УДАРОВИБРОИЗОЛЯТОР
BUMPER

Изобретение относится к средствам защиты от ударов и вибрации, а именно к подвескам транспортных средств и других объектов техники.
К ударовиброзащитным устройствам относятся широко известные во всем мире подвески автомобилей, тракторов, тележек рельсового транспорта, троллейбусов и т.д.
Известно пружинно-канатное виброизолирующее устройство [патент РФ №2341704, кл. F16F 7/14], содержащее опорные элементы с петлеудерживающими средствами, упругий элемент, выполненный в виде витой пружины сжатия, упругодемпфирующий канатный элемент, соединяющий опорные элементы поочередным плетением с образованием петель с фиксацией в петлеудерживающих элементах.
Существенными недостатками известного технического решения являются ограниченный ход (незначительная, малая гибкость) пружины 20-50 мм, т.е. 3,6-2,3 Гц, а также недостаточная эффективность демпфирования гасящего устройства - упругодемпфирующего канатного элемента. Такое техническое решение для транспортных подвесок (автомобили, тракторы и т.д.) не может быть использовано.
Известен также ударовиброизолятор [патент РФ №2383795], содержащий упругий, каскадный упругодемпфирующий канатный, опорные и разделительные элементы и крепежные средства (прототип).
Существенными недостатками ударовиброизолятора являются:
1. Недостаточный ход пружины.
2. Недостаточная устойчивость и надежность работы пружины.
3. Недостаточная универсальность. Техническими результатами изобретения являются:
1. Свободный ход пружины 250-316 мм, т.е. 1-0,9 Гц.
2. Устойчивость и надежность работы пружины под действием вынуждающих сил по осям координат и моментов вокруг осей при движении транспортного средства, например автомобиля.
3. Универсальность ударовиброизолятора.
Перечисленный технический результат достигаются тем, что:
1. Разделительные элементы ударовиброизолятора выполнены с цилиндрическими выступами, внутренняя цилиндрическая часть которых служит направляющей упругого элемента - цилиндрической пружины, а наружная часть является барьером, препятствующим соприкосновению петли - крюка стального каната упругодемпфирующего элемента с витками пружины.
2. Упругий элемент выполнен из нескольких последовательно соединенных цилиндрических однородных и концентричных пружин.
3. Пружины выполнены с различными диаметрами проволок, количеством и шагами витков.
4. Последовательно соединенные отдельные виброизоляторы в группу допускают возможность их применения в качестве самостоятельного (отдельного) виброизолятора или в качестве отдельного канатно-пружинного виброизолятора.
Возможность установки в ударовиброизоляторе достаточно длинной пружины обеспечивает существенный свободный ход, следовательно, низкую собственную частоту (ниже 1 Гц) и высокую эффективность ударовиброизоляции.
Последовательное соединение отдельных канатных виброизоляторов, опорные элементы которых выполнены с цилиндрическими выступами, в совокупности образуют многокаскадные направляющие пружины, обеспечивают устойчивость и надежность работы пружины на сжатие, сдвиг и угловые отклонения.
Возможность применения нескольких последовательно соединенных цилиндрических одинарных и концентричных пружин с различными диаметрами проволок, количеством и шагами витков обеспечивает многочастотность, эффективность ударовиброзащиты в широком спектре частот.
Эти особенности ударовиброизолятора обеспечивают существенную величину свободного хода, высокую устойчивость и надежность работы, а также его универсальность.
Техническое решение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-11. На них приняты обозначения:
1, 2, 3 - нижний, промежуточный и верхний каскадные канатные виброизоляторы (фиг.1-3);
4 - упругий элемент ударовиброизолятора (фиг.1-3);
5, 6 - наружные опорные элементы канатных виброизоляторов 1 и 3;
7, 8 - внутренние прижимные элемента наружных опорных элементы 5, 6; 9, 10, 12, 15 - наружные элементы виброизоляторов 3, 1, 2 (фиг.1, 3); 11, 13, 14, 16 - внутренние прижимные элементы наружных элементов 9, 10, 12, 15 (фиг.1-3);
17-22 - крепежные средства элементов 6 и 8, 9 и 11, 13 и 14, 15 и 16, 10 и 12, 5 и 7;
23, 24 - крепежные средства канатных виброизоляторов 1 и 2, 2 и 3; 25 - промежуточная опора (фиг.1),
В, С, D, Е - средства для крепления ударовиброизолятора к виброизолируемому объекту и раме или основанию (фиг.1-3);
F - цилиндрические выступы (фиг.1-11);
G - цилиндрический поясок (фиг.1).
На фиг.1 ударовиброизолятор представлен с упругим элементом 4 в виде по меньшей мере двух цилиндрических пружин сжатия, которые соединены последовательно с помощью промежуточной опоры 25 с цилиндрическим пояском G. Пружины могут быть как одинаковыми, так и разными по характеристикам (диаметр проволоки, диаметр пружины, шаг витка и т.д.). Эти особенности обеспечивают ударозащиту в широком спектре частот.
На фиг.2 ударовиброизолятор представлен с упругим элементом 4 в виде по меньшей мере двух концентричных пружин.
На фиг.3 ударовиброизолятор представлен с упругим элементом 4 в виде одной пружины.
На фиг.4-11 представлены примеры различных вариантов канатных виброизоляторов 1-3.
На фиг.4-9 представлены различные варианты канатных виброизоляторов 1 и 3.
На фиг.4, 5 опорный элемент 6 выполнен в виде круглого фланца, где для установки и крепления петель - крюков стального каната использована половина крепежных средств 18 через одну. Другая половина используется только для прижатия каната между опорным 6 и внутренним прижимным 8 элементами (фиг.4).
На фиг.6, 7 опорный элемент 6 выполнен в виде прямоугольного фланца, где для установки и крепления петель - крюков стального каната использованы все крепежные средства 18. Такой вариант обеспечивает существенное демпфирование ударовиброизолятора. Кроме того, поскольку здесь увеличивается количество канатных стержней, то следовательно увеличивается и несущая способность, устойчивость, надежность и срок службы ударовиброизолятора. При этом важно отметить, что габаритные размеры остаются без изменения.
На фиг.8, 9 опорный элемент 6 выполнен в виде крепежного фланца с диаметром, равным диаметрам наружного 9 и внутреннего прижимного 11 элементов.
На фиг.10, 11 представлен вид продольного разреза (фиг.10) и вид сверху (фиг.11) канатного виброизолятора 2 (фиг.1-3).
Следует отметить, что ударовиброизолятор допускает следующие варианты исполнения:
ударовиброизолятор с буфером, предусмотренным на опорных элементах 5, 6 (фиг.1-3) с внутренних сторон;
ударовиброизолятор с плетением рабочих канатных элементов виброизоляторов 1-3 со стальным канатом;
ударовиброизолятор в качестве активной опоры, то есть вулканизацией, канатных виброизоляторов с образованием управляемого пневматического баллона;
ударовиброизолятор с опорными элементами 5, 6 из композиционного материала.
Ударовиброизолятор, например, в качестве подвески автомобиля работает следующим образом.
При наезде колес автомобиля на неровность дороги упругий элемент 4 (фиг.1-3) ударовиброизолятора сжимается, значительно смягчая удар, передаваемый от колес на кузов. Разжимаясь, упругий элемент 4 сообщает кузову колебания. Подбором упругого элемента 4 можно придать желаемый характер этим колебаниям. Кроме того, важно отметить, что ударовиброизолятор обеспечивает возможность достижения необходимой характеристики путем использования конструктивных вариантов, представленных на фиг.1, 2, 3.
Причем конструкция ударовиброизолятора допускает регулировку также путем установки соответствующих регулировочных шайб между пружиной (пружинами) 4 и соответствующими элементами 7, 8, 25 (фиг.1-3).
Упругий элемент 4 позволяет исключить копирование кузовом профиля дорожных неровностей и улучшить плавность хода автомобиля. При этом создается возможность движения без неприятных ощущений и быстрой утомляемости людей и повреждений перевозимых грузов.
При движении автомобиля в результате наезда колес на неровности дороги возникают колебания кузова и колес. Эти колебания гасятся с помощью каскадного 1, 2, 3 упругодемпфирующего канатного элемента (фиг.1-3).
Принцип действия гасящих элементов 1, 2, 3 сводится к превращению механической энергии колебаний за счет трения жил каната или плетения (основного и дополнительного гасящих канатных элементов) или наличия вулканизации в тепловую энергию и последующему ее рассеянию. В результате указанных трений обеспечивается гашение колебаний.
Внутренние отверстия наружных 9, 10, 12, 15 и внутренних прижимных 11, 13, 14, 16 элементов совместно образуют цилиндры, поверхности которых служат направляющими пружин. Такая особенность конструкции предлагаемого изобретения в отличие от прототипа [2] обеспечивает возможность применения пружин сжатия с соотношением высоты к диаметру пружины, равным и более пяти.
Следовательно, использование в ударовиброизоляторе гибких длинных пружин сжатия, обладающих большим свободным ходом, позволяет обеспечить собственную частоту примерно 1 Гц и эффективную ударовиброизоляцию.
Предложенный ударовиброизолятор принадлежит к новому поколению универсальных, высокоэффективных, надежных и долговечных как пассивных, так и активных (с автоматическим регулированием жесткости - вариант применения пневматического баллона) ударовиброизоляторов.
Анализ известных технических решений в данной области и в смежных отраслях показывает, что такие конструкции ударовиброизоляторов с указанными особенностями, преимуществами и отличительными признаками не имеются.