ВИБРОИЗОЛЯТОР
VIBROINSULATOR

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для снижения вибрации и шума дизелей и других механизмов судовых и стационарных энергетических установок.
Известны виброизоляторы [1-4], содержащие торообразный упругий элемент из стального каната, навитого по спирали, диски, между которыми расположены витки стального каната и которые установлены перпендикулярно оси опоры в диаметрально противоположных точках. Однако такие виброизоляторы пригодны для виброизоляции относительно легкого оборудования и приборов.
Известен также виброизолятор [5], содержащий основной и дополнительный упругие элементы из стального каната в виде бухты. Основной упругий элемент выполнен торообразно, т.е. аналогично [1-4], а дополнительный упругий элемент выполнен из материала, аналогичного основному канатному упругому элементу, и расположены они так, что витки основного канатного упругого элемента охватывают витки дополнительного канатного упругого элемента бухты. Свободная незаполненная полость, образованная между витками дополнительного упругого элемента и витками торообразного упругого элемента, в свободном состоянии виброизолятора (т.е. до установки под объект) составляет 25-30%, а под нагрузкой (после установки под объект) составляет 5-15%.
Существенным недостатком виброизолятора является его недостаточная эффективность, особенно дополнительного упругого элемента бухты. Так как дополнительный упругий элемент (бухта) образован или выполнен из стального каната с плотно плетенными прядями, то бухта является достаточно жесткой. Это связано с тем, что свободная не наполненная полость, образованная между витками дополнительного упругого элемент (бухты) и витками основного упругого торообразного элемента, имеет вид "квазигладких" зазоров.
Существенным недостатком известного виброизолятора [5] является недостаточная упругость дополнительного упругого элемента (бухты), особенно по оси виброизолятора. Это объясняется тем, что стальной канат по структуре имеет квазигладкую поверхность с плотно навитыми прядями. Поэтому при соприкосновениях между собой по оси виброизолятора деформации бухты весьма незначительные. Такой виброизолятор наиболее эффективен в области высоких частот.
Изобретение направлено на усовершенствование виброизоляторов.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности виброизоляции виброизолятора в широком диапазоне частот.
Для этого виброизолятор, содержащий основной торообразный упругий элемент из стального каната, навитого по спирали, диски, между которыми расположены витки стального каната, установленные перпендикулярно оси виброизолятора в диаметрально противоположных точках спирали витков, снабжен дополнительным упругим элементом, выполненным из пряди стального каната и расположенным внутри основного упругого элемента так, что витки основного упругого элемента охватывают витки дополнительного упругого элемента.
При этом плотность прядей в торообразном объеме, образованном витками основного упругого элемента, составляет от 10 до 90%.
Кроме того, дополнительный упругий элемент виброизолятора может быть выполнен:
1. С диаметром пряди, соответствующим диаметру прядей стального каната основного упругого элемента;
2. С диаметром пряди больше или меньше диаметра прядей стального каната основного упругого элемента, раскрученного из стального каната произвольного диаметра;
3. Из совокупности отдельных прядей стальных канатов различных диаметров.
На фиг.1 представлен виброизолятор; на фиг.2 - виброизолятор, разрез.
Виброизолятор содержит торообразный упругий элемент 1 из стального каната, навитого по спирали, опорные диски (фланцы) 2 и 3 с прижимными кольцами 4 и 5, расположенными на внутренней поверхности дисков 2 и 3, дополнительный упругий элемент 6, выполненный из прядей А, В, С, D и т.д. стального каната.
Диаметры прядей А, В, С, D и т.д. могут быть одинаковы, т.е. расплетены из стального каната определенного диаметра, например диаметра, соответствующего диаметру прядей Е, F, G, Н и т.д. стального каната основного торообразного упругого элемента 1.
Дополнительный упругий элемент 6 может быть выполнен также из прядей А, В, С, D и т.д. диаметром больше или меньше диаметра прядей Е, F, G, Н и т.д. стального каната основного упругого элемента 1, т.е. из прядей стального каната произвольного диаметра.
Кроме того, дополнительный упругий элемент 6 может быть выполнен из совокупности отдельных прядей А, В, С, D и т.д. из стальных канатов различных диаметров.
Указанные особенности выполнения дополнительного упругого элемента 6 обеспечивают особый механизм деформации прядей в зависимости от номинальной нагрузки и характера вынужденных колебаний.
I, J, K, L и т.д. обозначают пустоты, полости, в сумме образующие свободную часть тора, в пределах которой происходят деформации прядей и всей бухты в целом.
Для крепления виброизолятора к дизелю и к фундаментной раме опорные диски 2 и 3 имеют центральные резьбовые отверстия 7.
Виброизолятор работает следующим образом.
При вертикальных возмущающих воздействиях на виброизолятор как от, например, дизель-генератора, так и от корпуса судна или отдельных его конструкций витки стального каната основного - торообразного упругого элемента 1 допускают значительную, чем у известного виброизолятора [5], деформацию изгиба (в пределах заранее заданной необходимой суммарной полости, образованной между витками стального каната торообразного основного упругого элемента 1 и прядями А, В, С, D и т.д. дополнительного упругого элемента 6) и под действием динамических нагрузок (например, от не уравновешивающих сил и моментов) осуществляют гашение вибрации особенно низких частот.
Дополнительный упругий элемент 6 улучшает изоляцию вибрации как в области средних, так и в области высоких частот и обеспечивает достаточно быстрое затухание колебаний агрегата на виброизоляторах за счет уменьшения потерь на трение, обеспечиваемое как свойством и структурой самого стального каната 1 и прядей 6, так и конструктивной особенностью виброизолятора.
Витки каната торообразного упругого элемента 1 с витками прядей А, В, С, D дополнительного упругого элемента 6 хорошо противостоят вибрационным (динамическим) и линейным нагрузкам, выдерживают многократные удары высокой интенсивности длительностью 0,05-0,1 с благодаря представленной взаимосвязи и свойствам стального каната, обладающего требуемой несущей способностью и большим демпфированием.
Кроме того, увеличение амплитуды при резонансе меньше в три раза, чем у традиционных виброизоляторов, следовательно, амплитуда быстро падает после ударного воздействия и обеспечивает стабильность виброизолятора.
Таким образом, виброизолятор представленной конструкции и с особенностями выполнения дополнительного упругого элемента из прядей А, В, С, D стального каната в отличие от прототипа обеспечивает эффективность виброизоляции как в низких и средних, так и высоких частотных диапазонах.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР № 741003, кл. F16F 7/14, 1980. Виброизолирующая опора и способ изготовления тросового виброизолятора.
2. Патент РФ № 2075667, кл. F16F 7/14, 20.03.97, бюл. № 8. Виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания.
3. Патент РФ № 2185540, кл. F16F 7/14, 20.07.2002, бюл. № 20. Виброизолирующая опора.
4. Патент РФ № 2219395, кл. F16F 7/14, 20.12.2003, бюл. № 35. Виброизолирующая опора.
5. Патент РФ № 2040716, кл. F16F 7/14, 27.07.95, бюл. № 21. Виброизолирующая опора ДВС (прототип).