчиков проволочным жгутом и сшивка колокольчиков.
Виброизолятор ДК по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.
Разработка конструкций цельнометаллических виброизоляторов, допускающих при изготовлении и сборке виброизолятора резкое снижение объема ручного труда (исключающих при их изготовлении и сборке наиболее трудоемкие операции, производимые вручную) может быстро окупить вложенные затраты и расширить и завоевать рынок их сбыта.
Поэтому ставится задача создания виброизолятора ЦВПГ, у которого при его изготовлении и сборке исключены наиболее трудоемкие ручные операции, с хорошими упругогистерезисными свойствами при циклическом сжатии.
Аббревиатура ЦВПГ расшифровывается как «цельнометаллический виброизолятор типа пустотелый голыш». Такое наименование типа виброизолятора выбрано потому, что его упругогистерезисный элемент (УГЭ) по внешней форме напоминает гальку с морского пляжа.
Поставленная задача решается тем, что предлагается цельнометаллический виброизолятор ЦВПГ, содержащий упругогистерезисный элемент, изготовленный из проволочного материала МР, два болта, закрепленные в его центральных отверстиях с помощью профильных шайб-ограничителей и гаек, отличающийся тем, что его упругогистерезисный элемент выполнен цельным нижепредлагаемым способом в виде пустотелого тела в сечениях, перпендикулярных оси виброизолятора, имеющего форму круглых колец, а в радиальных сечениях форму эллипсных или овальных колец с постоянной или переменной толщиной, а в одном из болтов выполнено центральное отверстие.
Изготовление этого виброизолятора может быть полностью автоматизировано, и при больших сериях цена этого виброизолятора будет невысокой и может оказаться вполне приемлемой для использования его в общем машиностроении, различных видах бытовой техники.
В предлагаемом виброизоляторе возможно применение и других УГЭ с близкими геометрическими формами.
Так, например, предлагается виброизолятор ЦВПГ, отличающийся тем, что его упругогистерезисный элемент выполнен в виде двух полых усеченных конусов, большими основаниями плавно сопряженных с полым цилиндром с образованием небольшого кругового горизонтального фланца или без него, с центральным отверстием в меньшем основании каждого конуса.
Хотя этот виброизолятор и имеет худший внешний вид, чем предыдущий, но для изготовления его УГЭ могут быть использованы конструктивно более простые пресс-формы с большим сроком эксплуатации.
Кроме того, с целью обеспечения гарантированной возможности извлечения матерчатого мешка (см. ниже) из внутренней полости виброизолятора вместо болта с отверстием в упругогистерезисном элементе закреплена втулка с резьбовым отверстием и фланцем, утопленным в теле упругогистерезисного элемента, и высотой, немного меньшей высоты отверстия упругогистерезисного элемента, в котором она закреплена, а в резьбовое отверстие втулки ввинчена шпилька, на которую установлена профилированная шайба-ограничитель и навинчена гайка, контрящая шпильку от отворачивания.
Наличие невысокой втулки с резьбовым отверстием обеспечивает легкий доступ через него к матерчатому мешку и его извлечение из внутренней полости УГЭ виброизолятора.
С той же целью наружная поверхность втулки выполнена конической с меньшим диаметром конуса у фланца.
Такое исполнение втулки предотвращает ее выпадение внутрь УГЭ при извлечении матерчатого мешка.
Кроме того, вместо и второго болта на упругогистерезисном элементе аналогичным образом закреплена втулка с фланцем с ввинченной в нее шпилькой с помощью профилированной шайбы-ограничителя и гайки.
Наличие двух втулок также облегчает извлечение матерчатого мешка через отверстия в них.
С целью увеличения прочности виброизолятора его упругогистерезисный элемент армирован жгутом из пучка прямых проволок, обмотанным проволочной спиралью, растянутой с постоянным шагом, значения которого выбираются из диапазона от шага, равного диаметру ее проволоки, до шага, равного ее диаметру, причем остальные параметры этой спирали такие же, как у спиралей, из которых изготовлен проволочный материал, а слой армирующего жгута сформирован предлагаемым способом и располагается либо внутри упругогистерезисного элемента, либо у его наружной поверхности.
Прочность на разрыв предлагаемых виброизоляторов может быть ничуть не меньшей, чем у виброизолятора ДКА.
С целью увеличения прочности на разрыв виброизолятора в окружном направлении поверх слоя армирующего жгута, намотанного с угловым шагом в меридиональных направлениях, намотан с шагом слой армирующего жгута в направлении параллелей упругогистерезисного элемента, а поверх этого слоя намотан один или несколько слоев растянутой спирали с параметрами, такими же, как у спиралей материала МР упругогистерезисного элемента.
Прочность этого виброизолятора может быть ничуть не меньшей, чем у виброизолятора ДКУ, наиболее прочного из виброизоляторов серии ДК.
В случае изготовления виброизолятора нижепредлагаемыми способами и применения армирующего жгута небольшой длины (например, длиной до двух метров) операции изготовления его УГЭ могут быть также автоматизированы.
Эти конструкции виброизоляторов и технология их изготовления значительно проще известных виброизоляторов серии ДК (ДК, ДКА, ДКУ) не только потому, что у них УГЭ выполнен цельным и для их изготовления не требуется выполнения трудоемких операций, выполняемых вручную - операций пробивки отверстий в колокольчиках под сшивку и саму их сшивку, но еще и потому, что у предлагаемых виброизоляторов армируется жгутом один УГЭ (а не два, как у виброизоляторов ДКА и ДКУ), и сам способ армирования УГЭ существенно проще (см. ниже).
Отметим также, что головки крепежных болтов, или фланец втулки и головка болта, предлагаемых виброизоляторов утоплены в теле УГЭ, чем обеспечивается при таких же высотных габаритах, как у виброизоляторов серии ДК, больший рабочий ход виброизолятора.
С целью увеличения несущей способности предлагаемых виброизоляторов на них снаружи упругогистерезисного элемента установлены две спиральные пружины сжатия, имеющие цилиндрическую и коническую часть, свитые из одной, трех и более проволок, цилиндрическими частями с натягом свинченные друг с другом, а конической частью прикрепленные к упругогистерезисному элементу теми же болтами, которыми виброизолятор крепится к виброизолирующему объекту и опоре, с помощью упругих шайб и гаек, или одна пружина закреплена с помощью болта, упругой шайбы и гайки, а другая с помощью шпильки, шайбы, упругой шайбы и гайки, причем высота втулки, в которую завернута шпилька, выполнена такой, что коническая пружина центрируется по втулке, и геометрическая форма наружной поверхности упругогистерезисного элемента приблизительно повторяет геометрию пружин после затяжки гаек.
Отметим, что применение многожильных пружин (трехжильных и более) улучшает диссипативные свойства предлагаемых виброизоляторов.
С целью обеспечения надежности соединения пружин друг с другом, исключения возможности частичного или полного их отвинчивания при наработке за счет ослабления крепления пружин к упругогистерезисному элементу пружины свинчены так, что первый виток каждой пружины выступает из свинченной части пружин, и его диаметр пластически уменьшен сжатием в радиальных направлениях так, что взаимное развинчивание пружин возможно только при пластической деформации этих витков.
Кроме того, с целью улучшения упругофрикционных характеристик (УФХ) предлагаемых виброизоляторов пружины сжатия выполнены таким образом, что после ввинчивания пружин друг в друга между торцами упругогистерезисного элемента и ответными торцами конических частей пружин остаются зазоры, величина которых и параметры пружин подобраны таким образом, что при постановке виброизолируемого объекта на виброизоляторы без установленных на болты, или на болт и шпильку, упругих шайб и гаек эти зазоры полностью выбираются, либо остается некоторая величина этих зазоров, которая полностью выбирается при закреплении с помощью упругих шайб и гаек виброизолятора на опоре и виброизолируемого объекта на виброизоляторе.
В тех случаях, когда нежелательно большое увеличение среднециклической жесткости виброизолятора за счет постановки на него пружин сжатия, на виброизолятор устанавливают пружины с большой податливостью, причем параметры пружин подбирают таким образом, чтобы при установке виброизолируемого объекта на виброизоляторы они полностью или частично разгружали упругогистерезисный элемент от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор.
У виброизоляторов, разгруженных от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, существенно расширяется диапазон деформаций УГЭ, где его процессы загружения (нагрузочные, разгрузочные) происходят без «хвостов» (под «хвостом» здесь понимается диапазон деформаций (больших деформаций) загрузочных процессов, в котором с ростом деформации резко возрастает среднециклическая жесткость УГЭ и снижается его коэффициент рассеивания), за счет чего и улучшаются УФХ виброизолятора.
Кроме того, с целью существенного снижения резонансной частоты системы «виброизоляторы - виброизолируемый объект» на болт или шпильку дополнительно установлена еще одна коническая пружина сжатия, и обе пружины закреплены на упругогистерезисном элементе с помощью болта, упругой шайбы и гайки или с помощью шпильки, шайбы, упругой шайбы и гайки, причем высота втулки, в которую ввинчена шпилька, выполнена такой, что обе пружины центрируются по ней, а большее основание дополнительной конической пружины выполнено с двумя опорными витками, лежащими в одной плоскости, на верхней поверхности которых выполнены выкрушки, равнорасположенные по окружности, и пружина закреплена в основании с центральным резьбовым отверстием лепестками, отогнутыми на опорные витки, и «вмятиями» их в выкрушки, и на рабочем месте виброизолятор крепится к опоре с помощью винта, ввернутого в основание, и упругой шайбы, а на бобышке основания с большим радиальным натягом может быть закреплена противоударная подушка из материала МР.
Дополнительная коническая пружина последовательно включена в упругую систему виброизолятора, за счет чего снижена его среднециклическая жесткость и, следовательно, резонансная частота системы «виброизоляторы - виброизолируемый объект».
«Вмятия» предохраняют виброизолятор от проворота относительно основания вокруг его оси.
Наличие противоударной подушки из материала МР улучшает противоударную характеристику этого виброизолятора.
Известен способ изготовления УГЭ из проволочного нетканого материала МР (см. а.с. 183174 СССР. Способ изготовления нетканого материала МР из металлической проволоки / А.М.Сойфер, В.Н.Бузицкий, В.А.Першин. - Опубл. 1966, бюл. №13), содержащий формирование заготовки из проволочной спирали, растянутой до шага, равного диаметру спирали, и изготовление УГЭ холодным прессованием заготовки.
Этот способ по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.
вп
Предлагается способ изготовления виброизолятора ЦВПГ, содержащий изготовление упругогистерезисного элемента виброизолятора холодным прессованием заготовки, сформированной из проволочной спирали, растянутой до шага, равного диаметру спирали, отличающийся тем, что на герметично закрытый матерчатый мешок, плотно набитый песком и имеющий форму шара с диаметром, определенным из условия Vш=Vвп, где Vш - объем шара, V - объем внутренней полости упругогистерезисного элемента виброизолятора, диаметрально противоположно и соосно головками устанавливают два крепежных болта, из которых один с центральным отверстием, приматывают их растянутой проволочной спиралью и, продолжая наматывать растянутую спираль, формируют шаровидную заготовку намоткой потребного числа слоев этой спирали, причем намотку спирали осуществляют таким образом, что в одном из контактирующих слоев витки намотки располагаются в плоскостях, параллельных профильной плоскости, а в другом из контактирующих слоев витки намотки располагаются в плоскостях, параллельных фронтальной плоскости, изготавливают упругогистерезисный элемент виброизолятора прессованием сначала в основном в радиальных направлениях, затем в основном в осевом направлении, и закрепляют на нем болты с помощью профилированных шайб-ограничителей и гаек, через центральное сквозное отверстие в одном из болтов делают отверстие в матерчатом мешке и высыпают из виброизолятора песок, затем, если позволяет диаметр отверстия в болте, матерчатую оболочку удаляют, если нет, сжигают или оставляют ее в виброизоляторе.
При таком способе намотки в соседних слоях плоскости витков спирали располагаются приблизительно под углом 90° друг к другу. Это обеспечивает хорошее сцепление витков спиралей друг с другом в материале УГЭ.
С целью облегчения извлечения пустого матерчатого мешка из внутренней полости УГЭ виброизолятора на матерчатый мешок, заполненный песком, диаметрально противоположно и соосно устанавливают болт и втулку с центральным резьбовым отверстием и фланцем, и приматывают их растянутой проволочной спиралью, вворачивают во втулку технологический стержень, формируют шаровидную заготовку, и изготавливают упругогистерезисный элемент, удаляют технологический стержень, через резьбовое отверстие во втулке делают отверстие в матерчатом мешке и высыпают из виброизолятора песок, затем через это отверстие матерчатую оболочку удаляют, ввинчивают шпильку во втулку, устанавливают на шпильку и болт шайбы-ограничители и закрепляют их гайками.
Предлагается также способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ, отличающийся тем, что на упругогистерезисный элемент диаметрально противоположно и соосно устанавливают две втулки с фланцами, в каждую из которых заворачивают технологический стержень.
Извлечение матерчатого мешка из УГЭ в этом случае облегчается, так как в этом случае мешок через соосные отверстия во втулках частично выталкивается наружу и затем извлекается полностью.
Кроме того, предлагается способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ, отличающийся тем, что на шаровидную заготовку, сформированную из растянутой спирали, наматывают с угловым шагом с охватом по дуге болтов жгут, сформированный из пучка прямых проволок, обвитых спиралью, растянутой с постоянным шагом, значения которого выбираются из диапазона от шага, равного диаметру ее проволоки, до шага, равного ее диаметру, с остальными параметрами, такими же, как у спиралей, из которых сформирована шаровидная заготовка, затем поверх слоя жгута наматывают один или несколько слоев спиралей с теми же параметрами, как у шаровидной заготовки, причем эти слои наматывают таким образом, чтобы во всем объеме заготовки слои с намоткой, параллельной фронтальной плоскости, чередовались со слоями с намоткой, параллельной профильной плоскости.
Предлагается также способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ, отличающийся тем, что поверх слоя армирующего жгута, намотанного с угловым шагом в меридиональных направлениях, наматывают с шагом слой армирующего жгута в направлении параллелей упругогистерезисного элемента, а поверх этого слоя наматывают один или несколько слоев растянутой спирали с параметрами, такими же, как у спиралей шаровидной заготовки.
С целью улучшения противоударных характеристик виброизолятора предлагается способ изготовления виброизолятора ЦВПГ, отличающийся тем, что на матерчатый мешок устанавливают непосредственно только болт с отверстием или втулку, обматывают их требуемым числом слоев растянутой спирали и затем на них устанавливают второй болт.
После прессования эти слои образуют противоударную прокладку из материала МР.
Кроме того, предлагается способ изготовления виброизолятора ЦВПГ, отличающийся тем, что на упругогистерезисный элемент виброизолятора надевают две спиральные пружины сжатия, свитые из одной, трех или более проволок, имеющие цилиндрическую и коническую части, цилиндрическими частями с натягом по виткам пружин свинчивают их друг с другом, а коническими частями закрепляют их на упругогистерезисном элементе, каждую с помощью болта, упругой шайбы и гайки или одну пружину крепят с помощью болта, упругой шайбы и гайки, а другую с помощью шпильки, ввернутой во втулку, шайбы, упругой шайбы и гайки.
С целью разгрузки УГЭ виброизолятора от действия силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, пружины сжатия изготавливают таким образом, что после одевания их на упругогистерезисный элемент и свинчивания между торцами упругогистерезисного элемента и ответными торцами пружин имеется зазор такой величины, что при закреплении пружин на упругогистерезисном элементе в случае полного выбора этих зазоров создается осевая сила, действующая на пружины и крепежные детали виброизолятора, равная силе веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, в этом состоянии виброизолятор поставляют заказчику, при монтаже его на рабочем месте гайки и упругие шайбы демонтируются с виброизолятора, виброизолятор без этих деталей устанавливают на опору и на него устанавливают виброизолируемый объект, затем виброизолятор на опоре и виброизолируемый объект на нем закрепляют с помощью упругих шайб и гаек.
Кроме того, с целью обеспечения надежности соединения пружин друг с другом, исключения возможности частичного или полного их отвинчивания при наработке за счет ослабления крепления пружин к упругогистерезисному элементу пружины свинчивают так, что первый виток каждой пружины выступает из свинченной части пружин, затем его пластически деформируют - уменьшают диаметр витка сжатием в радиальных направлениях так, что взаимное развинчивание пружин возможно только при пластической деформации этих витков.
Предлагается также способ изготовления виброизолятора ЦВПГ, отличающийся тем, что на болт или шпильку дополнительно устанавливают еще одну коническую пружину сжатия, у которой большее основание выполнено с двумя опорными витками, лежащими в одной плоскости, на верхней поверхности которых выполнены выкрушки, равнорасположенные по окружности, и обе конические пружины закрепляют на упругогистерезисном элементе с помощью болта упругой шайбы и гайки или шпильки, шайбы, упругой шайбы и гайки, на бобышку основания с большим радиальным натягом устанавливают противоударную подушку, и дополнительную пружину закрепляют в основании лепестками, которые отгибают на опорные витки, контрят дополнительную пружину кернением - «вмятиями» лепестков в выкрушки на опорных витках пружины, и на рабочем месте виброизолятор крепят к опоре с помощью винта, ввернутого в резьбовое отверстие в бобышке основания, и упругой шайбы.
Предлагаемые конструкции виброизоляторов ЦВПГ и способы их изготовления иллюстрируются фигурами. На фигурах, иллюстрирующих предлагаемые конструкции виброизолятора, УГЭ изображен в готовом виде после прессования. Причем элементы структуры УГЭ на фигурах изображены условно. На фигурах, иллюстрирующих предложенные способы, элементы структуры заготовки изображены условно. На фигурах виброизолируемый объект и опора показаны тонкой сплошной линией, как «обстановка» на сборочном чертеже.
На фиг.1 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ.
На фиг.2 изображен вид сверху виброизолятора ЦВПГ.
На фиг.3 изображен УГЭ виброизолятора ЦВПГ, выполненный в виде двух полых усеченных конусов, большими основаниями плавно сопряженных с полым цилиндром с образованием небольшого кругового горизонтального фланца.
На фиг.4 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с втулкой и шпилькой.
На фиг.5 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с двумя втулками и шпильками.
На фиг.6 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с УГЭ, армированным слоем проволочного жгута.
На фиг.7 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с УГЭ, армированным двумя слоями проволочного жгута.
На фиг.8 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с пружинами сжатия, свинченными друг с другом.
На фиг.9 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с втулкой и шпилькой, у которого первые витки пружин выступают из зоны их свинчивания и пластически сдеформированы так, что они прилегают к коническим частям УГЭ.
На фиг.10 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с дополнительной пружиной сжатия, последовательно включенной в упругую схему виброизолятора, и показано его крепление к опоре.
На фиг.11 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ с дополнительной пружиной сжатия с креплением ее к УГЭ втулкой, шпилькой, шайбой, упругой шайбой и гайкой и с противоударной подушкой, закрепленной на основании.
На фиг.12 изображена шаровидная заготовка из растянутой проволочной спирали с крепежными болтами, примотанными к матерчатому мешку с песком. На фиг. в разрезе спираль, намотанная параллельно профильной плоскости, изображена белым кружком, а спираль, намотанная параллельно фронтальной плоскости, - черным.
На фиг.13 изображена шаровидная заготовка из растянутой проволочной спирали с болтом и втулкой, примотанными к матерчатому мешку с песком, с ввернутым во втулку технологическим стержнем, изображенным тонкой сплошной линией. На фиг. в разрезе спираль, намотанная параллельно профильной плоскости, также изображена белым кружком.
На фиг.14 изображено армирование шаровидной заготовки одним слоем проволочого жгута, обмотанного растянутой проволочной спиралью.
На фиг.15 изображено формирование армирующего жгута.
На фиг.16 изображено армирование шаровидной заготовки двумя слоями проволочого жгута.
На фиг.17 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ (фиг.9) с наживленными на болты упругими шайбами и гайками перед постановкой на него виброизолируемого объекта. На фиг. виброизолируемый объект условно изображен приподнятым над пружиной.
На фиг.18 изображен продольный разрез виброизолятора ЦВПГ (фиг.8), закрепленного на опоре, с закрепленным на нем виброизолируемым объектом.
Не все предлагаемые варианты способа изготовления виброизолятора ЦВПГ иллюстрированы фигурами. Поэтому для избежания в тексте большого количества ссылок на фигуры в описании разных вариантов способа одинаковые элементы обозначены одной позицией и описание конструкции этого элемента и ссылка на фигуру, где он изображен, даны только при первой ссылке на этот элемент.
Предлагаемый цельнометаллический виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.1 и 2) содержит УГЭ 1, изготовленный из проволочного материала МР, выполненный цельным нижепредлагаемым способом в виде пустотелого тела, в сечениях, перпендикулярных оси виброизолятора, имеющего форму круглых колец, а в радиальных сечениях форму эллипсных или овальных колец с постоянной или переменной толщиной, болты 2 и 3, закрепленные в центральных отверстиях УГЭ 1 с помощью профильных шайб-ограничителей 4 и гаек 5. В болте 3 выполнено центральное отверстие 6.
Кроме того, предлагается виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.3), отличающийся тем, что его УГЭ 7 выполнен в виде двух полых усеченных конусов 8, большими основаниями плавно сопряженных с полым цилиндром 9 с образованием небольшого кругового горизонтального фланца 10 или без него (не показано), с центральным отверстием 11 в меньшем основании каждого конуса.
Предлагается также виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.4), у которого вместо болта 3 в УГЭ 1 закреплена втулка 12 с резьбовым отверстием 13 и фланцем 14, утопленным в теле УГЭ, и высотой, немного меньшей высоты отверстия УГЭ, в котором она закреплена. В резьбовое отверстие 13 втулки 12 ввинчена шпилька 15, на которую установлена профилированная шайба-ограничитель 16 и навинчена гайка 17, контрящая шпильку 15 от отворачивания.
Наружная поверхность втулки 12 может быть выполнена конической с меньшим диаметром конуса у фланца 14 (не показано).
Предлагается также виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.5), у которого вместо болта 3 на упругогистерезисном элементе 1 аналогичным образом закреплена вторая втулка 12 с фланцем 14 с ввинченной в нее шпилькой 15 с помощью профилированной шайбы-ограничителя 16 и гайки 17.
Кроме того, предлагается виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.6), конструкция которого отличается тем, что его УГЭ 18 армирован жгутом 19 из пучка прямых проволок 20, обмотанным проволочной спиралью 21 (см. фиг.14 и 15), растянутой с постоянным шагом, значения которого выбираются из диапазона от шага, равного диаметру ее проволоки, до шага, равного ее диаметру, причем остальные параметры этой спирали, такие же, как у спиралей 22, из которых изготовлен проволочный материал, а слой 23 армирующего жгута 19, сформированный предлагаемым способом (см. фиг.14), располагается, либо внутри УГЭ 18 (см. фиг.6), либо располагается у его наружной поверхности 24, либо образует его наружную поверхность.
Предлагается виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.7), у которого поверх слоя 23 армирующего жгута 19, намотанного с угловым шагом в меридиональных направлениях, намотан с шагом слой 25 армирующего жгута 19 в направлении параллелей УГЭ 26, а поверх этого слоя намотан один или несколько слоев 27 растянутой спирали 22 (см. фиг.16).
Кроме того, предлагается виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.8) с двумя спиральными пружинами сжатия 28, установленными снаружи на УГЭ. Пружины 28 имеют цилиндрическую 29 и коническую 30 части и свиты из одной, трех и более проволок. Цилиндрическими частями 29 с натягом пружины 28 свинчены друг с другом, а конической частью 30 каждая пружина прикреплена к УГЭ теми же болтами 2 и 3, которыми виброизолятор крепится к виброизолируемому объекту 31 и опоре 32 (см. фиг.18, и хотя на фиг. показан вариант УГЭ с втулкой 12, с помощью этой фигуры легко представить крепление виброизолируемого объекта 31 к виброизолятору и виброизолятора к опоре 32 болтами 2 и 3), а каждый болт к УГЭ (см. фиг.8) крепится упругой шайбой 33 и гайкой 5. Геометрическая форма наружной поверхности 24 УГЭ повторяет геометрию пружин 28 после затяжки гаек 5.
В случае установки на УГЭ втулки 12 (см. фиг.9) ее высота выполнена такой, что пружина 28 центрируется по втулке, а сами пружины 28 (см. фиг.18) коническими частями 30 прикреплены к УГЭ, виброизолируемому объекту 31 и опоре 32. Причем одна пружина 28 закреплена с помощью болта 2, упругой шайбы 33 и гайки 5, а другая с помощью шпильки 15, шайбы 34, упругой шайбы 35 и гайки 17.
Пружины 28 (см. фиг.9) могут быть свинчены так, что первый виток 36 каждой пружины 28 выступает из свинченной части 37 пружин 28 и пластическим деформированием его диаметр уменьшен так, что взаимное развинчивание пружин возможно только при пластической деформации этих витков.
Кроме того, у предлагаемого виброизолятора ЦВПГ пружины сжатия 28 могут быть выполнены таким образом, что после ввинчивания пружин 28 друг в друга (см. фиг.17) между торцами 38 УГЭ и ответными торцами 39 конических частей 30 пружин 28 остаются зазоры 40, величина которых и параметры пружин подобраны таким образом, что при постановке виброизолируемого объекта 31 на виброизоляторы зазоры 40 полностью выбираются, либо остается некоторая величина этих зазоров, которая полностью выбирается при закреплении у виброизолятора (фиг.8) с помощью упругих шайб 33 и гаек 5 (см. фиг.18), a y виброизолятора (фиг.9) при закреплении виброизолируемого объекта 31 на виброизоляторе с помощью упругой шайбы 33 и гайки 5 и виброизолятора на опоре 32 с помощью упругой шайбы 35 и гайки 17(см. фиг.17 и 18).
Если УГЭ должен быть разгружен от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, а допустимо только небольшое увеличение среднециклической жесткости виброизолятора, на виброизолятор устанавливают пружины 28 с большой податливостью, причем параметры пружин подбирают таким образом, чтобы при установке виброизолируемого объекта 31 на виброизоляторы они полностью или частично разгружали УГЭ от этой силы и зазоры 40 полностью выбираются.
Кроме того, предлагается цельнометаллический виброизолятор ЦВПГ (см. фиг.10), в котором на болт 3 дополнительно установлена еще одна коническая пружина сжатия 41 и обе конические пружины 28 и 41 закреплены на УГЭ с помощью болта 3, упругой шайбы 33 и гайки 5. Большее основание 42 дополнительной конической пружины 41 выполнено с двумя опорными витками 43, лежащими в одной плоскости. На верхней поверхности этих витков выполнены выкрушки 44, равнорасположенные по окружности. Пружина 41 закреплена в основании 45 с центральным резьбовым отверстием 46 лепестками 47, отогнутыми на опорные витки 43, и «вмятиями» 48 их в выкрушки 44. На рабочем месте виброизолятор крепится к опоре 32 с помощью винта 49, ввернутого в основание 45, и упругой шайбы 50, а виброизолируемый объект 31 крепится к виброизолятору с помощью упругой шайбы 33 и гайки 5.
В случае установки на УГЭ втулки 12 (см. фиг.11) ее высота выполнена такой, что пружина 28 и дополнительная пружина 41 центрируются по втулке, а сами пружины 28 и 41 крепятся к УГЭ с помощью шпильки 15, шайбы 34, упругой шайбы 35 и гайки 17. Крепление виброизолятора (фиг.11) к виброизолируемому объекту 31 и опоре 32 аналогично креплению виброизолятора (фиг.10). У виброизоляторов (фиг.10 и фиг.11) на бобышке 51 основания 45 (см. фиг.11) с большим радиальным натягом может быть закреплена противоударная подушка 52 из материала МР.
ш
вп
ш
вп
Предложенный способ изготовления виброизолятора ЦВПГ (см. фиг.12) состоит в том, что на герметично закрытый матерчатый мешок 53, плотно набитый песком и имеющий форму шара с диаметром, определенным из условия V=V, где V - объем шара, V - объем внутренней полости УГЭ виброизолятора, диаметрально противоположно и соосно головками 54 устанавливают крепежные болты 2 и 3 (см. фиг.12 и 13). Приматывают их проволочной спиралью 22, растянутой до шага, равного диаметру спирали. Формируют шаровидную заготовку 55 (см. фиг.12) намоткой потребного числа слоев 27 этой спирали, причем намотку спирали 22 осуществляют таким образом, что в одном из контактирующих слоев 27 витки 56 намотки располагаются в плоскостях, параллельных профильной плоскости, а в другом из контактирующих слоев 27 витки 56 намотки располагаются в плоскостях, параллельных фронтальной плоскости. Изготавливают УГЭ 1 виброизолятора (см. фиг.1) холодным прессованием шаровидной заготовки 55 сначала в основном в радиальных направлениях, затем в основном в осевом направлении. Закрепляют на нем болты 2 и 3 с помощью профилированных шайб-ограничителей 4 и гаек 5. Через центральное сквозное отверстие 6 в болте 3 делают отверстие в матерчатом мешке 53 (см. фиг.1 и 12) и высыпают из виброизолятора песок. Затем, если позволяет диаметр отверстия в болте пустой матерчатый мешок 53 удаляют, если нет, сжигают или оставляют его в виброизоляторе.
Кроме того, предлагается способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ (см. фиг.13), отличающийся тем, что на матерчатый мешок 53, заполненный песком, диаметрально противоположно и соосно устанавливают головкой 54 болт 2 и фланцем 14 втулку 12 и приматывают их растянутой проволочной спиралью 22. Вворачивают во втулку технологический стержень 57. Формируют шаровидную заготовку 55 и изготавливают УГЭ 1 виброизолятора (фиг.4). Удаляют технологический стержень 57. Через резьбовое отверстие 13 во втулке 12 делают отверстие в матерчатом мешке 53 и высыпают из виброизолятора песок. Затем через отверстие 13 удаляют матерчатый мешок 53. Ввинчивают шпильку 15 (см. фиг.4) во втулку 12. Устанавливают на болт 2 и шпильку 15 шайбы-ограничители 4 и 16 и закрепляют их гайками 5 и 17.
Предлагается также способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ (см. фиг.5), отличающийся тем, что на упругогистерезисный элемент 1 диаметрально противоположно и соосно устанавливают две втулки 12 с фланцами 14, в каждую из которых заворачивают технологический стержень 57.
Кроме того, предлагается способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ (см. фиг.14), отличающийся тем, что на шаровидную заготовку 55, сформированную из растянутой спирали 22, наматывают с угловым шагом с охватом по дуге болтов 2 и 3 (см. фиг.6 и 14) жгут 19 (см. фиг.15), сформированный из пучка прямых проволок 20, обвитых спиралью 21, растянутой с постоянным шагом, значения которого выбираются из диапазона от шага, равного диаметру ее проволоки, до шага, равного ее диаметру. Затем поверх слоя 23 жгута 19 аналогичным образом наматывают один или несколько слоев 27 спиралей 22. Причем эти слои 27 наматывают таким образом, чтобы во всем объеме окончательно сформированной заготовки 58 слои 27 с намоткой, параллельной фронтальной плоскости, чередовались со слоями 27 с намоткой, параллельной профильной плоскости, и изготавливают УГЭ 18 (см. фиг.6).
Также предлагается способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ (см. фиг. 16), отличающийся тем, что поверх слоя 23 армирующего жгута 19, намотанного с угловым шагом в меридиональных направлениях, наматывают с шагом слой 25 армирующего жгута 19 в направлении параллелей УГЭ 26 (см. фиг.7), а поверх этого слоя с шагом наматывают один или несколько слоев 27 растянутой спирали 22, следя также за тем, чтобы в окончательно сформированной заготовке 59 слои 27 с намоткой, параллельной фронтальной плоскости, чередовались со слоями 27 с намоткой, параллельной профильной плоскости.
Предлагается также способ изготовления виброизолятора ЦВПГ, отличающийся тем, что на матерчатый мешок устанавливают непосредственно только болт с отверстием или втулку, обматывают их требуемым числом слоев растянутой спирали и затем на них устанавливают второй болт (не показано).
Кроме того, предлагается способ изготовления виброизолятора ЦВПГ (см. фиг.8), отличающийся тем, что на УГЭ виброизолятора надевают две спиральные пружины сжатия 28, свитые из одной, трех или более проволок, имеющие цилиндрическую 29 и коническую 30 части. Цилиндрическими частями 29 с натягом по виткам пружин 28 их свинчивают друг с другом, а коническими частями 30 закрепляют их на УГЭ, каждую с помощью болта 2 или 3, упругой шайбы 33 и гайки 5.
Также предлагается способ изготовления виброизолятора ЦВПГ (см. фиг.17), отличающийся тем, что пружины сжатия 28 изготавливают таким образом, что после одевания их на УГЭ и свинчивания между торцами 38 УГЭ и ответными торцами 39 пружин 28 имеется зазор 40 такой величины, что при закреплении пружин на УГЭ в случае полного выбора этих зазоров создается осевая сила, действующая на пружины и крепежные детали виброизолятора, равная силе веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор. В этом состоянии виброизолятор поставляют заказчику. При монтаже его на рабочем месте гайку 5, упругую шайбу 33, шайбу 34, упругую шайбу 35 и гайку 17 демонтируют с виброизолятора. Виброизолятор без этих деталей устанавливают на опору 32 и на него устанавливают виброизолируемый объект 31. Виброизолируемый объект 31 (см. фиг.17 и 18) закрепляют на виброизоляторе с помощью упругой шайбы 33 и гайки 5. Затем виброизолятор закрепляют на опоре 32 с помощью упругой шайбы 35 и гайки 17.
Кроме того, пружины 28 (см. фиг.9) свинчивают так, что первый виток 36 каждой пружины 28 выступает из свинченной части 37 пружин 28. Затем его пластически деформируют - уменьшают диаметр витка 36 сжатием в радиальных направлениях так, что взаимное развинчивание пружин 28 возможно только при пластической деформации этих витков.
Предлагается также способ изготовления виброизоляторов ЦВПГ (см. фиг.10 и 11), отличающийся тем, что на болт 3 или шпильку 15 дополнительно устанавливают еще одну коническую пружину сжатия 41, у которой большее основание 42 выполнено с двумя опорными витками 43, лежащими в одной плоскости, и на верхней поверхности этих витков выполнены выкрушки 44, равнорасположенные по окружности. Обе конические пружины 28 и 41 закрепляют на УГЭ с помощью болта 3, упругой шайбы 33 и гайки 5 или (см. фиг.17) шпильки 15, шайбы 34, упругой шайбы 35 и гайки 17. На бобышку 51 основания 45 с большим радиальным натягом устанавливают противоударную подушку 52. Дополнительную пружину 41 закрепляют в основании 45 лепестками 47, которые отгибают на опорные витки 43. Контрят дополнительную пружину 41 кернением - «вмятиями» 48 лепестков 47 в выкрушки 44 на опорных витках 43 пружины 41. На рабочем месте виброизолятор крепят к опоре 32 с помощью винта 49, ввернутого в основание 45, и упругой шайбы 50.
Изготовление и сборка предлагаемых виброизоляторов ЦВПГ ясна из описания предлагаемых способов их изготовления.
Предлагаемые виброизоляторы ЦВПГ пространственного нагружения. Они работают на все виды нагрузки - периодической, ударной, случайной и т.д., действующей по всем шести степеням свободы.
Они обладают высокими диссипативными свойствами. Кинетическая энергия динамического воздействия рассеивается ими за счет работы сил сухого трения на взаимных проскальзываниях витков спиралей материала МР, на проскальзываниях витков спиралей по проволокам армирующего жгута и на взаимных проскальзываниях этих проволок.
При применении трехжильных пружин сжатия при их деформации также рассеивается некоторое количество энергии.
При таких же УФХ и прочности, как у виброизоляторов типа ДК, предлагаемые виброизоляторы ЦВПГ существенно проще их по конструкции и технологии изготовления. Как уже отмечалось выше, технологический процесс их изготовления может быть полностью автоматизирован, и они могут выпускаться большими сериями. При этом рыночная цена их может быть существенно снижена и окажется вполне приемлемой не только для тех областей техники, где в настоящее время применяются виброизоляторы типа ДК, но и во многих других областях техники, по нашему мнению, в том числе и в бытовой технике.