ВИБРОИЗОЛЯТОР
VIBRATION ISOLATOR

Изобретение относится к радиотехнической промышленности для применения в качестве виброизоляторов блоков радиоэлектронной аппаратуры, а также печатных плат, при этажерочном варианте установки в корпусе блока.
Известна виброопора, которая может быть использована в качестве виброизолятора в системе виброзащиты объектов машиностроения от воздействия вибрационных и ударных нагрузок [1].
Виброопора содержит плоские упругие элементы, установленные в виде перекрестных арок. Упругий элемент выполнен в виде выгнутой несущей пластины, к которой в центре шарнирно прикреплены компенсирующие выгнутые пластины. Реактивные усилия со стороны компенсирующих пластин направлены навстречу друг другу. Противоположные концы пластин виброопоры зафиксированы в упорах, которые регулируются перемещаемой втулкой с самостопорящейся резьбовой частью. Этим достигается возможность регулировки жесткости виброопоры. Сложность конструкции, а также ручная регулировка жесткости перед эксплуатацией являются основными недостатками.
Наиболее близкое техническое решение, принятое за прототип - серийно выпускаемый виброизолятор лепесткового типа [2], предназначенный для виброизоляции аппаратуры в групповом монтаже по граням виброизолируемого объекта (ВО). Лепестковые пружины, изготовленные из стальной ленты, устанавливаются в зазор между гранями кожуха ВО и корпусом. Демпфирование вибраций осуществляется вследствие сухого трения лепестков пружины о прокладки, прессованные из капронового порошка. Существенным недостатком прототипа является относительно низкая эффективность его виброизолирующих свойств, что является следствием фиксированной жесткости и ограниченного демпфирования при воздействии внешних вибрационных нагрузок.
Решаемой технической задачей, представляемой в заявке, является повышение виброизолирующих свойств виброизолятора. В предлагаемом решении параметры жесткости и демпфирования виброизолятора - переменные величины, изменяющиеся в зависимости от динамической нагрузки во всем диапазоне частот внешнего возмущения, чем и достигается поставленная цель.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном решении, содержащем полосу пружинного материала, дополнительно формируют свиток из полосы посредством деформирования ее до цилиндрической формы, образуя свиток, концы которого укладывают друг на друга внахлест до ¾ длины окружности свитка и подвергают термической обработке до необходимой жесткости.
На чертеже представлена конструкция виброизолятора. Он изготавливается из полосы пружинного материала (сталь, бронза, композит и др.), а затем подвергается термообработке для достижения необходимой жесткости.
При разработке виброизолятора для практического применения в конкретной системе виброзащиты объекта параметры заготовки рассчитываются по формуле, связывающей физико-механические свойства материала, геометрию и действующую нагрузку [3]:
где: P - действующая нагрузка в H;
2
E - модуль упругости материала пружины, H/м;
4
J - момент инерции сечения полосы заготовки, м.
Для прямоугольного сечения:
где: B - ширина полосы в м;
H - толщина полосы в м;
Δ - максимальный сдвиг концов полосы свиткового виброизолятора в процессе эксплуатации, м;
R - начальный радиус цилиндра с учетом налагаемых внахлест концов полосы заготовки с заходом, м.
Предлагаемое техническое решение отличается простотой, несложно в изготовлении и эксплуатации, прошло экспериментальное апробирование с положительным результатом.
Работа виброизолятора
При воздействии вибрационной динамической нагрузки на ВО изменяется геометрия виброизолятора в радиальном и тангенциальном направлениях. Происходит дальнейшее, от начального состояния, скручивание полосы пружинного материала в свиток. При этом в зависимости от величины нагрузки плавно меняются его упругодемпфирующие свойства. При возрастании амплитуды колебаний ВО в области резонансных частот увеличивается угол скручивания виброизолятора, что вызывает возрастание его жесткости за счет уменьшения радиуса и утолщения стенки цилиндра. Одновременно возрастает рассеяние энергии колебаний за счет увеличения площади фрикционного контакта. Плавное изменение жесткости виброизолятора, в целом, меняет картину амплитудно-частотной характеристики виброизолируемого объекта. Существенно уменьшается амплитуда резонансного пика, то есть сглаживается амплитудно-частотная характеристика.
Долговечность и надежность предлагаемой конструкции виброизолятора не хуже чем, у пластинчатой пружины.
Источники информации
1. Патент РФ на изобретение №2426920, МПК F16F 1/18, 2011 г.
2. Карпушин В.Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре. M.: «Советское радио», 1971 г., 343 с.
3. Пономарев С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К., Макушин В.М., Малинин Н.Н., Феодосьев В.И. Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 1. М.: Машгиз, 1956 г., 884 с.