АМОРТИЗАТОР
SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к средствам гашения вибраций и ударов и может быть использовано для виброизоляции навигационных приборов в авиационной и ракетной технике.
Известен кольцевой цельнометаллический виброизолятор, содержащий элемент из упругодемпфирующего материала, две диаметрально расположенные на элементе разъемные обоймы, служащие для крепления виброизолятора к основанию и изолируемому объекту. Упругий элемент выполнен в виде замкнутого контура тора Мебиуса [1].
Недостатком аналога является низкая собственная прочность упругодемпфирующих элементов вследствие того, что при прессовании материала происходит существенное деформирование проволочек спирали о торцевые поверхности гофрированных пластин.
Известен также амортизатор с упругодемпфирующими элементами, состоящий из наружной рамы и вывешенной внутри нее платформы для объекта защиты, отличающийся тем, что, с целью обеспечения эффективного совмещения центра масс объекта и центра жесткости амортизационных элементов, несущие тросы протянуты вдоль сторон платформы, концы которых заведены через сегменты на штанги, расположенные по всей длине вдоль наружных стенок, а концы самих штанг соединены с упругими плечами торсионов, обеспечивающих натяг тросов и упругую деформацию при ударном воздействии [2].
Недостатком является то, что амортизатор не защищает от перекрестных перегрузок.
Наиболее близким к заявляемому может служить амортизатор, содержащий обойму, крышку и шток, обойма и шток соединены между собой упругим пластинчатым элементом [3].
Недостатками такого амортизатора являются однонаправленная жесткость и однонаправленный коэффициент потерь. В поперечных направлениях жесткость известного амортизатора является бесконечно большой, что при случайном характере вибрационной или ударной нагрузки приводит к выходу из строя защищаемых объектов.
Решаемая задача - исключение выхода из строя защищаемых объектов.
Технический результат - повышение амортизирующих свойств.
Для достижения технического результата в амортизаторе, содержащем обойму, крышку и шток, в котором обойма и шток соединены между собой упругим пластинчатым элементом, пластинчатый элемент выполнен в виде пакета из подвижных и неподвижных упругих пластин из одинакового материла и одинаковых по толщине, число неподвижных пластин выполнено на одну больше, в плане подвижные и неподвижные пластины могут иметь любую произвольную форму, причем размер подвижных пластин выполняется меньше, чем у неподвижных на величину заданного хода в боковом направлении, пакет пластин размещен в полости обоймы, закрываемой с одной стороны жестко соединяемой с обоймой крышкой, а с другой стороны полость обоймы имеет глухое дно, зазор между подвижными и неподвижными пластинами выбран посредством поджатия крышкой, подвижные и неподвижные пластины расположены поочередно, неподвижные пластины и крышка имеют в центре отверстия для установки штока, подвижные пластины по центру жестко соединены со штоком, а неподвижные пластины по внешним кромкам соединены с обоймой по скользящей посадке.
При действии вибрационной или ударной нагрузки упругий пакет пластин деформируется. При действии осевой или ударной нагрузки по оси Y упругие подвижные пластины воздействуют на аналогичные неподвижные, при этом те и другие пластины изгибаются и одновременно скользят относительно друг друга. Изгиб обеспечивает жесткость амортизатору, а скольжение с трением - коэффициент гистерезисных потерь.
На фигуре 1 приведено устройство амортизатора, в состав которого входят следующие детали: 1 - обойма; 2 - неподвижная упругая пластина; 3 - шток; 4 - подвижная упругая пластина; 5 - крышка. В обойме 1 выполнена внутренняя полость для установки пакета пластин. Подвижные и неподвижные упругие пластины пакета выполнены из одинакового материала и одинаковы по толщине, число неподвижных пластин на одну больше. В плане подвижные и неподвижные пластины могут иметь любую произвольную форму. Обойма 1 имеет с одной стороны глухое дно, а с другой закрывается крышкой на винтах и обеспечивает возможность поджатия пакета пластин. Неподвижные пластины 2 по внешним кромкам соединены с обоймой 1 по скользящей посадке. Подвижные пластины 4 по центру жестко соединены со штоком 3. Подвижные и неподвижные пластины расположены в пакете поочередно. Для соединения амортизатора с основанием объекта обойма 1 имеет фланец с отверстиями, а для соединения с виброзащищаемым прибором на внешнем конце штока также выполнено отверстие.
Амортизатор работает следующим образом. В исходном состоянии без движения деформации упругого пакета пластин не происходит. Изменения температуры также не приводят к перемещениям штока 3, поскольку неподвижных пластин 2 выполнено на одну больше и деформации подвижных пластин 4 полностью компенсируются перемещениями неподвижных.
Для достижения необходимой виброзащиты приборного блока система с амортизаторами должна отвечать трем требованиям: 1 - иметь резонанс в заданной точке амплитудно-частотной характеристики; 2 - заданную величину резонансного пика; 3 - заданный спад амплитудно-частотной характеристики выше рабочих частот. Резонансная частота системы с амортизаторами, как фильтра нижних частот, определяется следующей зависимостью:
рез
у
где ω - резонансная частота системы с амортизаторами; k - осевая жесткость амортизаторов; η - безразмерный коэффициент гистерезисных потерь в амортизаторе; n - число амортизаторов в системе виброзащиты; m - масса виброзащищаемого приборного блока. Безразмерный коэффициент гистерезисных потерь η в амортизаторе определяется несколькими факторами; во-первых, при упругом изгибе пружинных пластин основное значение коэффициента гистерезисных потерь определяется свойствами материала и приводится в справочной литературе по конструированию, во-вторых, добавочная часть к коэффициенту гистерезисных потерь зависит от характеристик конструкции, например, для конструкций с трением эта добавка определяется коэффициентом трения. Кроме основного вида воздействий на виброзащищаемую систему, имеют место боковые воздействия. При боковом воздействии вибрационных и ударных нагрузок (по осям x и z) заявляемый амортизатор также защищает приборные блоки за счет силы трения между пластинами. Характеристики амортизатора в боковых направлениях могут быть конструктивно выполнены равными в осевом направлении.
Источники информации
1. Патент РФ №2285161. Авторы: Минасян Минас Арменакович и Минасян Армен Минасович, кл. F16F 7/14, от 10.10.2006.
2. Патент РФ №2199683. Авторы: Пономарев Ю.К., Архангельский С.В. и др., от 27.02.2003 г.
3. Патент РФ на полезную модель №78540. Мансуров Ибрагим Яхъяевич, Гольдин Виктор Вольфович, кл. F16F 7/14, от 27.11.2008.