ВИБРОИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям виброизоляторов общего назначения.
Известен виброизолятор, содержащий несколько включенных параллельно упругих элементов, расположенных между двумя опорами [А.с. 1320558 СССР, МКИ F16F 7/08, опубл. 30.06.87, бюл. №24].
Недостатком указанного виброизолятора является недостаточная способность защиты подрессориваемого объекта от высокочастотных колебаний.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является виброизолятор, содержащий две опоры с параллельно размещенными между ними упругими элементами, установленный с возможностью перемещения и фиксации в одной из опор регулировочный элемент, воздействующий на один из упругих элементов [А.с. 1146496 СССР, МКИ F16F 7/12, опубл. 23.03.85, бюл. №11].
Недостатком известной конструкции виброизолятора является недостаточная возможность регулирования упругих и демпфирующих характеристик упругих элементов.
Задачей полезной модели является создание новой схемы виброизолятора, обеспечивающего улучшение качества виброизоляции при использовании его в подвеске подрессориваемого объекта.
Технический результат - улучшение виброизолирующих качеств виброизолятора за счет автоматического адаптивного регулирования его упругих и демпфирующих характеристик в эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем две опоры с параллельно размещенными между ними упругими элементами, установленный с возможностью перемещения и фиксации в одной из опор регулировочный элемент, упругий элемент, воспринимающий осевые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные кольцевой блок из эластомера и конический пакет тарельчатых пружин, толщина и диаметр которых увеличиваются от вершины конуса к основанию, а упругий элемент, воспринимающий боковые нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные комплект размещенных наклонно в пазах опор эластомер-металлических блоков и пакет тарельчатых пружин.
На фиг.1 изображен виброизолятор, продольный разрез; на фиг.2 - график изменения деформации упругих элементов виброизолятора при действии осевых колебательных нагрузок; на фиг.3 - график изменения силы сопротивления виброизолятора от колебательной скорости при действии осевых колебательных нагрузок; на фиг.4 - график изменения деформации упругих элементов виброизолятора при действии боковых колебательных нагрузок; на фиг.5 - график изменения силы сопротивления виброизолятора от колебательной скорости при действии боковых колебательных нагрузок.
Виброизолятор (фиг.1) содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 опоры, закрепленный в нижней опоре установленный с возможностью перемещения и фиксации центральный стержень 3 с регулировочным элементом 4. Коаксиально центральному стержню размещен упругий элемент, воспринимающий осевые нагрузки, включающий в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные кольцевой блок 5 из эластомера, размещенный между верхней опорой и кольцевым упором 6 стержня, и конический пакет тарельчатых пружин 7, толщина и диаметр которых увеличиваются от вершины конуса к основанию. С верхней опорой при помощи болтового соединения 8 связано нажимное кольцо 9. Коаксиально центральному стержню установлена нажимная втулка 10, контактирующая с верхней пружиной конического пакета тарельчатых пружин. Упругий элемент, воспринимающий боковые колебательные нагрузки, включает в себя обладающие нелинейной упругой характеристикой и повышенной демпфирующей способностью последовательно установленные комплект размещенных наклонно в пазах опор эластомер-металлических блоков 11 и пакет тарельчатых пружин 12. На нижней поверхности кольцевого упора стержня установлено ограничительное кольцо 13 из эластомера, ограничивающее перемещение верхней опоры 1 на ходе отбоя, а на нижней поверхности нажимного кольца - ограничительное кольцо 14 из эластомера, ограничивающее перемещение верхней опоры 1 на ходе сжатия. Между верхней опорой и регулировочным элементом установлена ограничительная шайба 15, под которой коаксиально центральному стержню установлено кольцо из эластомера 16, ограничивающее боковые перемещения верхней опоры.
Виброизолятор работает следующим образом. При действии на его верхнюю опору 1 со стороны подрессориваемого объекта в осевом направлении колебательных нагрузок с высокими и средними частотами и малой амплитудой основную работу по виброизоляции в качестве упругого и демпфирующего элемента с нелинейной упругой характеристикой выполняет кольцевой блок 5 из эластомера. В полости между кольцевым упором 6 стержня 3 и верхней опорой 1 предусмотрен дополнительный объем, заполняемый эластомером кольцевого блока 5 при его нагружении.
o
в
o
o
Характер изменения осевой деформации f виброизолятора на ходе сжатия от усилия P со стороны подрессориваемого объекта при действии осевых колебательных нагрузок представлен на фиг.2. Участок кривой от точки О до точки А иллюстрирует нелинейное изменение осевой деформации f виброизолятора до момента выбора зазора между упорным кольцом 9 и нажимной втулкой 10, когда нагрузка воспринимается только кольцевым блоком 5 из эластомера. При действии осевых нагрузок с более высокой амплитудой зазор между нажимным кольцом 9 и нажимной втулкой 10 выбирается, и в работу в качестве упругого и демпфирующего элемента последовательно с кольцевым блоком 5 из эластомера включается конический пакет тарельчатых пружин 7. Вследствие того, что толщина и диаметр пружин переменны и увеличиваются от вершины конуса к основанию, пакет пружин имеет регрессивную нелинейную упругую характеристику; при этом энергия осевых колебательных нагрузок поглощается за счет трения контактирующих оснований тарельчатых пружин и их частей, контактирующих с центральным стержнем. На фиг.2 нелинейное изменение осевой деформации f виброизолятора при этом иллюстрируется участком кривой от точки А до точки В.
в
z
Характер изменения силы Р упругого сопротивления виброизолятора на ходе сжатия в зависимости от скорости V колебательных осевых нагрузок (то есть от частоты осевых колебаний) представлен на фиг.3. Так как в системе присутствует сухое трение (трение контактирующих оснований тарельчатых пружин и их частей, контактирующих с центральным стержнем), это изменение не может быть отражено единичной кривой. В зависимости от начальных и граничных условий трения, от амплитуды нагрузок и других факторов это изменение может быть отражено одной из семейства кривых в пространстве заштрихованной области, подобных кривым, ограничивающим эту область. Таким образом, в зависимости от частоты и амплитуды действующих осевых колебательных нагрузок автоматически адаптивно изменяются упругие и демпфирующие характеристики виброизолятора и улучшается качество виброизоляции подрессориваемого объекта.
Для виброизоляции объектов с разной массой предусмотрена возможность ручного регулирования величины предварительного нагружения кольцевого блока 5 из эластомера и комплекта эластомер-металлических блоков 11 за счет регулировочного устройства 4. Этим обеспечивается возможность адаптивной корректировки упругих и демпфирующих характеристик виброизолятора для подрессоривания объектов с разной массой.
б
б
б
б
б
При передаче на виброизолятор нагрузок от боковых колебаний они воспринимаются комплектом эластомер-металлических блоков 11 и пакетом тарельчатых пружин 12. Боковые нагрузки с невысокой амплитудой воспринимаются комплектом эластомер-металлических блоков 11, обладающим повышенными способностями гашения высокочастотных нагрузок и поглощения их энергии. На ходе сжатия характер изменения боковой деформации f виброизолятора от бокового усилия Р представлен на фиг.4. Участок кривой от точки О до точки А иллюстрирует нелинейное изменение боковой деформации f виброизолятора до момента выбора зазора между верхней опорой 1 и пакетом тарельчатых пружин 12, когда нагрузка воспринимается только комплектом эластомер-металлических блоков 11. При действии боковых нагрузок с более высокой амплитудой выбирается зазор между верхней опорой 1 и пакетом тарельчатых пружин 12, и этот пакет включается в работу в качестве упругого и демпфирующего элемента. Он обладает более жесткой упругой характеристикой, нежели комплект эластомер-металлических блоков 11, и обладает повышенной демпфирующей способностью: энергия боковых колебаний поглощается за счет трения между контактирующими поверхностями пружин с верхней 1 опорой и контактирующих поверхностей установленных навстречу друг другу самих тарельчатых пружин пакета 12. На фиг 4 нелинейное изменение боковой деформации f виброизолятора от бокового усилия Р иллюстрируется участком кривой от точки А до точки В.
б
x
Характер изменения силы Р упругого сопротивления виброизолятора на ходе сжатия в зависимости от скорости V колебательных боковых нагрузок представлен на фиг.5. В этой системе также присутствует сухое трение (трение контактирующих оснований тарельчатых пружин с верхней 1 и нижней 2 опорами), и это изменение также не может быть отражено единичной кривой. Как в случае осевых колебательных нагрузок, это изменение может быть отражено одной из семейства кривых в пространстве заштрихованной области, подобных кривым, ограничивающим эту область. Таким образом, и в зависимости от частоты и амплитуды действующих боковых колебательных нагрузок автоматически адаптивно изменяются упругие и демпфирующие характеристики виброизолятора и улучшается качество виброизоляции подрессориваемого объекта.
При одновременном действии осевых и боковых нагрузок, а именно такие нагрузочные режимы наиболее часты в эксплуатации, одновременно работают упругие элементы виброизолятора, воспринимающие осевые и боковые нагрузки. Вследствие этого улучшаются виброизолирующие качества виброизолятора за счет автоматического адаптивного регулирования его упругих и демпфирующих характеристик в эксплуатации и решается задача создания новой схемы виброизолятора, обеспечивающего улучшение качества виброизоляции при использовании его в подвеске подрессориваемого объекта.