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 (MP), 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].
Недостатком этого виброизолятора является 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, расширяющими зоны опасных резонансных колебаний и разрушающими 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, в котором упругодемпфирующие элементы поджаты с разными усилиями, для чего между основанием корпуса и одной из ограничительных шайб во внутренних отверстиях УДЭ, выполненных на периферии, установлены пружины с суммарным поджатием меньшим или равным по весу виброзащитной системы [Патент на полезную модель РФ №73708, МПК F16F 3/08, опуб. 27.05.2008. БИ №15. Авторы: Антипов В.А., Лазуткин Г.В., Рябков А.Л. Виброизолятор втулочный].
Недостатком этого виброизолятора является ограниченная возможность форсирования его грузоподъемности путем увеличения количества пружин, из-за резкого уменьшения объема полезного материала MP в УДЭ и, как следствие, падение демпфирующей способности виброизолятора, ухудшающего его виброзащитные свойства. Вместе с тем, повышение нагрузки на виброизолятор сопровождается увеличением напряженности крепежных соединений, что снижает надежность крепления ограничительных шайб с крепежной втулкой, осуществляемого путем развальцовки ее тонких кромок на бурт шайбы так же, как и надежность болтового соединения виброизолятора с виброзащитной системой, выполняемого через центральное отверстие втулки недостаточного диаметра. Указанные недостатки приводят к снижению надежности виброизолятора и качества виброзащитной системы в целом.
Известен виброизолятор втулочный, содержащий два упругодемпфирующих элемента из материала металлорезина, размещенных в корпусе на кольцевом основании с двух сторон с различными усилиями поджатая 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 упруго демпфирующих элементов из материала металлорезина.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является увеличение надежности втулочного виброизолятора за счет рационального соотношения жесткостей пружинного разгрузочного устройства и упругодемпфирующего элемента.
Технический результат достигается тем, что во втулочном виброизоляторе, состоящем из поджатой цилиндрической пружины, центральной втулки с резьбовыми концами и ограничительной шайбой, корпус, верхней ограничительной шайбы и двух упругодемпфирующих элементов из материала металлорезина, согласно полезной модели, соосно с УДЭ установлены конические пружины с жесткостями, меньшими по сравнению с жесткостями упругодемпфирующих элементов, а сами упругодемпфирующие элементы установлены с зазорами между их торцами и ограничительными шайбами причем в зазоры введены шайбы из материала MP малой жесткости.
На фиг. изображен предполагаемый виброизолятор втулочный в разрезе.
Виброизолятор втулочный состоит из корпуса 1 с крепежными отверстиями 2, предназначенными для установки виброизолятора на объекте, являющимся источником вибрации, центрального стержня 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, шайб из материала металлорезина 11 малой жесткости и соосно установленных конических 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 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.
Конические пружины 10 установлены таким образом, что между УДЭ 8 и 9 и ограничительными шайбами 6 и 5 образован зазор, в который установлены шайбы 11 и 3 материала MP малой жесткости.
Соприкосновение пружин 7 и 10 с материалом MP в УДЭ 8 и 9 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, позволяют в несколько раз повысить грузоподъемность предполагаемого виброизолятора по сравнения с его прототипом. Это дает возможность дополнительно в 1,5-2 раза снизить резонансную частоту предполагаемого виброизолятора, являющуюся одним из основных показателей качество виброизоляции.
Установка двух конических пружин 10 позволяет исключить из работы вне резонансной зоны УДЭ 8 и 9 как при прямом, так и обратном ходе (деформации УДЭ). Для снижения ударной нагрузки при вступлении в работу УДЭ 8 и 9 предусмотрена установка шайб из материала MP малой жесткости 11, а нелинейность жесткости пружин 10 способствует их плавному вступлению в работу УДЭ
Предлагаемая полезная модель позволяет в 2 раза увеличить ресурс 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, являющуюся одним из основных показателей качества виброизоляции, а также упростить конструкцию в целом.