ТРОСОВЫЙ АМОРТИЗАТОР
CABLE SHOCK ABSORBER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к машиностроению, к устройствам, применяемым для обеспечения нормальной эксплуатации машин и установок в условиях воздействия на них динамических нагрузок. Тросовый амортизатор предназначен для уменьшения и гашения вредных вибраций и колебаний в чувствительных к ним устройств авиационных, морских и наземных систем и оборудования.
Уровень техники
Известен тросовый амортизатор (патент США на изобретение US 5,549,285, F16F 1/36, 27.08.1996), содержащий упругий элемент в виде спирали из стального троса и две прямоугольные металлические пластины со сквозными отверстиями для установки их на витках спирали в диаметрально противоположных точках окружности последней, неразъемное соединение спирали и прямоугольных металлических пластин, выполненное путем прессовки этих пластин инструментом с оконечной частью в форме цилиндра над каждым витком спирали из стального троса с внешней стороны пластин. Увеличение нагрузочных характеристик устройства достигнуто за счет выполнения спирали из стального троса из нескольких секций в двух прямоугольных металлических пластинах без разрыва троса между секциями.
Известен тросовый амортизатор (патент РФ на изобретение RU 2305809 С2, F16F 7/14, F16F 15/04, F16F 11/00, F16F 13/00, 10.09.2007), содержащий упругий элемент в виде спирали из стального троса и две металлические пластины, установленные на витках спирали в диаметрально противоположных точках окружности последней, неразъемное соединение спирали и пластин, выполненное в виде овальных отверстий под трос в пластинах и канавок на пластинах. Увеличение равномерности фиксации троса в пластинах, улучшение весогабаритных характеристик устройства и упрощение технологии изготовления обеспечено путем оптимального выбора наименьшего расстояния овальных отверстий под трос в пластинах, формы и глубины канавок на пластинах по отношению к диаметру троса.
Известен тросовый амортизатор (патент РФ на изобретение RU 2478845 C1, F16F 7/14, 10.04.2013), содержащий упругий элемент в виде витков спирали из стального троса и две пары прямоугольных пластин наружная и внутренняя сторона которых снабжены поперечными пазами для обхвата и фиксирования витков спирали с двух диаметрально противоположных сторон, скрепленных между собой крепежными средствами. Повышение вибрационной защиты и упрощение технологии изготовления тросового амортизатора достигнуто за счет увеличения надежности и равномерности фиксации витков спирали из стального троса в пазах, выполненных только на внутренних пластинах и имеющих форму разорванного по хорде окружности отверстия.
Известен тросовый амортизатор (патент США на изобретение US 6,406,011, F16F 3/00, 18.06.2002), содержащий два расположенных отдельно друг от друга монтажных блока, каждый из которых имеет ряд боковых сквозных отверстий, проходящих через противоположные боковые стенки монтажных блоков, проволочный трос, выполненный в виде отрезка неразрывной спирали и проходящий последовательно через все боковые отверстия монтажных блоков, узлы крепления каждого витка спирали проволочного троса к монтажным блокам, расположенные в центральной части монтажного блока, вблизи части каждого витка спирали проволочного троса, находящейся внутри монтажных блоков, элементы крепления тросового амортизатора к внешним устройствам, размещенные на краях каждого монтажного блока.
Общим существенным недостатком указанных тросовых амортизаторов является ограниченный срок службы при длительном воздействии ударов и сотрясений, при которых стальной трос, резко изгибаясь, интенсивно взаимодействует с кромкой, образованной пересечением боковых сквозных отверстий и боковых поверхностей металлических пластин или монтажных блоков под прямым углом. Это приводит к накоплению усталостных напряжений стального троса, появлению в нем остаточных деформаций и к обрыву троса.
Известен тросовый амортизатор (патент РФ на изобретение RU 2390668 C1, F16F 7/14, 27.05.2010) в котором указанный недостаток устранен. Он содержит упругий элемент в виде стального троса, навитого по спирали, первую и вторую опорные пластины с цилиндрическими отверстиями, оси которых расположены в поперечных плоскостях опорных пластин, причем через эти отверстия пропущены витки упругого элемента. Торцевые фаски отверстий опорных пластин, через которые проходят витки стального каната, выполнены закругленными в виде диффузоров с плавным криволинейным расширением радиуса R, находящегося в диапазоне от четверти до одного диаметра каната. Благодаря такому закруглению обеспечивается плавное радиальное соприкосновение стального троса при его изгибе с закругленной поверхностью торцевых фасок. При этом снижается эффект накопления усталости троса и появления в нем остаточных деформаций.
Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
В прототипе опорные пластины со стороны наружной горизонтальной плоскости симметрично поперечной оси цилиндрического отверстия под трос выполнены с углублением в виде поперечных пазов, или конусной, цилиндрической, сферической формы. Эти углубления предназначены для фиксации каждого витка троса к опорным пластинам.
С помощью углублений в виде поперечных пазов обеспечивается фиксация троса в опорной пластине на более протяженном участке по сравнению с углублениями конусной, цилиндрической, сферической формы и, как следствие, более прочное и надежное крепление троса. Однако в прототипе поперечные пазы выполнены в опорных пластинах по всей их ширине. При этом образуется острая режущая кромка в пересечении поперечных пазов и криволинейной поверхности плавно расширяющихся торцевых фасок отверстий в опорных пластинах (см. позиции F и G Фиг. 2 прототипа). При движении троса вверх он может упираться в эту острую режущую кромку, что может привести при продолжительной эксплуатации к накоплению усталостных напряжений троса, появлению в нем остаточных деформаций и даже к обрыву троса. В случае, когда материал опорной пластины, например алюминий, мягче стального проволочного троса, трос будет разбивать опорные пластины. Это может привести к неравномерному износу, неравномерной нагрузке на разные витки спирали троса, и, как следствие, к нестабильности параметров в процессе эксплуатации и даже к разрушению опорных пластин тросового амортизатора. В случае, если материал опорной пластины, например нержавеющая сталь, сравним по прочности со стальным проволочным тросом, то это может привести к постепенному перетиранию троса, ухудшению параметров амортизатора и его поломке.
Сущность изобретения
Целью изобретения является повышения срока службы и сохранения высокой стабильности характеристик тросового амортизатора во время продолжительной эксплуатации.
Указанная цель достигается за счет того, что в тросовом амортизаторе, содержащем два расположенных отдельно друг от друга опорных элемента, каждый из которых имеет ряд боковых сквозных отверстий, проходящих через противоположные боковые стенки опорных элементов; проволочный трос, проходящий последовательно все боковые отверстия обоих опорных элементов, выполненный в виде отрезка неразрывной спирали; элементы крепления тросового амортизатора к внешним устройствам, размещенные на каждом опорном элементе; торцевые фаски боковых сквозных отверстий в опорных элементах с обеих сторон выполненные закругленными в виде поверхности с плавным криволинейным расширением; среднюю цилиндрическую часть боковых сквозных отверстий в опорных элементах с обеих ее сторон сопряженную с закругленными плавно расширяющимися торцевыми фасками; узлы крепления каждого витка спирали проволочного троса к обоим опорным элементам, расположенные в центральной части опорных элементов вблизи части каждого витка спирали проволочного троса, находящейся внутри опорных элементов, выполненные в виде углублений на поверхности опорных элементов, образованных в результате прессовки специальным инструментом с определенной формой поперечного сечения для обхвата и фиксирования витков; узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах, представляющих собой восьмиугольники с попарно одинаковыми противоположными сторонами, расположенными вдоль и поперек относительно продольных и поперечных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах и симметрично относительно этих осей, причем длина двух одинаковых сторон восьмиугольника, расположенных вдоль продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах, превышает длину двух других одинаковых сторон восьмиугольника, расположенных поперек продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах; углубления в опорных элементах выполнены с переменной глубиной, ограниченной снизу плоским центральным участком углубления, параллельным внешней поверхности опорных элементов и представляющим собой по форме прямоугольник, и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками, расположенными под острыми углами относительно внешней поверхности опорных элементов, и представляющими собой по форме трапеции; длина плоского центрального участка углубления выполнена не превышающей длины средней цилиндрической части боковых сквозных отверстий в опорных элементах.
В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах только с наружных сторон опорных элементов.
В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах только с внутренних сторон опорных элементов.
В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах как с наружных, так и внутренних сторон опорных элементов.
В тросовом амортизаторе расстояние между двумя параллельными между собой гранями восьмиугольника, расположенными вдоль продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах составляет от 0,4 до 1,2 диаметра проволочного троса.
В тросовом амортизаторе расстояние между двумя параллельными между собой гранями восьмиугольника, расположенными перпендикулярно продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах составляет от 2 до 10 диаметров проволочного троса.
В тросовом амортизаторе в углублениях в опорных элементах расстояние между плоским центральным участком углубления и поверхностью опорных элементов составляет от 0,2 до 1,0 диаметра троса.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения со ссылками на прилагаемых чертежах (Фигура 1, 2 и 3), на которых изображены общий вид тросового амортизатора (Фигура 1), поперечное сечение опорного элемента тросового амортизатора вдоль продольной оси витка спирали, проходящего в опорном элемента в области узлов крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам (Фигура 2) и вид сверху на углубление в опорных элементах узлов крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам (Фигура 3).
Осуществление изобретения
Тросовый амортизатор 1 (Фигура 1) содержит два расположенных отдельно друг от друга опорных элемента 2 и 3, каждый из которых имеет ряд боковых сквозных отверстий 4, проходящих через противоположные боковые стенки опорных элементов 2 и 3, проволочный трос 5, проходящий последовательно все боковые отверстия 4 опорных элементов 2 и 3, выполненный в виде отрезка неразрывной спирали, элементы крепления тросового амортизатора к внешним устройствам 6, размещенные на каждом опорном элементе 2 и 3, торцевые фаски 7 (Фигура 1 и Фигура 2) боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3 с обеих сторон выполненные закругленными в виде поверхности с плавным криволинейным расширением, среднюю цилиндрическую часть 8 боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3, с обеих ее сторон сопряженную с закругленными плавно расширяющимися торцевыми фасками 7, узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений 9 в опорных элементах, представляющих собой восьмиугольники 10 (Фигура 3) с попарно одинаковыми противоположными сторонами 11 и 12, расположенными вдоль и поперек относительно продольных и поперечных осей боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3 и симметрично относительно этих осей, причем длина двух одинаковых противоположных сторон 11 восьмиугольника 10, расположенных вдоль продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах, превышает длину двух других одинаковых противоположных сторон 12 восьмиугольника 10, расположенных поперек продольных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах. Углубления 9 (Фигура 2) в опорных элементах 2 и 3 выполнены с переменной глубиной, ограниченной снизу плоским центральным участком углубления 13, параллельным внешней поверхности опорных элементов 14 и представляющим собой по форме прямоугольник, и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками 15 и 16, расположенными под острыми углами относительно внешней поверхности 14 опорных элементов 2 и 3, и представляющими собой по форме трапеции. Длина плоского центрального участка 13 углубления 9 выполнена не превышающей длины средней цилиндрической части 8 боковых сквозных отверстий 4 в опорных элементах 2 и 3.
В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам выполнены в виде углублений в опорных элементах 2 и 3 только с наружных сторон опорных элементов.
В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам 2 и 3 выполнены в виде углублений в опорных элементах только с внутренних сторон опорных элементов.
В тросовом амортизаторе узлы крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам 2 и 3 выполнены в виде углублений в опорных элементах как с наружных, так и внутренних сторон опорных элементов.
В тросовом амортизаторе расстояние между двумя одинаковыми противоположными сторонами 11 восьмиугольника 10, расположенными вдоль продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах, составляет от 0,4 до 1,2 диаметра проволочного троса (Фигура 3).
В тросовом амортизаторе расстояние между двумя одинаковыми противоположными сторонами 12 восьмиугольника 10, расположенными перпендикулярно продольной оси боковых сквозных отверстий в опорных элементах, составляет от 2 до 10 диаметров проволочного троса (Фиг. 3).
В тросовом амортизаторе в углублениях в опорных элементах расстояние между плоским центральным участком 13 углубления и поверхностью 14 опорных элементов 2 и 3 составляет от 0,2 до 1,0 диаметра троса.
Повышение срока службы и сохранения высокой стабильности характеристик тросового амортизатора во время продолжительной эксплуатации по сравнению с прототипом достигается за счет выполнения узлов крепления витков спирали проволочного троса к опорным элементам в виде углублений в опорных элементах, представляющих собой восьмиугольники с попарно одинаковыми противоположными сторонами, расположенными вдоль и поперек относительно продольных и поперечных осей боковых сквозных отверстий в опорных элементах и симметрично относительно этих осей, с переменной глубиной, ограниченной снизу плоским центральным участком углубления, параллельным внешней поверхности опорных элементов и представляющим собой по форме прямоугольник, и двумя примыкающими к нему наклонными боковыми плоскими участками, расположенными под острыми углами относительно внешней поверхности опорных элементов, и представляющими собой по форме трапеции.
Такое углубление обеспечивает прочное и надежное крепление витков троса к опорным элементам на протяжении всей длины центрального цилиндрического участка боковых сквозных отверстий в опорных элементах и отсутствие деформации или повреждения поверхности торцевых фасок с плавным криволинейным расширением в широком диапазоне значений технических параметров тросового амортизатора и режимов его эксплуатации. Это достигается за счет выбора соответствующих размеров и глубины расположения центрального плоского центрального участка углубления и углов наклона примыкающих к нему наклонных боковых плоских участков, расположенных под острыми углами относительно внешней поверхности опорных элементов, представляющих собой по форме трапеции, а также за счет выбора размеров верхнего основания трапеции, находящегося на внешней поверхности опорных элементов. Таким образом сохраняется преимущество прототипа по сравнению с аналогами и устраняется его недостаток.
Промышленная применимость
Изобретение предназначено для использования в машиностроении, в устройствах, применяемых для обеспечения нормальной эксплуатации машин и установок в условиях воздействия на них динамических нагрузок. Тросовый амортизатор предназначен для уменьшения и гашения вредных вибраций и колебаний в чувствительных к ним устройств авиационных, морских и наземных систем и оборудования.
Все технические составные элементы тросового амортизатора, применение которых предусмотрено изобретением, разрабатываются и выпускаются как отечественными промышленными предприятиями, так и ведущими компаниями в зарубежных странах.
Предусмотренное изобретением взаимодействие средств реализуется в известных процессах различного назначения в области машиностроения. В процессе изготовления тросового амортизатора и всех его составных элементов может быть использовано типовое, стандартное промышленное оборудование, известные материалы и комплектующие изделия.