ВИБРОИЗОЛЯТОР БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ С КОНИЧЕСКИМИ ВТУЛКАМИ
VIBRATION ABSORBER OF LARGE CARRYING CAPACITY WITH TAPERED BUSHES

Изобретение относится к виброизолирующим цельнометаллическим устройствам средней и большой грузоподъемности, способным работать в агрессивной среде, в вакууме, в условиях радиации и повышенной температуре (до 450°С).
Аббревиатура ВВК расшифровывается как виброизолятор с коническими втулками.
Известен виброизолятор большой грузоподъемности (см. Котов А. С. Расчет упругодемпфирующих характеристик виброизоляторов из материала МР// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Самара - 2007), содержащий корпус, две конические упругие втулки из проволочного нетканого материала МР («Металлорезины»), крышку, центральную втулку, стяжной винт с буртиком и крепежные детали - шайбы, прорезные гайки и шплинты. На корпусе, крышке и центральной втулке выполнены небольшие концентрические буртики, по которым центрируются конические втулки из МР и в них создается радиальный натяг. Осевой натяг во втулках из МР создается закручиванием нижней прорезной гайки (если ось виброизолятора вертикальна) до упора крышки в буртик стяжного винта и торца центральной втулки в крышку, и в этом положении гайка шплинтуется. Корпус виброизолятора имеет фланец, которым виброизолятор крепится к основанию. Виброизолируемый объект ставится на крышку и закрепляется шайбой, второй прорезной гайкой и шплинтом.
Виброизолятор может использоваться при пространственном нагружении. Его упругие втулки работают в режиме двустороннего упругогистерезисного упора при нагружении по всем шести степеням свободы. К числу его положительных качеств следует отнести его относительно небольшие габариты и вес, простоту конструкции.
По технической сущности этот виброизолятор наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.
При сборке виброизолятора для создания радиального натяга между коническими втулками из МР и цилиндрическими буртиками деталей виброизолятора, эти детали напрессовываются на втулки, для чего требуется специальная оснастка и значительно усложняется технология сборки виброизолятора.
Поэтому ставится задача упрощения технологии сборки виброизолятора ВВК без снижения его технических характеристик.
Поставленная задача решается тем, что предлагается виброизолятор ВВК большой грузоподъемности, содержащий корпус, две конические упругие втулки из проволочного нетканого материала МР, крышку, центральную втулку, стяжной винт с буртиком и крепежные детали - шайбы, прорезные гайки и шплинты, причем на корпусе, крышке и фланце центральной втулки выполнены небольшие концентрические буртики, по которым центрируются конические втулки из МР и в них создан радиальный натяг, а осевой натяг во втулках из МР создан затяжкой нижней прорезной гайки до упора крышки в буртик стяжного винта и торца центральной втулки в крышку, и корпус виброизолятора имеет фланец, которым виброизолятор крепится к основанию, а виброизолируемый объект ставится на крышку и закрепляется шайбой, второй прорезной гайкой и шплинтом, отличающийся тем, что в свободном состоянии конических втулок из МР наружный диаметр их равен внутреннему диаметру центрирующих буртиков корпуса, крышки и фланца центральной втулки, а диаметр их центрального отверстия равен наружному диаметру внутренних центрирующих буртиков крышки и фланца центральной втулки, и угол конуса конических втулок из МР в этом состоянии определяется в радианах из соотношения
<mrow><mi>ϕ</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>a</mi><mi>r</mi><mi>c</mi><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>D</mi><mi>н</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><msub><mi>ϕ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow><mrow><msub><mi>D</mi><mi>н</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>A</mi><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><msub><mi>ϕ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
н
отв
1
где D - наружный диаметр конических втулок из МР, D - диаметр центрального отверстия конических втулок, φ - угол конуса поверхностей корпуса, крышки и фланца центральной втулки, на которые опираются конические втулки из МР, А - наибольшая величина конического зазора между ответными коническими поверхностями - втулки и детали, на которую она опирается в свободном состоянии втулки, задаваемая из условия предотвращения разрушительных процессов у втулок в местах их контакта с центрирующими буртиками корпуса, крышки и фланца центральной втулки, величину А рекомендуется принимать равной 5…6% от толщины втулки Н, измеренной в вертикальном направлении, а высота центрирующих буртиков выбрана такой, чтобы непосредственно перед созданием натягов по контактным поверхностям конических втулок из МР, в их свободном состоянии, обеспечивалось центрирование втулок по буртикам.
При сборке предлагаемого виброизолятора конические втулки устанавливаются на предназначенные им места, и детали устанавливаются на втулки вручную без применения специальной оснастки, а требуемые осевой и радиальный натяги по контактным поверхностям упругогистерезисных элементов (УГЭ) виброизолятора - упругих конических втулок из МР создаются затяжкой нижней прорезной гайки до упора крышки в буртик стяжного винта и торца центральной втулки в крышку.
Это значительно упрощает сборку предлагаемого виброизолятора.
Предлагаемая конструкция виброизолятора поясняется чертежами. На чертежах виброизолируемый объект, основание, к которому крепится виброизолятор, и крепежные детали, которыми виброизолятор крепится к основанию, изображены тонкой сплошной линией, как «обстановка» на сборочном чертеже.
На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого виброизолятора ВВК.
На фиг.2 изображен вид сверху этого виброизолятора.
На фиг.3 изображен продольный разрез виброизолятора с упругими втулками из МР в свободном состоянии, перед созданием в них радиального и осевого натягов.
Предлагаемый виброизолятор ВВК большой грузоподъемности (см. фиг.1 и 2) содержит корпус 1, две конические упругие втулки 2 из проволочного нетканого материала МР (УГЭ виброизолятора), крышку 3, центральную втулку 4, стяжной винт 5 с буртиком 6 и крепежные детали - шайбы 7, прорезные гайки 8 и шплинты 9. На корпусе 1, крышке 3 и фланце 10 центральной втулки 4 выполнены небольшие концентрические буртики 11, по которым центрируются конические втулки из МР 2. Стяжной винт 2 по буртику 6 центрируется в крышке 3, которая в свою очередь центрируется по центральной втулке 4. По контактным поверхностям конических втулок 2 созданы радиальный и осевой натяг затяжкой нижней прорезной гайки 8 до упора крышки 3 в буртик 6 стяжного винта 5 и торца 12 центральной втулки 4 в крышку 3. Корпус 1 виброизолятора имеет фланец 13, которым виброизолятор крепится к основанию 14 винтами 15, шайбами 16, упругими шайбами 17. Виброизолируемый объект 18 ставится на крышку 3 и закрепляется шайбой 7, второй прорезной гайкой 8 и шплинтом 9.
В свободном состоянии конических втулок 2 из МР (см. фиг.3) наружный диаметр их равен внутреннему диаметру центрирующих буртиков 11 корпуса 1 и крышек 3, а диаметр их центрального отверстия равен наружному диаметру внутренних центрирующих буртиков 11 крышек 3. Угол конуса конических втулок 2 из МР в этом состоянии определяется в радианах из соотношения
<mrow><mi>ϕ</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>a</mi><mi>r</mi><mi>c</mi><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>D</mi><mi>н</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><msub><mi>ϕ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow><mrow><msub><mi>D</mi><mi>н</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>A</mi><mi>t</mi><mi>g</mi><mfrac><mrow><msub><mi>ϕ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
н
oтв
1
где D - наружный диаметр конических втулок 2 из МР, D - диаметр центрального отверстия конических втулок 2, φ - угол конуса поверхностей корпуса 1, крышки 3 и фланца 10 центральной втулки 4, на которые опираются конические втулки 2 из МР, А - наибольшая величина конического зазора между ответными коническими поверхностями - втулки и детали, на которую она опирается в свободном состоянии втулки, задаваемая из условия предотвращения разрушительных процессов у втулок в местах их контакта с центрирующими буртиками 11. Величину А рекомендуется принимать равной 5…6% от толщины втулки Н, измеренной в вертикальном направлении. Высота центрирующих буртиков 11 выбрана такой, чтобы непосредственно перед созданием натягов по контактным поверхностям конических втулок 2 из МР, в их свободном состоянии, обеспечивалось их центрирование по буртикам. Выполнение этого условия исключает возможность смятия краев втулок при создании в них натягов.
Рекомендуемая величина А определена расчетом с использованием результатов экспериментальных исследований прототипа с различными радиальными натягами по втулкам из МР, в результате которых определены для интервала плотностей материала МР, используемых в большегрузных виброизоляторах, величины радиальных натягов, при которых исчезает взаимное проскальзывание витков проволочного материала втулок по боковым контактным поверхностям центрирующих буртиков деталей, что приводит к снижению упругофрикционных характеристик виброизоляторов и появлению усталостных разрывов материала у буртиков.
Выбор величины А в указанных пределах позволяет избежать этих отрицательных процессов и, следовательно, увеличивает ресурс эксплуатации предлагаемых виброизоляторов.
Сборка предлагаемого виброизолятора ВВК проста и подробно не описывается.
При сборке предлагаемого виброизолятора конические втулки 2 устанавливаются на предназначенные им места, и детали устанавливаются на втулки 2 вручную без применения специальной оснастки, а требуемые осевой и радиальный натяги по контактным поверхностям упругогистерезисных элементов (УГЭ) виброизолятора - упругих конических втулок 2 из МР создаются одновременно затяжкой нижней прорезной гайки 8 до упора крышки 3 в буртик 6 стяжного винта 5 и торца 12 центральной втулки 4 в крышку 3. В этом положении гайку 8 контрят шплинтом 9.
Как уже указывалось, преимуществом предлагаемого виброизолятора ВВК большой грузоподъемности по сравнению с прототипом является существенно более простая и дешевая технология их сборки, для выполнения которой не требуется изготовления специальной оснастки для установки конических втулок 2 на предназначенные им места и деталей виброизолятора на эти втулки с требуемым радиальным натягом.