ВИБРОИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к виброзащитным системам, и может использоваться в любых отраслях техники, где требуется защита от ударных и вибрационных нагрузок.
Известен виброизолятор, состоящий из двух выполненных из нетканого проволочного материала элементов конусообразной формы, сложенных основаниями, причем основания жестко соединены между собой по периметру посредством сшивки проволокой (а.с. СССР №191280, МПК F06F 16/10. Амортизатор. В.Н.Бузицкий, В.А.Першин, А.Д.Пичугин, А.М.Сойфер, Б.В.Галь / Заявл. 24.10.62, опубл. 14.01.67, Бюл. №3).
Недостатком виброизолятора являются низкие противоударные свойства при воздействии больших ударных нагрузок. Так как у указанного виброизолятора нет противоударного устройства (см. схему виброизолятора в статье В.Н.Бузицкого и А.М.Сойфера «Цельнометаллические упругодемпфирующие элементы, их изготовление и применение». Сб. «Вибрационная прочность и надежность авиационных двигателей», труды КуАИ, Куйбышев, 1965, с.262), при исчерпании рабочего хода происходит удар по поверхностям шляпок крепежных болтов, сопровождающийся резким увеличением ускорений объекта виброзащиты (электронного прибора, агрегата). Это может привести к выходу его из строя за счет механических поломок компонентов - радиодеталей, соединительных проводников, кабелей, плунжеров и т.д.
Известен виброизолятор, в котором для улучшения противоударных свойств, вокруг шляпки одного из крепежных болтов установлено противоударное устройство в виде подушки из опрессованного проволочного материала МР (см. книгу «Конструирование рабочих органов машин и оборудования из упругопористого материала МР: Учеб.-справ. пособие. Часть 2 / Д.Е.Чегодаев, О.П.Мулюкин, Е.В.Колтыгин. - НПЦ «Авиатор»: Самара, 1994, с.15). Данная конструкция принята в качестве прототипа.
Данный виброизолятор имеет лучшие по сравнению с аналогом противоударные характеристики, которые, тем не менее, на некоторых режимах эксплуатации, являются недостаточными вследствие малого рабочего хода виброизолятора, уменьшенного за счет размещения проивоударной подушки.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является повышение эффективности виброизолятора при повышенных ударных нагрузках за счет увеличения рабочего хода и существенного (в 4-5 раз) увеличения площади ударного контакта упругодемпфирующих элементов виброизолятора.
Технический результат достигается тем, что в виброизоляторе, состоящем из двух выполненных из нетканого проволочного материала элементов конусообразной формы, сложенных основаниями и жестко соединенных по периметру оснований посредством сшивки проволокой, двух крепежных болтов со шляпками, гайками и профилированными шайбами, установленными оппозитно и соосно друг другу в отверстиях при вершинах конусообразных элементов, в отверстиях для установки крепежных болтов выполнены дополнительные проточки, в которые утоплены шляпки крепежных болтов, причем глубина проточек в отверстиях конусообразных элементов в 1,5…2,0 раза больше высоты шляпок крепежных болтов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показана конструкция виброизолятора в разрезе;
на фиг.2 изображено состояние виброизолятора в поджатом виде, когда внутренние поверхности конусных упругих элементов под действием осевой нагрузки приходят в соприкосновение и часть материала начинает работать на сжатие;
на фиг.3 показана характеристика предлагаемой конструкции виброизолятора.
1
2
1
2
1
2
Виброизолятор (фиг.1) состоит из двух выполненных из опрессованного (тканого или нетканого) проволочного материала элементов 1 и 2 конусообразной или колоколообразной формы. Элементы 1 и 2 своими основаниями жестко связаны друг с другом, например, с помощью сшивки проволокой 3. В вершинах каждого из двух конусообразных или колоколообразных элементов 1 и 2 выполнены ступенчатые цилиндрические отверстия 4 (4а и 4б). Отверстия 4а большего диаметра (D) выполнены со стороны оснований упругих элементов 1 и 2, а отверстия 4б меньшего диаметра (D) - со стороны вершин конусов. В ступенчатых отверстиях 4а и 4б оппозитно и соосно друг другу установлены крепежные болты 5, имеющие шляпки 6, резьбовые части 7, квадратные головки 8 и отверстия 9 для крепления контровочной проволоки. При этом шляпки болтов 6 утоплены в цилиндрических отверстиях 4а бóльшего диаметра (D), тела болтов 7 - в отверстиях 4б меньшего диаметра (D). Глубина канавки h в отверстиях 4а большего диаметра выполнена приблизительно в 1,5…2,0 раза больше толщины h шляпки 6 болтов 5. Благодаря такому исполнению ход виброизолятора увеличивается на величину
1
2
ΔH=2(h-h)
и становится равным
H*=H+ΔH,
где Н - расстояние между донышками куполообразных элементов в свободном (ненагруженном) состоянии (см. рис.1).
На вершинах куполообразных элементов 1 и 2 соосно с отверстиями 4а и 4б с двух сторон установлены профилированные шайбы 11, стянутые попарно в единое целое с болтами 5 и упругими элементами 1, 2 гайками 10. Профилированные шайбы 10 служат, с одной стороны, для предотвращения повреждения элементов 1 и 2 при заворачивании гаек 10, а, с другой стороны, для передачи распределенных усилий 12 со стороны указанных шайб 11 на материал упругих элементов 1 и 2 при исчерпании свободного рабочего хода (фиг.2). После соприкосновения поверхностей А и В (фиг.1 и 2), материал МР под профилированными шайбами 11 начинает работать на сжатие и выполняет функцию противоударного упругодемпфирующего устройства с плавным изменением жесткости (фиг.3).
Размещение шляпок крепежных болтов 5 в глубине канавок отверстий 4а существенно упрощает конструкцию виброизолятора, увеличивает его рабочий ход и обеспечивает высокие противоударные характеристики за счет работы материала упругих элементов на сжатие при исчерпании рабочего хода.
Работа устройства осуществляется следующим образом. При воздействии вибрационной и ударной нагрузки на виброизолятор, упругие колоколообразные элементы 1 и 2 деформируются. Материал МР, из которого выполнены упругие элементы 1 и 2 в разных их частях испытывают разные виды деформации - у сшитых проволокой оснований, - в основном, растяжение или сжатие, в средней части упругих элементов, - изгиб, в районах, примыкающих к вершинам колоколов, - сдвиг и сжатие. При этом контактирующие между собой опрессованные проволочные спирали, деформируясь, проскальзывают друг относительно друга, рассеивая энергию трения в окружающее пространство. За счет этого снижается энергия колебаний и ударов, приходящая на изолируемый полезный груз, установленный на виброизоляторах. Как только внутренние поверхности колоколообразных упругих элементов А и В (фиг.1 и 2) сблизятся друг с другом, усилия с профилированных шайб 11 начнут деформировать материал упругих элементов, расположенный под ними, который начнет выполнять функцию противоударного устройства. Деформационная характеристика виброизолятора начнет плавно увеличивать свою жесткость, как показано на фиг.3. При этом профилем шайб 11 совместно с предварительным натягом, осуществляемым при затяжке гаек 10 моментным ключом, и величиной плотности материала МР, регулируемой массой спирали и давлением прессования элементов в прессформах, можно обеспечить практически любую, необходимую для практики, форму нагрузочной характеристики виброизолятора.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемой полезной модели.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом "изобретении", изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "Новизна".
Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию "Изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения. Были найдены и изучены авторские свидетельства и патенты СССР №№513188, 947516, 1232874, 1257313, 1281781, 1608382, а также патент Франции №2190217, патент США №3844545.
Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».
Критерий «Промышленная применимость» подтверждается тем, что предлагаемое изобретение может быть использовано в транспортном машиностроении, легкой промышленности, других отраслях техники и осуществлено с помощью известных и описанных в заявке средств. Теоретическое исследование, выполненное авторами по разработанным авторами методикам (см. статью Ю.К.Пономарева, А.М.Уланова и др. «Расчет виброизоляторов сложной формы из материала МР с использованием эквивалентного модуля упругости». В сб. «Новые материалы и технологии в машиностроении», материалы международной интернет - конференции в г.Брянске, изд-во БГТУ, 2003 г. с.69-73.), показало, что с помощью перечисленных в заявке параметров, описывающих свойства виброизолятора, можно обеспечить необходимую в работе характеристику, в том числе при высоком уровне ударных нагрузок. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата - обеспечение повышенной эффективности виброизолятора при ударных нагрузках за счет увеличения рабочего хода и существенного (в 4-5 раз) увеличения площади ударного контакта упругодемпфирующих элементов виброизолятора.