УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ВЕТВЕЙ ТРОСА ВИБРОИЗОЛЯТОРА

Данное устройство относится к средствам гашения вибрационных нагрузок на подвижных частях объектов различного назначения. Оно предназначено преимущественно для использования в конструкциях виброизоляторов, применяемых в устройствах гашения вибраций и ударных нагрузок, защищающих, например, установленные на транспортной машине электронные устройства от указанных нагрузок.
Известны виброизоляторы, каждый из которых содержит верхнюю и нижнюю опоры, соединенные выполненными из стального троса пружинящими кольцами (RU 2305809 С2, 10.09,2007. RU 2527416 С2, 27.08.14 RU 2301924 С1. 27.06.2007. RU 2509930 С2, 20.03.2014).
Известен тросовый амортизатор для приборов, работающих в условиях вибрации и ударных нагрузок, состоящий из двух оснований, соединенных отрезками из стального многожильного троса, отличающийся тем, что основания выполнены в виде прямоугольных рам, а отрезки троса сформованы в виде полуколец, воспринимающих вибронагрузки, причем количество полуколец может изменяться в зависимости от массы амортизируемого прибора. Угловые тросовые полукольца установлены крестообразно для предотвращения сдвига рам в горизонтальной плоскости (RU 27176 U1, 10.01.2003).
Известен тросовый амортизатор, содержащий упругий элемент в виде спирали из троса и закрепленные на витках спирали нижнюю и верхнюю опорные пластины, отличающийся тем, что верхняя опорная пластина закреплена с угловым смещением относительно диаметральной плоскости, проходящей через точку закрепления на витках спирали нижней опорной пластины, при этом указанное смещение составляет 15-75°. Амортизатор содержит, как минимум, одну дополнительную спираль из троса с закрепленными на ней верхней и нижней опорными пластинами, при этом верхняя опорная пластина закреплена на витках дополнительной спирали с угловым смещением относительно диаметральной плоскости, проходящей через точку закрепления на витках дополнительной спирали нижней опорной пластины. Верхняя опорная пластина закреплена на витках дополнительной спирали с угловым смещением в направлении от основной спирали, В ином исполнении верхняя опорная пластина закреплена на витках дополнительной спирали с угловым смещением (RU 101124 U1, 10.01.2011).
Известен виброизолятор, содержащий две обоймы, соединенные с концами отрезков тросов, попарно расположенных крест-накрест, отличающийся тем, что каждая из обойм включает в себя соединенные между собой крышку и основание с двумя эквидистантно расположенными выступами, образующими углубление, в котором размещены охваченные втулками концы отрезков тросов, имеющих в каждой паре разные длины (RU 2181169 С1, 10.04.2002).
Известен виброизолятор для соединения подвижной части платформы с ее основанием, в котором для защиты от вибраций и ударов с целью повышения долговечности, ремонтопригодности и надежности, сокращения габаритов и упрощения конструкции виброизолятора, - он содержит параллельно расположенные опорные элементы и, по меньшей мере, два соединенных с ними поочередным плетением упругих элемента в виде, например, двух отрезков троса, перекрещивающихся в виде Х-образных петель, размещенных по окружности и выступающих за периметр опорных элементов. Отрезки троса установлены с образованием зазора в точках перекрещивания внутренней и наружной дуг каждой из Х-образных петель, величина которого составляет, по меньшей мере, 1 мм. Отрезки троса соединены с опорными элементами с помощью прижимных колец. Концы указанных нетель зафиксированы между соответствующим опорным элементом и прижимным кольцом (RU 2296254 С1, 27.03.2007).
Близким аналогом к представленному в данном описании виброизолятору является виброизолятор, содержащий верхнюю опору и нижнюю опору, в которых зажаты разведенные в противоположные стороны ветви стального троса, при этом каждая ветвь образует собой изогнутую в наружную сторону петлю, контактирующую своей верхней частью с верхней опорой (RU 164320 U1, 27.08.2016 - прототип). В данном прототипе стабилизатором для стабилизации рабочего положения ветвей троса виброизолятора является верхняя опора, содержащая опорный элемент с ложементами под ветви троса виброизолятора.
Выявленным в процессе испытаний из практики недостатком прототипа является сравнительно быстрое перетирание и излом проволок троса каждой его ветви в местах контакта с верхней опорой, поскольку в этих местах отмечен недопустимый и опасный радиус изгиба троса каждой ветви при работе виброизолятора. В условиях большого числа знакопеременных нагрузок в разных направлениях, перетирание и излом проволок приводит к преждевременному разрыву ветвей троса и поломке виброизолятора. Недостаточный ресурс прочности ветвей троса вблизи мест его крепления к верхней опоре снижает ресурс виброизолятора.
Из другого источника известно устройство для стабилизации рабочего положения эластичных колец амортизатора путем обжатия эластичных колец скобами, в частности, известно то, что каждое эластичное кольцо (по сути - упругая ветвь амортизатора) «выполнено в виде последовательно прижатых друг к другу скобами витков упругого стального троса» (RU 2178534 С1, 20.01.2000).
Известно устройство стабилизации ветвей троса виброизолятора, содержащее стабилизаторы, расположенные на изогнутых под углом друг к другу участках ветви троса, при этом устройства являются отдельными частями виброизоляторов, последние имеют верхние и нижние опоры, соединенные упругими выполненными из троса ветвями, образующими на виде сверху сравнительно неустойчивые многогранные конструкции. В этой связи каждая ветвь троса, выполненная из множества последовательно расположенных ее участков, расположена в полостях множества направляющих трубчатых элементов, изменяющих направление ветвей троса, а также в полостях множества поддерживающих элементов, расположенных на прямых участках. Также, в местах перегиба участков троса на его ветви установлены упомянутые трубчатые элементы, соединенные перемычками, которые зафиксированы на тросе путем, обжатия.
При больших знакопеременных нагрузках возникают в местах контакта трубчатых элементов с тросом повреждения проволок от воздействия на них кромок торцов трубчатых элементов, при этом рабочий ресурс виброизолятора сокращается.
Другим недостатком известного устройства стабилизации положения ветвей троса виброизолятора является то, что оно не предотвращает недопустимые предельные радиусы изгиба троса, когда каждая ветвь троса изгибается в процессе работы амортизатора и радиус изгиба троса жаждой ветви уменьшается та недопустимую величину, приводящую к деформации ветви троса, потере упругости и неработоспособности, Превышения радиуса изгиба троса, работающего на больших частотах гашения вибраций, связаны с потерей устойчивости виброизолятора, его отклонения от рабочего положения, которое приводит к разрыву проволок троса и снижению рабочего ресурса упругих ветвей троса и виброизолятора в целом (US 3204943 А, 97.09.1965). Это устройство принято за прототип, так как имеет общие признай с устройством, представленным в данном описании.
Общими признаками с прототипом устройство стабилизации ветвей троса виброизолятора являются такие признаки, что оба они содержат попарно соединенные перемычками стабилизаторы, каждая пара стабилизаторов выполнена в виде трубчатых элементов, расположенных вокруг ветвей троса виброизолятора.
Техническим результатом полезной модели, представленной в данном описании, является повышение рабочего ресурса виброизолятора.
Технический результат достигается устройством стабилизации ветвей троса виброизолятора, содержащим попарно соединенные перемычками стабилизаторы, каждая пара стабилизаторов выполнена в виде трубчатых элементов, расположенных вокруг ветвей троса виброизолятора, причем каждая пара стабилизаторов расположена на смежных изогнутых вниз и в наружные стороны ветвях троса вблизи верхней опоры виброизолятора, в полости каждого стабилизатора свободно расположена ветвь троса с возможностью смещения стабилизатора по ветви троса при изменении радиуса изгиба ветви троса, по длине стабилизатор имеет изогнутую форму, соответствующую изогнутой форме ветви троса в ее исходном проектном положении, между внутренней поверхностью стабилизатора и наружной поверхностью ветви троса образован зазор, а каждый стабилизатор в проекции на горизонтальную плоскость расположен под наклонным углом в сторону от продольной оси симметрии верхней опоры виброизолятора.
Расположенные на смежных ветвях троса трубчатые элементы стабилизаторов выполнены из одной пластины так, что между ними образована пластинчатая перемычка, которая выполнена из пластины заодно с трубчатыми элементами.
Каждый трубчатый элемент стабилизатора в его поперечном разрезе выполнен разомкнутым - с зазором между торцом конца пластины и перемычкой.
Пластина стабилизатора в ее развернутом положении имеет продольные кромки, выполненные по радиусу тела вращения, в средней части пластины стабилизатора выполнено отверстие, на кромках пластины в концевых ее частях выполнены выемки, расположенные с противоположных сторон пластины и простирающиеся от края пластины к ее центральной продольной оси, в месте окончания выемок пластина изогнута в вертикальной плоскости так, что на ней образованы углубления, которые симметрично расположены по отношению к центру пластины и при этом в развернутом положении пластины каждое углубление смещено от края пластины к ее центру на ширину выемки.
На фиг. 1 показано установленное на виброизоляторе устройство стабилизации ветвей троса.
На фиг. 2 - стабилизаторы устройства на ветвях троса на виде сверху.
На фиг. 3 - вид на ветви троса со стороны верхней опоры устройства.
На фиг. 4 - развертка заготовки стабилизатора с углублениями.
Устройство установлено на верхней части виброизолятора, который содержит нижнюю опору 1 (фиг. 1) и верхнюю опору 2, в которых зажаты разведенные в противоположные стороны ветви 3-6 стального троса 7 (фиг. 3). Каждая ветвь троса образует собой изогнутую в наружную сторону упругую петлю, которая изогнута в вертикальной и горизонтальной плоскостях так, что опора 2 имеет при ее перемещении относительно опоры 1 шесть степеней свободы. Опора 2 предназначена, например, для крепления к ней корпуса ноутбука, а опора 1 предназначена для ее крепления к транспортной машине, подверженной колебаниям и вибрации.
Каждая указанная ветвь троса 7 контактирует своей верхней частью с верхней опорой 2. Вблизи зоны указанного контакта на каждой изогнутой части ветви троса свободно установлен стабилизатор 8 устройства стабилизации заданного положения ветви троса. Каждый стабилизатор выполнен из обладающей жесткостью пластины 9 (фиг. 4), охватывающей ветвь троса по периметру ее поперечного сечения (фиг. 3). Стабилизатор выполнен из пластины в виде трубчатого элемента, полученного в процессе его фиксации на ветви троса. Фиксация осуществляется, например, путем охвата пластиной 9 (фиг. 4) ветви троса 7 в зоне его примыкания к верхней опоре 2 и деформации конца пластины инструментом.
:
Смежные, рядом расположенные стабилизаторы 8 попарно соединены между собой перемычкой 10 с отверстием 11 в ее средней части, при этом перемычка выполнена заодно с трубчатыми элементами из указанной пластины 9 и расположена между трубчатыми элементами смежных стабилизаторов 8.
Перемычка 10 служит для стабилизации двух смежных ветвей троса в их рабочем положении в горизонтальной плоскости, а также оказывает положительное влияние на удобство сборки виброизолятора. Между кромкой 12 (фиг. 1) каждой перемычки 10 и кромкой 13 опоры 2 образован зазор 14.
Каждая пара стабилизаторов расположена на смежных изогнутых вниз и в наружные стороны ветвях троса вблизи верхней опоры 2 виброизолятора, в полости каждого стабилизатора свободно расположена ветвь троса с возможностью небольшого смещения стабилизатора по ветви троса при изменении радиуса изгиба ветви троса. По длине каждый стабилизатор 8 имеет изогнутую форму, соответствующую изогнутой форме ветви троса в ее исходном проектном положении. Между внутреннем поверхностью стабилизатора и наружной поверхностью ветви троса образован зазор, а каждый стабилизатор в проекции на горизонтальную плоскость расположен под наклонным углом в сторону от продольной оси симметрии верхней опоры виброизолятора.
В исполнении устройства, предусматривающем соединенных перемычкой 10, стабилизаторы 8 выполнены та пластины, которая в ее развернутом положении имеет продольные кромки 15 и 16 (фиг. 4), выполненные по одинаковому радиусу. На концевых частях пластины выполнены выемки 17, расположенные на противоположных продольных кромках пластины. Выемки 17 простираются от края пластины к центральной продольной оси пластины. В месте окончания выемок 17 пластина изогнута в вертикальной плоскости так, что на ней образованы углубления 18, предназначенные для фиксации ветвей троса 7 в процессе их обжатия пластиной 9. Углубления 18 симметрично расположены по отношению к центру пластины. В развернутом положении пластины каждое углубление 18 смещено от края пластины к ее центру на ширину выемки 17.
В рабочем положении пластина устройства стабилизатора имеет трубчатые элементы 19 на концах (фиг. 3), образующие ложементы 20 под ветви троса 7, при этом каждый трубчатый элемент выполнен разомкнутым так, что между торцом 21 конца пластины 9 и перемычкой 10 образован зазор 22 (фиг. 3).
Каждый стабилизатор 8, показанный на фиг. 1-3, свободно установлен на ветви троса и зафиксирован на ветви за счет силы трения, поскольку ветвь троса в зоне установки стабилизатора является изогнутой и при этом смежные ветви троса (фиг. 2) разведены в разные стороны от опоры 2, что препятствует перемещению парных стабилизаторов 8 по ветвям троса, но при этом допускает небольшое смещение в случае изгиба ветвей и их сближении друг к другу. В этой связи каждый стабилизатор может лишь ограничивать изгиб ветви троса в крайнем недопустимом положении - в пределах радиуса изгиба ветви троса.. Смещение возможно когда виброизолятор находится под действием знакопеременных вибрационных нагрузок и при этом каждая изогнутая часть ветви троса изменяет радиус изгиба от минимума до максимума.
По существу каждый стабилизатор 8 в проекции на горизонтальную плоскость расположен под наклонным углом в сторону от продольной оси симметрии верхней опоры 2 виброизолятора. В обоих указанных исполнениях каждый стабилизатор свободно установлен на соответствующей ему ветви троса с возможностью его смещения по ветви троса в пределах радиуса изгиба ветви троса в том месте, где он установлен. При этом по длине каждый стабилизатор имеет изогнутую форму, соответствующую изогнутой форме ветви троса.
Существенными признаками устройства стабилизации ветвей троса виброизолятора являются следующие признаки. Устройство содержит стабилизаторы 8 расположенные на смежных ветвях троса 3-4 и 5-6 вблизи верхней опоры 2 виброизолятора. Каждый стабилизатор выполнен в виде трубчатого элемента, в полости которого свободно расположена ветвь троса так, что стабилизатор свободно установлен на изогнутой ветви троса с возможностью его смещения по ветви в пределах изменения радиуса изгиба ветви троса, По длине стабилизатор имеет изогнутую форму по изогнутой форме ветви троса, а между внутренней поверхностью стабилизатора и наружной поверхностью ветви троса образован зазор 23. В одном исполнении каждый трубчатый элемент стабилизатора в его поперечном разрезе выполнен разомкнутым - с зазором 21 между торцом конца пластины и перемычкой 10.
Работает устройство следующим образом. На две смежные ветви троса 7 накладывают сверху пластину 9, показанную на фиг. 4, и с помощью инструмента обжимают концами пластины ветви троса 7 виброизолятора так, чтобы пластина заняла положение, показанное на фиг. 1 и 3. Аналогичные образом обжимают концами другой пластины вторую пару смежных ветвей троса. Во время обжатия ветвей троса концами пластины 9 она легко изгибается благодаря выполнению в ее перемычке 10 отверстия 11, выемок 17 и углублений 18 на концах пластины 9 (фиг. 4), посредством которых уменьшена площадь поперечного сечения пластины в этих местах. В результате обжатия пластин на каждой ветви троса образуется стабилизатор в виде трубчатого элемента, имеющий зазор 22 между торцом 21 пластины и внутренней поверхностью перемычки 10 (фиг. 3), а также зазор 23 между тросом каждой ветви виброизолятора и внутренней поверхностью стабилизатора 8.
В процессе работы виброизолятора, стабилизаторы 8, закрепленные на верхних частях ветвей 3-4 и 5-6 троса 7, стабилизируют рабочее положение ветвей троса 7 и не позволяют каждой ветви троса изгибаться по опасному радиусу его изгиба, приводящему к опасным перегибам проволок стального троса.
При работе виброизолятора, когда он испытывает нагрузки на опоре 2 в вертикальном направлении, а также в других четырех указанных направлениях, опоры 1 и 2 сближаются. В этом положении нагрузка с опоры 2 передается на опору 1 через изгибаемые от нагрузки ветви троса, при этом опасные нагрузки демпфируются упругостью ветвей троса, В этом процессе ветви троса изгибаются, радиус изгиба троса каждой ветви уменьшается, а каждый стабилизатор 8 не позволяет тросу в зоне его примыкания к верхней опоре 2 изгибаться по опасному для троса радиусу изгиба, который регламентирован стандартом для каждого вида троса.
Когда нагрузка действует на опору 2 снизу, на отрыв от опоры I виброизолятора - радиус изгиба троса каждой ветви увеличивается. Стабилизатор в этом случае не позволяют ветви троса в зоне ее примыкания к верхней опоре 2 изгибаться в обратном направлении по опасному для троса радиусу изгиба.
Поскольку между внутренней поверхностью каждого стабилизатора и наружной поверхностью ветви троса образован зазор 23, то каждый стабилизатор в процессе работы виброизолятора имеет возможность небольшого смещения по ветви троса, что исключает опасные воздействия трубчатых элементов стабилизаторов на трос ветвей виброизолятора. Вследствие высокочастотных перемещений опоры 2 относительно опоры 1 виброизолятора, постоянно увеличивается или уменьшается радиус изгиба каждой ветви троса виброизолятора и вследствие изменения радиуса изгиба каждый стабилизатор обеспечивает заданное рабочее положение ветви троса в зоне его примыкания к опоре 2, в которой неподвижно зажата эта ветвь, в результате не происходит опасных деформаций троса и излом его проволок.
При знакопеременных нагрузках на виброизоляторе в зоне контакта опоры 2 с ветвями троса стабилизаторы воспринимает на себя часть изгибающих трос нагрузок и защищают его от работы в запретных зонах интенсивного трения проволок троса друг о друга и от их опасных радиусов перегиба в прямом и обратном направлениях, приводящих к излому этих проволок и разрыву ветвей троса. В итоге, как показали испытания, устройство для стаблилизации ветвей троса, установленное на виброизоляторе,, позволило повысить ресурс его работы в 2,5 раза.