УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УДАРОВ И ВИБРАЦИЙ
DEVICE FOR PROTECTION AGAINST IMPACTS AND VIBRATIONS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам защиты объектов от действия вибрационных и ударных нагрузок.
Известно устройство защиты (патент РФ №2410583 приоритет от 19.05.2009, «Устройство защиты» авторов Кузьмина Э.Н., Малкова М.В. и др. МПК F16F 3/08, 7/08, опубликовано 27.01.2011, бюл. №3), содержащее упругие элементы, между которыми расположен опорный элемент с отверстием. В отверстии опорного элемента размещены демпфирующая втулка и крепежный элемент, которым устройство защиты крепится к основанию. Между крепежным элементом, упругими элементами и демпфирующей втулкой размещена крепежная втулка с фланцами. На внутренней, обращенной к крепежному элементу поверхности крепежной втулки выполнены кольцевые пазы, в которых размещены дополнительные демпфирующие втулки. Данное устройство является наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению.
Недостатком известного устройства является неэффективность защиты от вибрационных и ударных нагрузок в продольном направлении.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, заключается в значительном снижении уровней вибрационного и ударного воздействия.
Данный технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты от ударов и вибраций, содержащем упругие элементы, расположенный между ними опорный элемент с отверстием, в котором установлена демпфирующая втулка, крепежный элемент, проходящий через отверстия упругих элементов и демпфирующей втулки, и крепежная втулка с фланцами, установленная в отверстии опорного элемента между крепежным элементом, упругими элементами и демпфирующей втулкой, новым является то, что в отверстии опорного элемента между демпфирующей втулкой, упругими элементами и опорным элементом установлена по посадке с натягом дополнительная крепежная втулка с фланцами, на поверхностях, обращенных к опорному элементу, которых закреплены прокладки, при этом крепежная втулка с фланцами установлена с возможностью осевого перемещения.
Дополнительная крепежная втулка устанавливается по посадке с натягом в отверстие опорного элемента (при больших уровнях ускорений одиночного удара она сдвигается относительно опорного элемента, что обеспечивает дополнительное снижение динамичности конструкции). Дополнительное рассеяние энергии обеспечивается за счет сил трения в месте посадки опоры на крепежной втулке, причем рассеяние энергии на трение происходит при значительных уровнях ударных и вибрационных воздействий.
Упругие элементы и демпфирующая втулка обеспечивают защиту в осевом (работа на растяжение-сжатие) и поперечном (работа на сдвиг) направлениях, образуя двухсторонний упор между опор. Для защиты от ударов в конструкции используются прокладки (они закреплены на поверхностях фланцев дополнительной крепежной втулки) и установка дополнительной крепежной втулки на опору по посадке с натягом (при больших уровнях ускорений одиночного удара устройство защиты сдвигается относительно опорного элементы, что обеспечивает дополнительное снижение динамичности конструкции). Все в совокупности снижает уровень вибрационного и ударного воздействия.
Представленные сведения свидетельствуют о достижении при использовании заявляемого изобретения заявленного технического результата: обеспечение снижения уровней вибраций и защита от ударных воздействий, а также, существенное снижение ускорений на защищаемом объекте в диапазоне частот от 850 Гц и выше.
На фиг. 1 представлен вариант реализации устройства защиты от ударов и вибраций. На фиг. 2 и фиг. 3 экспериментальные амплитудно-частотные характеристики при синусоидальной вибрации и одиночном ударе соответственно, где: Д1 - датчик установлен на макете; Д2 - датчик установлен на опоре; Д3 - задающий датчик; точка А - значение на защищаемом объекте (резонансная частота, Гц) при вибрационном воздействии; точка Б - значение на опорном элементе (резонансная частота, Гц) при вибрационном воздействии; точка В - значение на опорном элементе (ускорение, g) при ударном воздействии; точка Г - значение на защищаемом объекте (ускорение, g) при ударном воздействии.
Устройство защиты от ударов и вибраций (фиг. 1) содержит упругие элементы 1 и 2, расположенный между ними опорный элемент 3 с отверстием, крепежный элемент 4, демпфирующую втулку 5, крепежную втулку 6 с фланцами 7 и 8, дополнительную крепежную втулку 9 с фланцами 10 и 11, прокладки 12 и 13, крепежную гайку 14.
В отверстии опорного элемента 3 установлены демпфирующая втулка 5, крепежная втулка 6 с фланцами 7, 8 и дополнительная крепежная втулка 9 с фланцами 10, 11. Крепежный элемент 4 проходит через отверстия упругих элементов 1, 2 и демпфирующей втулки 5. Крепежная втулка 6 с фланцами 7, 8 установлена в отверстии опорного элемента 3 между крепежным элементом 4, упругими элементами 1, 2 и демпфирующей втулкой 5. Дополнительная крепежная втулка 9 с фланцами 10, 11 установлена между демпфирующей втулкой 5, упругими элементами 1, 2 и опорным элементом 3. На обращенных к опорному элементу 3 поверхностях фланцев 10, 11 дополнительной крепежной втулки 9 закреплены прокладки 12 и 13. Крепежная втулка 6 с фланцами 7, 8 установлена с возможностью осевого перемещения.
Крепежная гайка 14 закреплена на крепежной втулке 6 над фланцем 7. При этом крепежная гайка 14 выполнена и установлена таким образом, что образуется зазор между защищаемым объектом 15 и крепежной втулкой 6.
Фланцы 7 и 10 могут быть выполнены в виде крепежных гаек, закрепленных на втулках 6 и 9 соответственно.
Опорный элемент 3 выполнен из алюминиевого сплава Д16; упругие элементы 1, 2 и демпфирующая втулка 5 выполнены из смеси резиновой ИРП-1354 ΗΤΑ; крепежные гайки 7, 10, 14, крепежная втулка 9 с фланцем 11, крепежная втулка 6 с фланцем 8 выполнены из стали 30ХГСА; прокладки 12, 13 выполнены из пенопласта полистирольного плиточного ПС-1-200.
Устройство защиты от ударов и вибраций работает следующим образом.
Предварительно устройство защиты от ударов и вибраций с помощью крепежного элемента 4 закрепляется на защищаемом объекте 15. При этом на защищаемом объекте 15 могут быть закреплены несколько устройств защиты от ударов и вибраций, установленных в соответствующих отверстиях одного опорного элемента 3 (на фиг. 1 не показано).
При действии на защищаемый объект 15 внешней нагрузки, по значению меньшей усилия сдвига крепежной втулки 6 с фланцами 7, 8 относительно крепежного элемента 4, при котором происходит смещение упругого элемента 1, деформируется демпфирующая втулка 5. При дальнейшем увеличении нагрузки происходит сдвиг крепежной втулки 9 с фланцами 9, 10 относительно опорного элемента 3 с деформацией упругих элементов 1, 2. Зазор между защищаемым объектом 15 и крепежной втулкой 6 обеспечивает ход амортизирующей системы и плавное гашение воздействий.
При внешнем воздействии - синусоидальной вибрации с амплитудой ускорения 15 g в диапазоне частот 10-2500 Гц резонансная частота смещается в низкочастотную область и уменьшается амплитуда вибрационного воздействия на 25% (фиг. 2).
При внешнем воздействии - одиночный удар с амплитудой ускорения 1500 g длительностью импульса 1 мс снизилась длительность воздействия на защищаемый объект 15 на 22% (фиг. 3). Данное значение ударного ускорения выбрано исходя из предельного значения стойкости большинства электрорадиоизделий, используемых в бортовой радиоэлектронной аппаратуре.