УДАРОВИБРОИЗОЛЯТОР
IMPACT DAMPER

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.
Спиральная пружина в подвесках, например, автомобиля [Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Н.Н.Вишняков, В.К.Вахламов, А.Н.Нарбут и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с. (рис.147, с.188, рис.151, с.191, рис.157, 158, с.198, рис.159, с.199).] служит для смягчения толчков и ударов, возникающих при наезде колес на неровности дороги.
0
Однако у пружин слабая демпфирующая способность вследствие малого внутреннего трения в материале [Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Н.Н.Вишняков, В.К.Вахламов, А.Н.Нарбут и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с. (рис.147, с.188, рис.151, с.191, рис.157, 158, с.198, рис.159, с.199).] - 161, а также малая устойчивость в направлении, перпендикулярном его оси [2] - 161, т.е. отношение высоты H ненагруженной пружины к его диаметру D равна , поэтому спиральная пружина в подвесках автомобиля для смягчения толчков и ударов обладает значительной гибкостью [3] - 746.
При движении автомобиля в результате наезда колес на неровности дороги возникают колебания кузова и колес. Эти колебания гасятся с помощью гасящего устройства, например гидравлического амортизатора [1] - 189.
Существенными недостатками известных гасящих устройств, например гидравлических амортизаторов, являются ухудшение характеристик при перепадах температур, сложность и ненадежность конструкции, однонаправленность движения, особый уход, техническое обслуживание и ремонт.
Известно также пружинно-канатное виброизолирующее устройство, содержащее опорные элементы с петлеудерживающими средствами, упругий элемент, выполненный в виде витой пружины сжатия, гасящей элемент, соединяющий опорные элементы поочередным плетением с образованием петель с фиксацией в петлеудерживающих элементах. Участки каната около петлеудерживающих элементов каждой из смежных петель расположены в непосредственной близости друг от друга. В одном из опорных элементов выполнены отверстия диаметром, достаточным для установки или замены пружины сжатия. Пружина снабжена средством регулировки, выполненным в виде, по крайней мере, одной шайбы, размещенной в центральном отверстии под пружину с возможностью упора на раму [Патент на изобретение РФ №2007119256/11 (020991) «Виброизолирующее устройство». Решение о выдаче от 12.05.2008 г. (прототип)].
Существенными недостатками известного пружинно-канатного виброизолятора [5] являются ограниченный ход (незначительная, малая гибкость) пружины 20-50 мм, т.е. 3,6-2,3 Гц, а также недостаточная эффективность демпфирования гасящего устройства, что для автомобильных (тракторных) подвесок (тележек рельсового транспорта) не может быть использовано.
Техническими результатами данного изобретения являются:
1. Повышение эффективности ударовиброзащиты.
2. Упрощение конструкции.
3. Повышение надежности и увеличение срока службы.
0
Указанные особенности достигаются тем, что ударовиброизолятор содержит гибкие пружины сжатия с соотношением высоты Н к диаметру D каждой пружины, равным , при этом основной и дополнительный гасящие элементы выполнены с разделительными кольцами с соответствующими петлеудерживающими элементами, которые в совокупности придают ударовиброизолятору по крайней мере двухкаскадную квазибаллонообразную форму.
Ударовиброизолятор может быть также выполнен по крайней мере плетением из стального каната или вулканизацией.
Разделительные кольца обеспечивают:
1) устойчивость ударовиброизолятора при ударах и толчках с амплитудой перемещения 150-255 мм;
2) минимальное увеличение диаметра при деформации оболочек, т.е. изменение сферической формы на эллипсообразную форму;
3) высокую эффективность гашения колебаний благодаря конструкции самого стального каната - многожильности, плетению каната с канатом, вулканизации канатной оболочки, многокаскадности баллонов, возможности наполнения баллонов газом (воздухом);
4) большую грузоподъемность;
5) высокую плавность хода благодаря применению (вместо гидравлического амортизатора в качестве гасящего устройства) гасящего устройства, выполненного в виде баллонов из стального каната по крайней мере плетением или вулканизацией.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен ударовиброизолятор с разрезом справа от оси симметрии, на фиг.2 - продольный разрез ударовиброизолятора; на фиг.3 - то же, вид снизу; на фиг.4 - вид сверху; на фиг.5 - вид ударовиброизолятора в сборе, где основной канатный гасящий элемент выполнен с дополнительным гасящим элементом из стального каната плетением основного канатного гасящего элемента; на фиг.6 - вид ударовиброизолятора в сборе, где основной канатный элемент вулканизирован с дополнительным гасящим элементом; на фиг.7 - общий вид ударовиброизолятора, где основной гасящий канатный элемент выполнен без дополнительного гасящего элемента; на фиг.8 - то же, в сборе с предварительным натяжением пружины.
0
Ударовиброизолятор содержит по крайней мере две гибкие пружины 1,2 с отношением высоты Н к диаметру D каждой пружины, равным , опорные элементы 3, 4 и 5, 6, по крайней мере пару разделительных кольцевых элементов 7, 8 и пару основных 9, 10 и дополнительных 11, 12 упругих гасящих элементов, петлеудерживающие элементы 13, 14, 15.
По крайней мере пара основных гасящих элементов 9, 10, выполненных из непрерывного стального каната, соединяющих опорные элементы 3, 4 поочередным плетением с образованием петель А, В, С, Е с фиксацией в петлеудерживающих элементах 13 опорных элементов 3, 4 и 14 разделительных кольцевых элементов 7, 8, а затем плетением от них к петлеудерживающим элементам 15 опорных элементов 5, 6 (фиг.1), в совокупности имеет форму по крайней мере двойного двухкаскадного квазибаллона 16.
Регулировочные элементы натяжения 17, 18, 19 пружин 1, 2 размещены в отверстии Е (фиг.2) опорных элементов 5, 6 (фиг.5, 6). Отверстие Е (фиг.2) предназначено также для замены пружин 1, 2 ударовиброизолятора. Регулировочные средства могут быть выполнены из композиционных материалов. Средства 20, 21 предназначены для крепления ударовиброизолятора между рамой 22 и балкой моста 23 автомобиля.
У представленного на фиг.5 ударовиброизолятора в сборе основной гасящий элемент 24, выполненный из непрерывного стального каната, содержит дополнительный гасящий элемент 25 также из стального каната, перпендикулярно переплетенный с рабочими частями - «отрезками» основного гасящего элемента 24 по спирали. А на фиг.7, 8 дополнительное гасящее устройство отсутствует. Испытаниями и полученными нагрузочными характеристиками подтверждаются эффективность и актуальность ударовиброизолятора без дополнительного гасящего элемента (фиг.7, 8).
Между наружными плоскостями опорных элементов 3 и 5 (фиг.1), рамой 22 и балкой моста 23 (фиг.2) предусмотрены шумоизолирующие средства из композиционного материала (на фиг.1-8 не показаны).
С внутренней стороны опорного элемента 3, фиг.1, и перед средствами регулирования 17 (фиг.2) при необходимости могут быть рассмотрены буферы 26, 27 (фиг.6) для плавного ограничения хода при чрезмерно сильных толчках - ударах.
Ударовиброизолятор, представленный на фиг.1, 2, 6, обеспечивает возможность применения внутри квазибаллона воздуха (газа), следовательно, он может быть применен в качестве пружинно-пневматической (комбинированной) подвески, например, в автомобилях, тележках рельсового транспорта.
Последняя особенность позволяет применять ударовиброизолятор в тех автомобилях, у которых полезная нагрузка меняется в широких пределах (грузовых автомобилях, автобусах).
Ударовиброизолятор, например, в качестве подвески автомобиля работает следующим образом.
При наезде колес автомобиля на неровность дороги пружины 1, 2 ударовиброизолятора сжимаются, значительно смягчая удар, передаваемый от колес на кузов. Разжимаясь, пружины 1, 2 (фиг.1) сообщают кузову колебания, которым подбором соответствующей характеристики пружин можно придать желаемый характер. Здесь важно отметить, что для этого ударовиброизолятор обеспечивает возможность достижения необходимой характеристики путем замены пружин 1, 2 или с помощью регулировочных средств 17, 18, 19 (фиг.2).
Пружины 1, 2 позволяют 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 основных 9, 10 (фиг.1), 24 (фиг.5) и дополнительных 11, 12 (фиг.1), 25 (фиг.5) гасящих элементов. Принцип действия гасящих элементов 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.
Главная особенность ударовиброизолятора заключается в основном и дополнительном гасящих элементах, которые заменяют функцию гидравлических или газовых амортизаторов в традиционных подвесках транспортных средств.
Учитывая представленные выше особенности ударовиброизолятора, а также реализацию одного из вариантов фиг.7, 8 опытного образца, техническое решение является полезным. Реализация предложенной новой нетрадиционной идеи впервые в указанных выше, а также других объектах техники откроет путь к созданию новых поколений высокоэффективных, надежных и долговечных 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.
Источники информации
1. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Н.Н.Вишняков, В.К.Вахламов, А.Н.Нарбут и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с. (рис.147, с.188, рис.151, с.191, рис.157, 158, с.198, рис.159, с.199).
2. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Н.Н.Вишняков, В.К.Вахламов, А.Н.Нарбут и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с. (рис.147, с.188, рис.151, с.191, рис.157, 158, с.198, рис.159, с.199).
3. Пономарев С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К. и др. Расчеты на прочность в машиностроении. Том I. Под ред. Пономарева С.Д. - М.: Машгиз, 1956. - 384 с. (с.704-834).
4. Патент на полезную модель РФ №55061. «Виброизолирующее устройство». Опубликовано: 27.07.2006. Бюл. №21. Авторы: Минасян М.А., Минасян A.M. (аналог).
5. Патент на изобретение РФ №2007119256/11(020991) «Виброизолирующее устройство». Решение о выдаче от 12.05.2008 г. Авторы: Минасян A.M., Минасян М.А. (прототип).