ВИБРОИЗОЛЯТОР С УПРУГОДЕМПФИРУЮЩИМИ СТЕРЖНЕВЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
VIBRATION ISOLATOR WITH ELASTIC DAMPING AXIAL ELEMENTS

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для эффективной пространственной виброизоляции различных объектов, в частности для виброизоляции сейсмостойких строительных сооружений, а также для подмоторных рам авиационных двигателей, амортизаторов кресел транспортных средств, в вибропитателях автоматических загрузочных устройств и т.п.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является виброизолятор с упругодемпфирующими стержневыми элементами, который содержит два соосно расположенных кольца и, соответственно, по меньшей мере, один ряд упругих стержней, размещенных между соседними кольцами вокруг одной воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности и под углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности и соединенных своими концами с обращенными друг к другу торцевыми част ми колец таким образом, что одноименные концы упругих стержней расположены на одной окружности, при этом в ряду упругие стержни расположены под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности или под разными углами к указанной образующей, причем упругие стержни соединены с кольцами с образованием монолитной единой детали, выполненной из армированного композитного материала, а при наличии в нем более двух соосно расположенных колец каждый ряд упругих стержней расположен между соответствующими соседними кольцами таким образом, что обращенные друг к другу концы упругих стержней двух соседних рядов присоединены к противолежащим торцевым поверхностям расположенного между ними промежуточного кольца, по патенту РФ №2266442 (прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокое демпфирование в резонансных режимах работы.
Технический результат - повышение демпфирования в резонансных режимах работы.
Это достигается тем, что в виброизоляторе с упругодемпфирующими стержневыми элементами, содержащий, по меньшей мере, два соосно расположенных кольца и, соответственно, по меньшей мере, один ряд упругих стержней, размещенных между соседними кольцами вокруг одной воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности и под углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности и соединенных своими концами с обращенными друг к другу торцевыми част ми колец таким образом, что одноименные концы упругих стержней расположены на одной окружности, при этом в ряду упругие стержни расположены под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности или под разными углами к указанной образующей, причем упругие стержни соединены с кольцами с образованием монолитной единой детали, выполненной из армированного композитного материала, а при наличии в нем более двух соосно расположенных колец каждый ряд упругих стержней расположен между соответствующими соседними кольцами таким образом, что обращенные друг к другу концы упругих стержней двух соседних рядов присоединены к противолежащим торцевым поверхностям расположенного между ними промежуточного кольца, соосно кольцам посредством, по крайней мере трех, упругодемпфирующих стержневых элементов, осесимметрично кольцам закреплено упругодемпфирующее устройство, расположенное внутри каждого из колец для восприятия и гашения крутильных колебаний, выполненное в виде торсиона или комбинированной пружины, состоящей из двух частей с витками, направленными навстречу друг другу и взаимодействующими с образованием эффекта демпфера сухого трения.
На фиг. 1-3 изображены варианты виброизоляторов с двумя и тремя соосно расположенными кольцами, соединенными стержнями, внутри которых соосно закреплено упругодемпфирующее устройство.
На фиг. 1 и 2 показан виброизолятор с упругодемпфирующими стержневыми элементами, который содержит два соосно расположенных кольца 1 и 2 и один ряд 3 упругодемпфирующих стержней 4. Стержни 4 расположены между кольцами 1 и 2 на одной воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности и под углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности (под углом к оси виброизолятора). Своими концами стержни 4 соединены с обращенными друг к другу торцевыми частями 5 и 6 колец 1 и 2 таким образом, что одноименные концы стержней расположены на торцевых частях колец по одной окружности. В каждом ряду 3 стержни 4 могут быть расположены или под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности (под одинаковым углом к оси виброизолятора), или под разными углами к указанной образующей (под разными углами к оси виброизолятора). Стержни 4 и кольца 1 и 2 представляют собой единую деталь, выполненную из углепластика или органопластика.
На фиг. 3 показан виброизолятор, содержащий три соосно расположенных кольца 1, 2 и 9 и два ряда упругих стержней 4. Каждый ряд упругих стержней 4 расположен между соответствующими соседними кольцами 1, 2 и 2, 9 таким образом, что обращенные друг к другу концы стержней 4 двух соседних рядов присоединены к противолежащим торцевым поверхностям расположенного между ними среднего промежуточного кольца 9.
Соосно кольцам 1, 2, 9 посредством, по крайней мере трех, упругодемпфирующих стержневых элементов 8, осесимметрично кольцам 1, 2, 9 закреплено упругодемпфирующее устройство 7, расположенное внутри каждого из колец для восприятия и гашения крутильных колебаний, выполненное в виде торсиона или комбинированной пружины, состоящей из двух частей с витками, направленными навстречу друг другу и взаимодействующими с образованием эффекта демпфера сухого трения.
Кольца могут иметь одинаковый диаметр (фиг. 1, 2 и 3). Возможно выполнение виброизолятора, при котором диаметр, по меньшей мере, одного кольца превышает диаметр остальных колец. Угол наклона стержней к образующей воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности составляет более 5°. Соотношение минимального линейного размера стержня 4 к его длине может составлять от 0,05:1 до 0,17:1.
В пределах, по меньшей мере, одного ряда стержни 4 могут быть выполнены прямолинейными (фиг. 2, 3) или изогнутыми по винтовой линии (фиг. 1). Возможен вариант, когда при наличии нескольких рядов стержней стержни одних рядов (ряда) выполнены прямолинейными, а стержни других рядов (ряда) выполнены изогнутыми по винтовой линии при упорядоченном или неупорядоченном чередовании таких рядов. Стержни 4 могут иметь в сечении круглую или прямоугольную, в частности квадратную, или овальную форму.
Виброизолятор с упругодемпфирующими стержневыми элементами работает следующим образом.
При приложении нагрузки вдоль оси виброизолятора происходит упругий изгиб стержней 4 и их закрутка. При этом расстояние между верхним и нижним кольцами уменьшается и происходит осадка виброизолятора. Часть энергии рассеивается и на основание сооружения передается только часть возбуждающей силы. Величина осадки зависит от угла наклона стержней, их количества и диаметра виброизолятора.
Для таких случаев, когда возмущающая нагрузка действует по нескольким осям и имеет при этом крутящую составляющую, можно применять виброизолятор с тремя кольцами 1, 2 и промежуточным кольцом 9 (фиг. 3). В зависимости от конкретной комбинации возбуждающих нагрузок стержни направляют различным образом, а также наматывают на них дополнительные промежуточные кольца в виде бандажей (на чертеже не показано) для восприятия и гашения крутильных колебаний.