ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению изделий из упругодемпфирующего пористого материала для виброзащиты динамически нагруженных объектов, которые могут быть использованы на железнодорожном и автомобильном транспорте, в строительно-дорожном оборудовании, подъемно-позиционирующих механизмах и других наземных транспортных системах и средствах.
Известен виброизолятор типа ДКМ (двойной колокольчик модифицированный), выполненный в виде двух колоколообразных элементов («колокольчиков»), изготовленных путем прессования из проволочного материала «металлорезина» (МР), армированного проволочным жгутом, обмотанным растянутой проволочной спиралью, установленных друг на друга основаниями, жестко скрепленных по периферии сшивкой из стальной проволоки. На колокольчиках закреплены болты, на которых установлены спрофилированные ограничительные шайбы и гайки, на одном из болтов могут быть установлены противоударные подушки из материала MP, а внутри и снаружи каждого колокольчика могут быть установлены по две конические пружины, закрепленные в вершинах конусов болтами, причем наружные пружины опираются большими диаметрами на колокольчики, а внутренние - на противоударную подушку из материала MP (см. Лазуткин Г.В., Антипов В.А., Рябков А.Л. Совершенствование конструкций и методов расчета виброизоляторов на основе проволочного волокнового материала. - Самара: СамГУПС, 2008. - 200 с.).
Недостатками этого виброизолятора являются большая разница между характеристиками на сжатие и растяжение, так как конические пружины в нем работают только на сжатие и то, что изготовление и сборка виброизолятора производятся с большими затратами ручного труда, связанными, в частности, со сшивкой «колокольчиков» и существенным ухудшением прочности готового изделия по той же причине.
Известен цельнометаллический виброизолятор «пустотелый голыш» и способ его изготовления. Виброизолятор содержит пустотелый упругогистерезисный элемент из проволочного материала металлорезина и крепежные детали, закрепленные в его ценнтральных отверстиях с помощью профильных шайб-ограничителей и гаек. Крепежные детали по одному варианту выполнены в виде двух болтов, причем в одном из болтов выполнено сквозное центральное отверстие. По другому варианту - в виде болта и втулки со сквозным резьбовым отверстием и фланцем. В резьбовое отверстие ввинчена шпилька. По третьему варианту - в виде двух таких втулок с ввинченными в них шпильками. Виброизолятор по второму варианту дополнительно армирован жгутом из пучка прямых проволок, обмотанных проволочной спиралью, растянутой с постоянным шагом. Способ изготовления виброизолятора заключается в следующем. На герметично закрытый матерчатый мешок, плотно набитый песком, устанавливают крепежные детали. Наматывая растянутую проволочную спираль, формируют шаровидную заготовку. Изготавливают упругогистерезисный элемент прессованием сначала в радиальных направлениях, а затем в осевом. Закрепляют болты. Делают отверстия в матерчатом мешке и высыпают песок. Матерчатую оболочку удаляют или сжигают, или оставляют в виброизоляторе. Ввинчивают шпильки и закрепляют их. (Патент РФ №2534850, МПК F16F 3/08, F16F 1/362, авторы: Эскин И.Д., Безводин В.А., Ермаков А.И., Паровай Ф.В., опубл. 10.12.2014. Бюл. №34).
К недостаткам этого виброизолятора и технологии его изготовления следует отнести низкую для большегрузных объектов несущую способность виброизолятора, а также недостаточный ресурс из-за полного восприятия упругогистерезисным элементом виброизолятора динамической нагрузки в процессе эксплуатации, недостаточные противоударные свойства. Кроме того, в процессе формирования заготовки для прессования путем наматывания проволочной спирали на мешок с песком происходит постоянное пластическое деформирование заготовки из-за текучести песка, в результате чего нарушается форма заготовки, плотность ее обмотки, толщина стенок обмотки и т.п., что, в конечном счете, приводит к не учитываемому изменению формы и упругогистерезисных свойств готового изделия и больших трудозатрат. Кроме того, существенно ограничен спектр форм готового изделия и его внутренних полостей из-за присутствия в технологическом процессе изначальной формы мешка с песком.
Этот виброизолятор выбран прототипом предполагаемого изобретения.
Техническим результатом является увеличение несущей способности готового изделия, разгрузка упругогистерезисного элемента виброизолятора в процессе его эксплуатации, повышение работоспособности виброизолятора при ударном нагружении, а также обеспечение прочности, неизменности формы и упругогистерезисных характеристик виброизолятора при его серийном производстве.
Технический результат достигается тем, что цельнометаллический виброизолятор содержит пустотелый упругогистерезисный элемент из проволочного материала металлорезина и крепежные болты, закрепленные в его центральных отверстиях с помощью профильных шайб-ограничителей и гаек, причем в крепежных болтах выполнены сквозные центральные отверстия, согласно полезной модели в пустотелом упругогистерезисном элементе с внутренней его стороны по горизонтальной плоскости выполнено углубление, головки крепежных болтов выполнены шарообразной формы и в них выполнены цилиндрические пазы, в которых дополнительно установлена пара конических пружин, у которых диаметр основания больше диаметра вершины, причем они опираются большими диаметрами в противоударную подушку, которая выполнена из металорезины двояковыпуклой формы со сквозным центральным отверстием и большим своим диаметром зафиксирована в углублении упругогистерезисного элемента, причем пружины и противоударная подушка размещены во внутренней замкнутой полости виброизолятора, образованной поверхностью вращения, эквидистантной по форме внешнему контуру готового изделия.
Выполнение упругогистерезисного элемента пустотелым с углублением, с установкой пары конических пружин, которые опираются в противоударную подушку двояковыпуклой формы, позволяет повысить несущую способность, разгрузку упругистерезиисного элемента, повысить работоспособность, обеспечить прочность, неизменность формы.
На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого цельнометаллического виброизолятора.
Цельнометаллический виброизолятор (см. фиг. 1) содержит упругогистерезисный элемент 1, пустотелые крепежные болты со сферическими головками 2, профильные шайбы-ограничители 3 и гаек 4, сквозные отверстия 5, на концах болтов выработки для фиксации болтов 6, в сферических головках болтов с цилиндрическими карманами 7, конические пружины 8, противоядерная подушка из материала металлорезина 9, центральное сквозное отверстие 10.
Впадины 11 в упругогистерезисном элементе.
Цельнометаллический виброизолятор работает следующим образом.
Вибрационная нагрузка циклически деформирует виброизолятор. При этом за счет работы сил трения, реализующейся при проскальзывании проволочек внутри упругогистерезисного элемента друг относительно друга, рассеивается энергия вибрации, а излишнее тепло отводится, например, продувкой воздуха через сквозные отверстия 5 в болтах 2. Предварительно поджатые перед установкой в форму для литья конические пружины 8 воспринимают весовую нагрузку от виброизолируемого объекта, разгружая тем самым упругогистерезисный элемент 1 и увеличивая его ресурс. Кроме того, пружины 8 частично разгружают упругогистерезисный элемент 1 и в процессе восприятия виброизолятором динамической нагрузки за счет их параллельной с упругогистерезисным элементом 1 установки, что существенно улучшает прочностные характеристики виброизолятора и также увеличивает его ресурс. При воздействии на виброизолятор ударной нагрузки за счет упругой деформации пружин 8 и упругогистерезисного элемента 1 осевой зазор виброизолятора полностью выбивается и вступает в работу противоударная подушка 9 из материала металлорезина двояковыпуклой формы, зафиксированной во впадине 11, с центральным отверстием 10, и профильные шайбы-ограничители 3, зафиксированными гайками 4, накрученными на болты 6. Кроме того, последовательно с ними работают на сжатие (а не на изгиб!) отдельные участки упругогистерезисного элемента 1. Суммарная энергоемкость такой системы последовательно установленных элементов весьма велика, что позволяет эффективно воспринимать виброизолятором ударную нагрузку. Для предотвращения осевого смещения конических пружин 8 при установке их в форму для литья, а также при полной выборке виброизолятором осевого зазора (при ударном нагружении виброизолятора) в головках болтов 2 предусмотрены цилиндрические пазы 7, фиксирующие пружины от бокового смещения.
Предлагаемый цельнометаллический виброизолятор позволяет улучшить характеристики при пространственном нагружении, обладает большим ресурсом, и улучшены прочностные свойства, повышена несущая способность, улучшены противоударные и массогабаритные характеристики, сокращены трудоресурсы.