ВИБРОИЗОЛЯТОР
VIBRATION ISOLATOR

Изобретение относится к области виброзащитной техники, в частности к упругим демпфирующим устройствам, и может быть использовано в аэрокосмической, а также в любой другой области техники для снижения вибрационных нагрузок приборов, агрегатов и оборудования.
Известна кольцевая пружина, содержащая упругое кольцо с выступами, попарно и диаметрально расположенными на противолежащих поверхностях со смещением их по углу, причем эта пружина снабжена либо кольцевым элементом, жестко соединенным с выступами одной из сторон упругого кольца, или снабжена дополнительным упругим кольцом, аналогичным основному, выступы колец обращены друг к другу и жестко соединены между собой, ширина дополнительного упругого кольца равна ширине основного (патент РФ №1208368, заявл. 23.12.83, опубл. 30.01.86, бюл. №4).
Недостатком аналога является неодинаковая жесткость в трех взаимно перпендикулярных направлениях нагружения, что может привести к возникновению дополнительных резонансных режимов в рабочем диапазоне работы защищаемого объекта.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является виброизолятор, состоящий из упругодемпфирующего элемента кольцевого типа из материала MP, с двух диаметрально противоположных сторон которого установлены крепежные обоймы, служащие для установки виброизолятора на вибрирующем основании и присоединения к нему защищаемого объекта, причем внутри кольцевого элемента установлен армирующий пакет гофрированных пластин (патент РФ №986556, заявл. 06.07.81, опубл. 07.01.83).
Недостатком прототипа является малая сцепляемость армирующего пакета пластин с окружающим его массивом опрессованной проволочной спирали из материала MP. Кроме того, примыкающий к ребрам на боковой поверхности армирующего пакета массив материала MP получает большие пластические деформации, и проволочные спирали перерубаются на его острых кромках.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного предлагаемого изобретения, является обеспечение высокой надежности виброударозащиты, позволяющее исключить возникновение резонансов в рабочей зоне частот механической системы, а также обеспечение высокого уровня и стабильности упругодемпфирующих свойств виброизолятора. Обеспечение высокой надежности работы кольцевого упругого элемента и улучшение характеристик демпфирования предполагается обеспечить путем создания дополнительного усилия от цилиндрической пружины, разгружающей виброизолятор от статических сил веса защищаемого груза (прибора, агрегата).
Поставленный технический результат достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем две опорные крестовины, служащие для крепления виброизолятора к основанию и к защищаемому объекту, и набор упругих кольцевых пружин с выступами, попарно и диаметрально расположенными на противолежащих поверхностях со смещением их по углу, кольцевые пружины с выступами выполнены из опрессованного проволочного материала и скреплены между собой крепежными элементами, опорные крестовины выполнены в виде тел вращения с двумя бобышками, расположенными вдоль оси, в одной из которых выполнены резьбовые отверстия для крепления к основанию и защищаемому объекту, в другой выполнены винтовые пазы для вворачивания винтовой металлической пружины, установленной внутри набора кольцевых пружин.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
- на фиг. 1 изображен общий вид виброизолятора в изометрии;
- на фиг. 2 показан вид сбоку;
- на фиг. 3 показан вид сверху;
- на фиг. 4 показана обойма в изометрии;
- на фиг. 5 показана конструкция специальной гайки, служащей для скрепления ступенчатых кольцевых пружин из опрессованного проволочного материала.
Конструкция виброизолятора представляет собой набор упругих фигурных колец 1 (фиг. 1, 2), из выполненных из опрессованного проволочного материала. Пружины 1 представляют собой кольца с выступами 2, попарно расположенными на противолежащих поверхностях со смещением по углу, например, на 60 градусов друг к другу. В общем случае, угол смещения зависит от числа выступов и может быть подсчитан по формуле
<mrow><mi>α</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>π</mi><mi>n</mi></mfrac></mrow>
,
где n=2, 3, 4, 5, …
В кольцах 1 выполнены отверстия 3 со смещением на угол α/2, в которые с одной стороны запрессованы крепежные гайки 4. Внутри колец 1 для их разгрузки установлена дополнительная металлическая винтовая пружина 5, вворачиваемая в винтовые пазы 6, расположенные в бобышках 7 на обоймах 8. Обоймы 8 представляет собой тело вращения в виде трехлучевой крестовины с двумя бобышками 7 и 9 (фиг. 3, 4), расположенными вдоль оси виброизолятора. Бобышки 7 служат для связи обойм и разгрузки виброизолятора от силы веса защищаемого объекта. Бобышки 9 служат для крепления его к основанию и защищаемому объекту. При сборке виброизолятора пружина 5 подвергается некоторому сжимающему усилию, соответствующему части силы веса объекта, приходящемуся на один виброизолятор. В таком состоянии виброизолятор собирается в единое целое.
Для предотвращения от проворачивания при сборке упругих элементов на внешней боковой поверхности гаек 4 выполнена накатка (см. фиг. 5). Кроме того, гайки могут быть приклеены к внутренней поверхности упругих элементов 1 клеем для предотвращения от проворачивания при сборке. Гайки 4 могут быть выполнены также с двумя резьбами на внутренней и наружной боковых цилиндрических поверхностях, при этом одна из них должна иметь левую, а вторая - правую резьбу (фиг. 5).
Работа виброизолятора происходит следующим образом. Действие вертикальной нагрузки вибрационного или ударного характера, прикладываемое к бобышке 9 со стороны защищаемого объекта, приводит к деформированию упругого элемента 5 и набора упругих колец 1, компенсируя действие приложенных нагрузок и дессипируя (рассеивая) их энергию за счет проскальзывания проволочек в упругих элементах, а также в пружине 5 при ее деформировании. При осевом нагружении упругие кольца 1 передают усилия друг другу и подвергаются изгибу и кручению. Условия деформирования всех упругих колец одинаковы. Устойчивость виброизолятора обеспечивается за счет крепления упругих колец 1 друг к другу, к опорным крестовинам 8 и к винтовой пружине 5, а также за счет оптимального соотношения между наружным и внутренним диаметрами упругих колец, высотой выступов, плотностью опрессованного проволочного материала.
Возможность осуществления предлагаемого изобретения обеспечивается тем, что все его элементы могут быть изготовлены из известных конструкционных материалов и на стандартном оборудовании.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогичных изобретениях, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемой полезной модели. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».
Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками, заявляемыми в изобретении.
Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технических результатов.
Следовательно, заявляемое изобретение «Виброизолятор» соответствует критерию «изобретательский уровень».
Предлагаемое изобретение может быть использовано в транспортном машиностроении, легкой промышленности, других отраслях техники. Теоретическое исследование, проведенное авторами, показало, что виброизолятор способен обеспечить заданный уровень стабильности характеристик, а конструкция в целом способна обеспечивать поддержание этих характеристик в неизменном состоянии в процессе работы. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата - обеспечение высокой надежности виброударозащиты и получение равножесткостной линейной характеристики по трем взаимно перпендикулярным направлениям, позволяющей исключить возникновение суб- и супергармонических резонансов в рабочей зоне частот виброзащитной системы.