ПЛАСТИНЧАТЫЙ АМОРТИЗАТОР

Полезная модель относится к области виброизоляции, а более конкретно к местной амортизации изделия, подвергаемого испытаниям на воздействие сейсмического удара по требованиям ГОСТ Р В 20.39.304-98, с целью снижения амплитуды импульса ускорений.
Известно устройство «Виброизолятор тросовый», производимое ООО «Астрон» (г.Самара, Московское шоссе 18 км, Литер А, комната 24, тел. 8(846)221-00-88,info@dempfer.ru), выполненное из витых стальных тросов в форме цилиндра или шара. Рассеивание энергии динамического воздействия, и, следовательно, снижение амплитуды импульса ускорений происходит за счет трения в витках троса.
Недостатками такого устройства являются сложность подбора жесткости тросов, обеспечивающих с одной стороны снижение амплитуды импульса ускорений, с другой - жесткость установки изделия на объекте. При удачном подборе жесткости тросовых амортизаторов снижение амплитуды импульса ускорений сейсмического удара по одному из направлений достигает 60%. Однако, с течением времени такие амортизаторы проседают под весом изделия, также изделие может отклониться от вертикальной оси, что недопустимо при эксплуатации. Деформация устройства отличаются при различном направлении нагрузки, поэтому невозможно получить одинаковое снижение амплитуды импульса ускорений сейсмического удара по трем взаимно перпендикулярным направлениям воздействия импульса ускорений при испытаниях на сейсмический удар. Поэтому эффект снижения амплитуды импульса ускорений сейсмического удара не превышает 20 - 60%, в зависимости от направления воздействия (оси воздействия), что недостаточно для обеспечения сейсмоударостойкости изделий, имеющих в своем составе электротехнические и электронные элементы.
Известно устройство «Упругопластическая рама» - прототип, разработанная ЗАО «ЭлКОРСервис» (308006, Россия, г. Белгород, ул. Производственная, 8В, стр. 1, elcors@list.ru), состоящее из четырех металлических скоб, сваренных по торцам и образующих в плане контур основания амортизируемого изделия, которое устанавливается через набор шайб общей высотой до 20 мм на верхнюю полку скобы, а нижняя полка крепится к месту установки изделия на объекте также через набор таких же шайб.
Рассеивание энергии сейсмического удара при испытаниях и, следовательно, снижение амплитуды импульса ускорений, воздействующего на амортизируемое изделие (при испытаниях поочередно по трем взаимно перпендикулярным осям), происходит за счет пластической деформации верхней и нижней полок упругопластической рамы.
Недостатками такого устройства является необходимость изготовления достаточно сложной конструкции упругопластической рамы с контуром, повторяющим контур основания амортизируемого изделия. Следовательно, требуется изготавливать упругопластическую раму индивидуально под каждое амортизируемое изделие, что не позволяет ее унифицировать, и для каждого изделия необходимо экспериментально подбирать толщину пластин скоб, размеры их полок, расположение отверстий для крепления самого изделия и упругопластической рамы к месту установки на объекте. Эффект снижения амплитуды импульса ускорений сейсмического удара в этом устройстве также зависит от направления воздействия (оси воздействия) и не превышает 20 - 50%, что недостаточно.
Задачами предлагаемого технического устройства являются: снижение амплитуды испытательного импульса ускорений на 50%, по всем трем взаимно перпендикулярным осям воздействия сейсмического удара при испытаниях изделия на сейсмоударостойкость; возможность установки под любые изделия; обеспечение жесткости конструкции в течение всего периода эксплуатации.
Для решения поставленных задач предложен Пластинчатый амортизатор, состоящий из скобы П-образной формы, выполненной из нескольких пластин листовой стали, и соединенных в единую конструкцию с помощью болтового соединения в центре вертикали скобы и шайбы прямоугольной формы, повторяющей очертание вертикальной полки внутренней пластины, а горизонтальные полки крепятся болтами, верхняя - к основанию амортизируемого изделия через набор шайб общей высотой по меньшей мере 20 мм, нижняя - к месту его установки на объекте, также через набор шайб общей высотой по меньшей мере 20 мм, причем динамическая нагрузка от амортизируемого изделия определяется по формуле
и
и
P=( М×A),
и
где М - масса изделия;
и
А - амплитуда импульса ускорений, принимаемая в пять раз меньшей, чем амплитуда испытательного импульса за счет работы амортизатора (определено экспериментально),
а высота сечения полки скобы при условии, что ширина ее задается из конструктивных соображений и равна b, определяется по формуле
,
где l - плечо силы Р, задаваемое из конструктивных соображений и равное расстоянию от середины болта крепления полки скобы до середины вертикали скобы;
пл
[σ] - предел пластичности для материала скобы, выполненной, например, из стали 3;
n - число амортизаторов, воспринимающих динамическую нагрузку по этому направлению,
тогда число пластин в скобе k определяется по формуле
k= h/t,
где t - толщина пластины.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены основные элементы пластинчатого амортизатора.
В его состав (фиг. 1) входят стальные пластины 1, согнутые в П-образный профиль, и квадратная шайба 2 (размером по внутренней высоте профиля).
Пластины снабжены отверстиями 3, через которые они крепятся с помощью болтов (шпилек) и наборов шайб между собой, к основанию амортизируемого изделия и к месту его установки на объекте.
Наборы шайб для верхней и нижней полок профиля аналогичны наборам, которые используются в упругопластической раме.
На чертеже первой (верхней, наружной) пластины (фиг. 2) показаны линии сгиба 1.
Конструкции остальных пластин аналогичны конструкции первой, за исключением:
- крайние отверстия на начальном этапе не выполняются с тем, чтобы сделать их потом, после сгиба профилей и сборки пакета;
- расстояние между линиями сгибов на каждой последующей пластине уменьшается на величину, равную удвоенной толщине пластины.
Сверление осуществляется по отверстиям, подготовленным в первой пластине.
Заявленный пластинчатый амортизатор, отличающееся тем, что он выполнен в виде скобы, набранной из П-образных стальных пластин, рассеивающих динамическую нагрузку за счет пластической деформации пластин и трения между ними.
Предложенный пластинчатый амортизатор может применяться в качестве системы местной амортизации аппаратуры и оборудования с любой конфигурацией основания, поставляемой на испытания и далее для комплектования специальных объектов.
2
С целью проверки работоспособности предложенного пластинчатого амортизатора был проведен натурный эксперимент. В качестве амортизируемого изделия выбрана сварная металлическая конструкция в виде параллелепипеда, основание которого представляет квадрат. Масса изделия 250 кг и оно установлено на 4 пластинчатых амортизатора. Фотография изделия с пластинчатыми амортизаторами и поставленная на платформу испытательного стенда показана на фиг. 3. Изделие было подвергнуто воздействию испытательного импульса ускорений с амплитудой полуимпульса 200 м/с и длительностью 30-50 мс, согласно требованиям ГОСТ Р В 20.39.304-98. Осциллограмма испытательного импульса представлена на фиг. 4, а осциллограмма колебательного процесса изделия с амортизируемыми устройствами на фиг. 5. Из сравнения осциллограмм видно, что за счет применения пластинчатых амортизаторов произошло снижение амплитуды воздействующего импульса, примерно, на 50%.