ВИБРОИЗОЛЯТОР ВТУЛОЧНЫЙ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, авиационной, ракетно-космической технике и может быть использована для виброизоляции и подавления опасной вибрации агрегатов, узлов, приборов и т.п. в любых областях техники, где требуется снижение уровня вибрации или ударной нагрузки.
Известен виброизолятор втулочный, работающий по схеме двухстороннего упора, содержащий два одинаковых упругодемпфирующих элемента (УДЭ) из материала металлорезина (МР), размещенных в корпусе на кольцевом основании с двух сторон с натягами, образованными ограничительными шайбами, закрепленными на центральной втулке. При этом усилие сжатия каждого упругодемпфирующего элемента (УДЭ) одинаковы [Конструирование рабочих органов машин и оборудования из упругопористого материала MP: Учеб.-справочное пособие. Ч.II. / Д.С. Чегодаев, О.П. Мулюкин, Е.В. Колтыгин. - НПЦ «Авиатор», Самара, 1994, с. 16].
Недостатками этого виброизолятора являются малая надежность и низкое качество виброизоляции, вызванное дополнительной нагрузкой одного из УДЭ весом виброзащитной системы, что приводит к более быстрому износу перегруженного УДЭ, его усадке и, как следствие, к расстыковке УДЭ с поверхностями основания корпуса и ограничительных шайб. Это явление сопровождается ударными режимами их совместной работы, расширяющих зоны опасных резонансных колебаний и разрушающих УДЭ, что резко снижает качество виброизоляции и надежность виброизоляторов в целом, особенно при резонансных частотах менее 20 Гц. При таких низких частотах происходит недопустимое увеличение напряжений в перегруженном УДЭ весом виброзащитной системы, которые оказываются соизмеримыми с уровнем напряжений от натягов УДЭ и динамических нагрузок. В связи с чем виброизоляторы, работающие по схеме двухстороннего упора, обладают повышенной резонансной частотой (35-80 Гц), а следовательно, и низким качеством виброизоляции.
Известен виброизолятор втулочный, содержащий два упругодемпфирующих элемента из материала металлорезина, размещенных в корпусе на кольцевом основании с двух сторон с различными усилиями поджатия ограничительными шайбами, закрепленными на втулке соосно с кольцевым основанием корпуса и упругодемпфирующими элементами, отличающийся тем, что в виброизоляторе между кольцевым основанием и одной из ограничительных шайб соосно с ними введены две поджатых пружины, одна из которых цилиндрическая, а другая - коническая, центральная втулка выполнена в виде крепежного стержня заодно с ограничительной шайбой на одном конце и резьбовой частью на противоположном конце, причем другая ограничительная шайба выполнена с внутренним буртом, запрессована на крепежный стержень и закреплена гайкой с продольными пазами под ключ [Патент на полезную модель РФ №95048, МПК F16F 3/08, опубл. 20.06.2010. БИ №16. Авторы: Лазуткин Г.В., Антипов В.А., Петухова М.А. Виброизолятор втулочный].
Недостатком этого виброизолятора является недостаточный ресурс, определяемый, в основном, ресурсом упругодемпфирующих элементов из материала металлорезина.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом, на достижение которого направленно создаваемое изобретение, является повышение надежности многоэлементного втулочного виброизолятора за счет назначения рационального соотношения жесткостей пружинного разгрузочного и упругодемпфирующих элементов.
Технический результат достигается тем, что в виброизоляторе втулочном, включающем поджатую цилиндрическую пружину, центральную втулку с резьбовыми концами и ограничительной шайбой, корпус, верхнюю ограничительную шайбу и два упругодемпфирующих элемента из материала металлорезина, согласно полезной модели в зазоры между упругодемпфирующими элементами и ограничительными шайбами введены пакеты тарельчатых пружин меньшей жесткостью по сравнению с жесткостью упругодемпфирующих элементов в 1,5-2 раза.
Кроме того, пакеты могут быть выполнены в виде двух тарельчатых пружин с вырезами, которые установлены оппозитно друг другу и скреплены по периферии.
Технический результат достигается в оптимизации жесткостных характеристик пакетов с характеристиками упругодемпфирующих элементов.
На фиг. 1 - разрез виброизолятора втулочного.
На фиг. 2 показан пакет тарельчатых пружин в увеличенном масштабе.
На фиг. 3 - вид сверху пакета тарельчатых пружин.
На фиг. 4 - разрез по А-А тарельчатых пружин.
Виброизолятор втулочный состоит из корпуса 1 с крепежными отверстиями 2, предназначенными для установки виброизолятора на объекте, являющемся источником вибрации, центрального стерженя 3 с гайкой 4 и нижней ограничительной шайбой 5, верхней ограничительной шайбы 6, цилиндрической пружины 7, установленной между ограничительной шайбой 6 и корпусом 1, двух упругодемпфирующих элементов из материала металлорезина 8 и 9 и пакетов тарельчатых пружин 10.
Виброизолятор втулочный работает следующим образом.
Фланцами корпуса 1 через отверстия 2 виброизолятор закреплен на основании объекта, являющего источником вибрационных и ударных нагрузок. Защищаемое изделие через отверстия в его кронштейнах, пропускающие его крепежные стержни 3, установлено на виброизоляторы с опорой на развитую поверхность гаек 4 таким образом, чтобы разгрузочная пружина 7 воспринимала действие весовых нагрузок. Затем с помощью гаек, наворачиваемых на крепежные стержни 3, изделие надежно прилепляется к виброизолятору.
Регулируя усилие поджатия пружин 7 и разгружая, тем самым, УДЭ 8 можно легко управлять разностью поджатия УДЭ 8 и 9, которое в оптимальном варианте должно быть равным по весу, приходящемуся на виброизолятор в виброзащитной системе. Получаемые при этом величины натягов УДЭ 8 и 9 позволяют обеспечить их одинаковую напряженность и исключить перегрузку одного из двух УДЭ.
Соприкосновение пружин 7 с материалом MP в УДЭ 8 исключает опасные резонансные колебания витков пружины за счет возникающих на их поверхностях сил сухого трения. При воздействии на виброзащитную систему вибрационной или ударной нагрузки виброизоляторы деформируются и значительная часть энергии колебаний рассеивается за счет работы сил сухого трения, возникающих в каждом УДЭ виброизоляторе, как в самом материале MP, так и на границах соприкосновения УДЭ 8 с корпусом 1 и пружинами 7, а также с ограничительными шайбами 5 и крепежным стержнем.
Вместе с тем, применение пружин 7 для разгрузки УДЭ от веса виброзащитной системы благодаря их более высокой несущей способности при малой по сравнению с материалом MP жесткости, составляющей 10-25% жесткости УДЭ, позволяет в несколько раз повысить грузоподъемность предполагаемого виброизолятора по сравнения с его прототипом. Это дает возможность дополнительно в 1,5-2 раза снизить резонансную частоту предлагаемого виброизолятора, являющуюся одним из основных показателей качества виброизоляции.
Вариант исполнения пакета тарельчатых пружин 10 (фиг. 3 и 4) позволяет оптимизировать его жесткостные характеристики и их нелинейность с характеристиками УДЭ 8 и 9. Что дает возможность своевременно подключать к рассеиванию энергии вибрации (в резонансной зоне) и отключать вне резонансной зоны УДЭ 8 и 9.
Предлагаемая полезная модель позволяет в 2 раза увеличить надежность виброизолятора и, тем самым, уменьшить эксплуатационные расходы, снизить на 10-25% жесткость УДЭ, увеличить грузоподъемность виброизолятора в несколько раз по сравнению с прототипом, в 1,5-2 раза снизить резонансную частоту виброизолятора.