Демпфер низкоамплитудных колебаний

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для гашения колебаний различных механических конструкций при условии, когда источник колебаний и гаситель колебаний расположены на значительном удалении друг от друга (например, мостов, двигателей на пилонах крыльев самолетов и т.д.), а также использоваться как самостоятельная демпфирующая опора.
В основном демпферы применяются для гашения колебаний механических конструкций, на которые воздействуют нагрузки, создающие колебания в широких диапазонах частот в условиях малых перемещений точки присоединения демпфера к колеблющейся конструкции.
Известны многочисленные конструкции демпферов механических (с перемещением сыпучих веществ и пружинных), гидравлических, гидромеханических. Их конструкции защищены группой патентов:
- патент RU №. 2464462 С1 от 20.10.2012 ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,
- патент RU №. 2461752 С1 от 20.09.2012 АДАПТИВНЫЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,
- патент RU №. 2427742 С1 от 27.08.2011 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,
- патент RU №. 2427741 С1 от 27.08.2011 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,
- патент RU №. 2427740 С1 от 27.08.2011 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,
- патент RU №. 2324090 С1 от 10.05. 2008 ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,
- патент RU №. 2324089 С1 от 10.05 2008 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00,
- патент RU №. 2135856 С1 от 27.08.1999 ГИДРОДЕМПФЕР, МПК F16F 9/14 F16F 5/00.
Все выше перечисленные демпферы могут применяться только в условиях, когда источник и гаситель колебаний расположены в непосредственной близости друг от друга.
За прототип принимаем механический демпфер низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения патент RU №. 2544046 С2 МПК F16F 7/02 от 05.02.2015 г. Механический демпфер низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения состоит из основания, кольцевой пружины, кольца с нанесенным трибологическим покрытием, вала-эксцентрика, двух регулировочных колец, вала с коническими посадочными местами. Основным недостатком данного устройства является малая величина рабочих нагрузок демпфера, явно недостаточных для работы в реальных условиях.
Задачей и техническим результатом полезной модели является создание демпфера низкоамплитудных колебаний для работы в реальных условиях, когда величина рабочих нагрузок на демпфер и давлений на покрытия на порядок превышают величины, при которых проводились испытания прототипа.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что демпфер низкоамплитудных колебаний, содержащий основание, кольцевую пружину, пару трения, состоящую из кольца с трибологическим покрытием и вала-эксцентрика, дополнительно содержит П-образную тягу, основание выполнено разборным и состоящим из двух полуколец, к нижнему полукольцу прикреплен упругий направляющий элемент, блокирующий поворот П-образной тяги вокруг основания, а вал-эксцентрик и кольцо выполнены с трибологическим покрытием на основной и боковых поверхностях.
На фигуре 1 представлен демпфер низкоамплитудных колебаний
На фигуре 2 изображено разборное основание и упругий направляющий элемент с элементами крепежа.
На фигуре 3 изображен валик для шарнирного соединения полуколец.
На фигуре 4 изображено нижнее полукольцо с крепежной стойкой.
На фигуре 5 изображены упругий направляющий элемент и винт с шайбой.
На фигуре 6 изображена фасонная пружина.
На фигуре 7 изображен вал-эксцентрик.
На фигуре 8 изображено верхнее полукольцо с трибологическим покрытием.
На фигуре 9 изображено нижнее полукольцо с трибологическим покрытием.
На фигуре 10 изображены фасонная пружина, вал-эксцентрик, кольцо с трибологическим покрытием, разборное основание и упругий направляющий элемент с элементами крепежа.
На фигуре 11 изображены крепления для сборки основания, пружины и вала-эксцентрика.
На фигуре 12 изображены вал-эксцентрик, кольцо с трибологическим покрытием, разборное основание и упругий направляющий элемент с элементами крепежа.
На фигуре 13 изображены кольца с наружным трибологическим покрытием.
На фигуре 14 представлен механический демпфер низкоамплитудных колебаний с вращательными парами трения, показаны позиции винтов и шайб.
Демпфер состоит из основания 1 (фигура 1, 2, 4), которое образовано путем шарнирного соединения двух полуколец 2 и 3. На примыкающей к полукольцу 2 крепежной стойке 4 имеется крепежное отверстие к объекту демпфирования или установочной базе объекта демпфирования (фигура 2). Шарнирное соединение полуколец 2 и 3 осуществляется при помощи валика 14 (фигуры 2, 3). Замыкание полуколец в кольцо с внутренним диаметром, соответствующим неподвижной посадке кольца вращательной пары (подшипника) осуществляется при помощи винта 7 и шайбы 13 (фигура 2). Окончательная обработка отверстия в основании 1 под неподвижную посадку кольца вращательной пары осуществляется только после установки винта 7 и шайбы 13. На полукольце 2 при помощи винта 7 установлен упругий направляющий элемент 9 (фигура 5). Внутри отверстия в основании 1 (фигура 12) помещены два полукольца 11, 12, совместно образующие кольцо подшипника вращательной пары. На внутренние цилиндрические поверхности полуколец 12 и их торцы нанесено трибологическое покрытие АСО. При испытаниях данное покрытие показало наилучшие результаты. Внутри кольца подшипника вращательной пары, образованного полукольцами 11, 12, (фигура 8, 9), помещен вал-эксцентрик 10 (фигура 7) цилиндрическая поверхность средней части вала-эксцентрика 10 и полуколец 11, 12 совместно образуют вращательную пару (фигура 12). Посадка вращательной пары скользящая. Предполагается, что в процессе эксплуатации демпфера, по мере приработки покрытия полуколец 11, 12, возможна замена установочной шайбы 13 на более тонкую шайбу для устранения излишнего люфта (фигура 10).
Основание 1 вместе с присоединенными к нему деталями помещено внутри кольцевой фасонной пружины 8 (фигура 6). Один из концов фасонной пружины 8 присоединен шарнирно к основанию 1, а другой конец шарнирно присоединен к кронштейнам на валу-эксцентрике 10. Шарнирное присоединение пружины выполнено при помощи трех валиков 15, с нанесенным покрытием АСО, шести шайб 16 и шести шплинтов 17(фигура 10, 11).
На внешние цилиндрические поверхности вала-эксцентрика 10 одеты два кольца вращательных пар 18 (фигура 12, 13), на их внутренние цилиндрические поверхности и примыкающие к валу-эксцентрику торцы нанесено трибологическое покрытие АСО. Кольца вращательных пар 18 своими наружными посадочными поверхностями неподвижно установлены внутри отверстий П-образной тяги 19 (фигуры 1, 14) с крепежным отверстием к объекту демпфирования на противоположном конце. Неподвижное положение колец вращательных пар 18 в отверстиях П-образной тяги 19 выполнено клеммовыми зажимами с использованием винтов 20 и шайб 21 (фигура 14). Предполагается, что в процессе эксплуатации демпфера, по мере приработки покрытий колец 18, возможна замена установочных шайб 21 на более тонкие шайбы для устранения излишних люфтов. Нижние концы П-образной тяги 19 при помощи болтов 22 и шайб 23 соединены с концами упругого направляющего элемента 9 (фигура 1, 14).
Упругий направляющий элемент 9 внедрен в конструкцию демпфера для предотвращения поворота П-образной тяги 19 вокруг отверстия в основании 1 при работе демпфера - растяжении и сжатии путем приложения нагрузки к его крепежным отверстиям на основании 1 и П-образной тяге 19.
Прочность всех узлов демпфера позволяет использовать его при нагрузках более 100 кН и средних давлениях на поверхностях трения колец вращательных пар больших, чем 50 МПа. При этом демпфер низкоамплитудных колебаний с удалось выполнить более компактным и легким (масса не более 5.2 кг) по сравнению с прототипом.