АМОРТИЗАТОР
SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты от вибрации и ударов различного оборудования и объектов.
Уровень техники.
Известен виброизолятор, содержащий эластомерный упругий элемент, в средней части которого помещена обойма, а в центральном отверстии виброизолятора установлена втулка с прижимными шайбами, см. JP 2008255999 (А), F16F 1/36, 15/08.
Указанный виброизолятор имеет следующие недостатки: с помощью этой конструкции виброизолятора невозможно выполнить виброзащиту изделий с небольшой массой и низкочастотным резонансом, так как упругие колебания в виброизоляторе осуществляются в основном только за счет сжатия и выпучивания упругого элемента, но не используются также его изгибные деформации.
Известен также «Амортизатор», патент РФ №2050483, включающий эластомерный упругий элемент, выполненный из двух частей, внешняя поверхность каждой из которых образована цилиндрической поверхностью, переходящей с одной стороны в часть торовой поверхности, а с другой стороны в часть конической поверхности с вершиной конуса, направленной противоположно части торовой поверхности. На конической поверхности каждой части эластомерного упругого элемента выполнены цилиндрические впадины, равномерно расположенные на поверхности конуса, оси которых расположены радиально к оси амортизатора. В центре каждой части эластомерного упругого элемента со стороны конической поверхности выполнена расточка в виде части внутренней торовой поверхности, расположена в них втулка. Амортизатор содержит обойму для крепления амортизатора к основанию, а в обойме, снабженной ребордами, помещены эластомерные упругие элементы.
Однако на повышенных уровнях вибрационных и ударных воздействиях эластомерные упругие элементы амортизатора выскакивают из обоймы и «садятся» на края реборд обоймы, что снижает надежность функционирования. Амортизатор перестает функционировать.
Техническая задача, на достижение которой направлено изобретение, является создание конструкции амортизатора, в которой при одинаковых габаритных размерах значительно повышаются допустимые уровни вибрационных и ударных воздействий и надежность функционирования амортизатора. Кроме этого за счет возможности снижения резонансной частоты амортизатора увеличивается эффективность виброизоляции, в том числе для оборудования с малой весовой нагрузкой.
Сущность изобретения.
Для достижения этого технического результата в амортизатор, содержащий эластомерный упругий элемент, выполненный из двух частей, с внешней поверхностью каждой части эластомерного упругого элемента, образованной цилиндрической поверхностью, переходящей с одной стороны в часть торовой поверхности, а с другой внутренней стороны в коническую поверхность, с вершиной конуса, направленной противоположно торовой части поверхности, с цилиндрическими впадинами, равномерно расположенными на конической поверхности каждой части эластомерного упругого элемента, оси которых расположены радиально к оси амортизатора, с расточкой в виде части внутренней торовой поверхности, выполненной в центре каждой части эластомерного упругого элемента со стороны конической поверхности, расположенную в центральном отверстии эластомерного упругого элемента втулку, обойму для крепления амортизатора к основанию и помещенные в обойме эластомерный упругий элемент из двух частей, в отличие от известного, снабжено втулкой, выполненной с выступом в виде шайбы, с цилиндрической проточкой под шайбой, утолщенной пятой в нижнем торце втулки. На обоих частях упругого элемента амортизатора внешняя и внутренняя поверхности торовой части снабжены кольцевыми выступами трапециевидного профиля, а на вершинах внешних торовых поверхностях образованы круговые плоскости для установки на верхней и нижней сторонах шайбы. При этом в нижнем упругом элементе со стороны круговой плоскости выполнено отверстие диаметром, равным диаметру цилиндрической проточки втулки, на глубину, равную ширине проточки. Обойма выполнена из двух частей в виде стаканов в форме усеченных прямых круговых конусов с центральными отверстиями в каждом дне стакана, принятого за вершину усеченного конуса, а края стаканов - за основания конусов, жестко соединенных друг с другом по их торцевой плоскости. Конические поверхности частей эластомерного упругого элемента обращены в дно стаканов. Один торец втулки выведен через отверстие в дне первого стакана для присоединения к оборудованию, а другой нижний торец втулки обращен в отверстие второго стакана. При этом упругие элементы установлены между шайбой и дном стаканов без клея за счет предварительного поджатия. В средней части амортизатора располагают шайбу, с которой с обеих сторон своими кольцевыми выступами соединены части эластомерного упругого элемента.
Для монтажа амортизатора на основание обойма снабжена фланцами в средней или нижней частях амортизатора.
Таким образом, существенными отличительными признаками изобретения является новая конструкция амортизатора, в которой расположенные составные части эластомерного упругого элемента помещены в замкнутое пространство закрытой обоймы, прижимающей части упругого элемента к шайбе, кольцевые выступы, круговые плоскости и зауженное отверстие на части глубины нижнего упругого элемента, а также цилиндрическая проточка и утолщенная пята на центральной втулке обеспечивают функционирование амортизатора на повышенных уровнях вибрационных и ударных воздействиях, повышают его надежность и долговечность, исключают «выскакивание» упругих элементов из обоймы и «соскакивание» их с втулки, предотвращая намины и повреждения упругих элементов о края шайбы и отверстия в обоймах. За счет возможности снижения частоты резонансных колебаний увеличивается эффективность виброизоляции оборудования. Пространство снизу амортизатора, необходимое для его работы, уменьшается за счет ликвидации хода упругого элемента ниже обоймы.
Перечень фигур:
на фиг.1 представлен продольный разрез амортизатора по оси, выполненный в соответствии с изобретением, в варианте установки крепежного фланца в середине амортизатора;
на фиг.2 представлен вид сверху на амортизатор фиг.1;
на фиг.3 - продольный разрез амортизатора по оси, выполненный в варианте с установкой крепежного фланца внизу амортизатора;
на фиг.4 представлен вид сверху на амортизатор фиг.3;
на фиг.5 изображен продольный разрез эластомерного упругого элемента по оси, выполненный для установки в амортизаторы сверху шайбы, представленными на фиг.1 и 3;
на фиг.6 - вид сверху на эластомерный упругий элемент;
на фиг.7 изображен продольный разрез эластомерного упругого элемента по оси, выполненный для установки в амортизаторы снизу шайбы, представленными на фиг.1 и 3;
на фиг.8 - вид сверху на эластомерный упругий элемент.
Осуществление заявляемого изобретения
Амортизатор, см. фиг.1, 2, содержит обойму, состоящую из двух частей, выполненных в виде стаканов 1 и 2 в форме усеченных прямых круговых конусов с центральными отверстиями 12 в дне стаканов и жестко соединенными друг с другом краями стаканов по торцевой плоскости. На втулке 7 в средней части амортизатора расположена шайба 4, на верхней и нижней поверхностях которой симметрично размещены своими внешними торовыми поверхностями через круговые плоскости и прижаты к ним части эластомерного упругого элемента 3 и 11, конические поверхности 15 которых обращены в дно стаканов 1 и 2.
Стаканам 1 и 2 придана коническая форма для увеличения объема в местах деформации выпучивающихся поверхностей эластомерных упругих элементов 3 и 11 и увеличения пространства для перемещения шайбы 4 в горизонтальном направлении.
Для монтажа амортизатора к основанию на обойме, состоящей из двух стаканов 1 и 2, образованы фланцы 5 и 6, см. фиг.1, 2, 3 и 4.
Один торец втулки 7 в верхней части выведен через отверстие 12 в дне верхнего стакана для присоединения к оборудованию, а другой торец втулки 7 выполнен с цилиндрической проточкой 20 под шайбой 4 на часть длины втулки 7 и утолщенной пятой 8 и обращен в отверстие второго стакана 2.
Втулка 7 с шайбой 4, пятой 8, цилиндрической проточкой 20, резьбовым отверстием 9 и фланцем с лысками 10 выполнены одной деталью. Две части эластомерного упругого элемента 3 и 11 размещены внутри частей обоймы 1 и 2. Цилиндрическая проточка 20 на втулке 7 и помещенная в нее зауженная часть 21 центрального отверстия 14 упругого элемента 11 препятствует соскакиванию упругого элемента 11 с втулки 7, а пята 8 на втулке 7 ограничивает перемещение упругого элемента 11 на втулке.
Торец втулки 7 с резьбовым отверстием 9 и фланцем с лысками 10 под гаечный ключ выходит через отверстие 12 в дне стакана 1 и служит для монтажа оборудования на амортизатор. Отверстие в дне другого стакана 2 исключает соударение пяты 8 о дно этого стакана 2 при перемещении втулки 7 вниз.
Каждая часть эластомерного упругого элемента 3 и 11 выполнена с центральным отверстием 14, торцевой конической поверхностью 15, на которой равномерно расположены цилиндрические впадины 16, оси которых расположены радиально к оси амортизатора, боковой цилиндрической поверхностью 18, переходящей в тороидальную образующую 19, при этом на торцевой конической поверхности 15 выполнена тороидальная расточка 17, см. фиг.5, 6, 7, 8.
В центральном отверстии 14 упругого элемента 11 со стороны круговой плоскости 22 отверстие 21 выполнено зауженным на часть глубины отверстия 14 с диаметром, равным диаметру проточки на втулке 7.
На внутренней 17 и внешней 18 тороидальной поверхности упругого элемента образованы соответственно кольцевые выступы 23 и 24 трапециевидного профиля.
Части эластомерного упругого элемента 3 и 11 своими отверстиями 14 и 21 помещаются на цилиндрической части втулки 7 с небольшим натягом, см. фиг.1, 3, 5 и 7. При этом торовые поверхности 19 через круговые плоскости 22 упругих элементов 3 и 11 прижимаются к шайбе 4, а конические поверхности 15 упираются в дно стаканов 1 и 2. Упругие элементы 3 и 11 устанавливаются между шайбой 4 и дном стаканов 1 и 2 без клея за счет предварительного поджатия.
На фиг.3 и 4 показан заявляемый амортизатор, но с расположением крепежного фланца 6 внизу амортизатора в плоскости дна конического стакана 2.
Амортизатор также содержит две части эластомерного упругого элемента 3 и 11, шайбу 4, втулку 7, обойму из двух частей 1 и 2 жестко соединенных друг с другом в средней части амортизатора, например, скобой 13.
При этом части эластомерного упругого элемента 3 и 11 находятся в замкнутом пространстве между поверхностями стаканов 1 и 2 и шайбой 4, что исключает их выпадение из этого пространства и сохраняет эффект демпфирования за счет постоянного контакта упругих элементов о поверхности обоймы при повышенных уровнях вибрационных и ударных воздействиях. Новая конструкция амортизатора, в которой кольцевые выступы 23 и 24, круговые плоскости 22 и зауженное отверстие 2 на части глубины нижнего упругого элемента, а также цилиндрическая проточка 20 и утолщенная пята 8 на центральной втулке 7 обеспечивают функционирование амортизатора на повышенных уровнях вибрационных и ударных воздействиях, повышают его надежность и долговечность, исключают «выскакивание» упругих элементов из обоймы и «соскакивание» их с втулки, предотвращая намины и повреждения упругих элементов о края шайбы и отверстия в обоймах. За счет возможности снижения частоты резонансных колебаний увеличивается эффективность виброизоляции оборудования. Уменьшается пространство для монтажа амортизатора за счет ликвидации хода упругого элемента вниз от обоймы.
Таким образом, существенными отличительными признаками изобретения и конструктивными элементами прототипа полностью обеспечивается техническое решение, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение.
Работа амортизатора
0
0
В резонансной области частот (до 1,5-2,0 f, где f - резонансная частота амортизатора под весовой нагрузкой) упругие элементы амортизатора 3 и 11 испытывают максимальные деформации, при которых шайба 4 сдавливает полусферу частей упругого элемента 3 или 11 и каждая внутренняя тороидальная поверхность 17 стремиться прижаться к дну обоймы двух частей 2 или 1. При этом кольцевые выступы 23, расширяясь в диаметре, ложатся на дно частей обоймы, препятствуют дальнейшей деформации упругого элемента, демпфируют прижатие упругого элемента к дну обоймы и исключают намины и повреждения тороидальной поверхности 19 упругого элемента 3 и 11 о края отверстия 12 в дне частей обоймы 1 и 2.
Аналогичный эффект происходит при горизонтальной деформации упругого элемента, где кольцевые выступы 24 на внешней тороидальной поверхности 19, кроме того, предохраняют от соударения шайбы 4 о внутреннюю поверхность обоймы 1 и 2.
При сдавливании упругого элемента 3 и 11 шайбой 4 круговая плоскость 22 сохраняет целостность внешней тороидальной поверхности 19.
Деформация упругого элемента вдоль оси амортизатора сопровождается расширением центрального отверстия 14 со стороны внутренней тороидальной поверхности 17 и сжатием отверстия 21 со стороны круговой плоскости 22. На этом эффекте основано удержание упругого элемента 11 в цилиндрической проточке 20 на втулке 7.
В зарезонансном диапазоне частот вибрационные и ударные нагрузки, действующие на обойму 1 и 2, гасятся в упругих элементах 3 и 11. Упругие элементы работают как на сжатие, так и на изгиб, что позволяет при небольших массах упругих элементов обеспечивать большие деформации и повысить эффективность виброизоляции за счет выполнения амортизации с резонансом на более низких частотах, в том числе для виброзащиты изделий с небольшой массой.
Резонансные колебания в амортизаторе снижаются за счет внутренних потерь в эластомере 3 и 11, трения упругих элементов о втулку 7 и внутренней поверхности стаканов 1 и 2 и шайбу 4. Расчетные геометрические размеры упругих элементов 3 и 11 обеспечивают резонансную частоту амортизатора в широком диапазоне частот, в том числе низкочастотную при заданной весовой нагрузке оборудования, что повышает эффективность виброизоляции амортизатора.