ТРОСОВЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам виброизоляции, и может быть использовано для защиты приборов и оборудования от воздействия вибрационных и ударных нагрузок.
Известен тросовый виброизолятор, состоящий из двух разъемных опорных планок с отверстиями на концах для крепления к основанию и амортизируемому изделию и кольцевого тросового упругого элемента, который сформирован из целикового отрезка троса, закрепляемого в пазах опорных планок попарно двумя диаметрально противоположными участками кольца (Патент РФ №2199683, МКИ F 16 F 7/14 /Способ изготовления упругофрикционных элементов тросовых виброизоляторов // Пономарев Ю.К., Архангельский С.В., Гунин В.А., Калакутский В.И. // Заявл. 24.11.2000. Опубл. 27.02.03 Бюл. №6).
Недостатком известного виброизолятора является неточность сборки, заключающаяся в том, что при закреплении в планке появляется асимметрия конструкции, в виде неодинаковых длин свободных участков тросового упругого элемента, что ухудшает эксплуатационные характеристики устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является тросовый виброизолятор, состоящий из упругого элемента в виде замкнутого кольца, закрепленного в двух диаметрально закрепленных местах в двух обоймах, служащих для крепления виброизолятора к основанию и защищаемому объекту, причем обоймы выполнены разъемными в виде стержня, являющимся телом вращения с полусферическим, конусным и цилиндрическим резьбовым участками, полусферический, конусный участок и
небольшая часть цилиндрического участка стержней выполнены с разрезами вдоль их общих осей, полусферический и конусный участки состыкованы в месте выполнения отверстий, перпендикулярных осям каждого стержня, причем диаметр отверстий равен диаметру тросового элемента, тросовый элемент установлен в указанные отверстия и защемлен в них посредством гаек на резьбовых участках стержней, и втулок, обжимающих разрезные конусные участки стержней, а упругий тросовый элемент выполнен в виде замкнутого кольца, свитого из наружной винтовой пряди стандартного троса, причем единственный стык пряди опаян припоем и заделан в одной из разъемных обойм (Патент РФ №2179667, МКИ F 16 F 7/14 / Тросовый виброизолятор // Пономарев Ю.К., Гунин В.А. и др. // Заявл. 05.02.2001. Опубл. 20.02.2002 Бюл. №5).
Недостатком известного виброизолятора является неодинаковая жесткость в трех взаимно перпендикулярных направлениях нагружения, что может привести к возникновению дополнительных резонансных режимов в рабочем диапазоне работы защищаемого объекта.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является обеспечение одинаковой жесткости виброизолятора в трех взаимно перпендикулярных направлениях при сохранении высокой технологичности и точности сборки.
Технический результат достигается тем, что известный тросовый виброизолятор, состоящий из двух разъемных обойм и замкнутого упругодемпфирующего элемента тросового типа, снабжен еще одним замкнутым упругодемпфирующим тросовым элементом и дополнительной разъемной обоймой, состоящей из двух однотипных крышек с полуцилиндрическими постелями для защемления участков тросовых
элементов, причем все три разъемных обоймы упруго соединены двумя тросовыми элементами, защемленными в указанных обоймах, участки двух тросовых элементов, примыкающие к защищаемому объекту защемлены в полуцилиндрических постелях дополнительной разъемной обоймы, диаметрально противоположные относительно защемленных в дополнительной обойме участки тросовых элементов защемлены в двух других обоймах, а плоскости замкнутых тросовых элементов симметрично расположены относительно вертикальной плоскости симметрии виброизолятора под одинаковыми углами а, выбираемыми из диапазона 39-40°.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан внешний вид виброизолятора с частичными разрезами разъемных обойм;
на фиг.2 - то же, вид сбоку;
на фиг.3 показаны этапы технологии изготовления замкнутого тросового кольца упругого элемента из наружной пряди стандартного металлического троса.
На фиг 4 показана расчетная схема упругого элемента, используемая при расчетно-теоретическом исследовании влияния угла установки а на жесткостные характеристики кольца.
На фиг.5 показаны результаты расчета нагрузочных характеристик кольца, установленного под углом α=38,4° к вертикальной плоскости, выполненные для обоснования значения оптимального угла установки колец в виброизоляторе.
Тросовый виброизолятор (фиг.1, 2) состоит из двух замкнутых кольцевых тросовых элементов 1 и 2, устанавливаемых под углом α к вертикальной
плоскости, выбираемым из диапазона 39 - 40°, двух разъемных обойм 3 и 4 и разъемной обоймы 5, состоящей из двух планок 6 и 7, стягиваемых болтом 8, стопорной шайбы 9 и гайки 10. В планках 6 и 7 выполнены цилиндрические пазы, в которых непосредственно защемлены упругодемпфирующие элементы 1 и 2. Каждая из разъемных обойм 3 и 4, в свою очередь, состоит из стержня, являющимся телом вращения 11 с полусферическим, конусным и цилиндрическим резьбовым участками. На конусные участки стержней 11 посажены конусные втулки 12 с ответными по отношению к стержням 11 конусами на их внутренних поверхностях. Полусферическая, конусная и небольшая часть цилиндрического участка стержней 11 выполнены с разрезами вдоль их общих осей. Перпендикулярно осям каждого стержня 11 в плоскости стыковки их полусферического и конусного участков выполнены отверстия диаметром, равным диаметру тросового элемента. В эти отверстия на стержнях 11 разъемных обойм 3 и 4 установлены тросовые элементы 1 и 2. Для их установки, предварительно разводят в стороны разрезанные части стержней 11 на расстояние, способное пропустить кольца тросовых элементов 1 и 2. Для защемления тросовых элементов 1 и 2 в отверстиях на резьбовые части стержней 11 навернуты гайки 13, которые в совокупности с конусными втулками 12, обжимающими при наворачивании гаек 13 разрезные конусные участки стержней 11, плотно зажимают тросовые элементы 1 и 2. Для предотвращения от разворачивания гаек 13 между ними и конусными втулками 12 установлены пружинные шайбы 14.
Упругие тросовые элементы 1 и 2 виброизолятора выполнены по патенту РФ № 2179667 в виде замкнутого кольца (фиг.3), свитого из наружной винтовой пряди стандартного троса. Для этого вначале расплетают стандартный трос, свитый из нескольких многожильных прядей. При этом получают прядь с
винтовой осью. Затем из нее сплетают кольцо необходимого диаметра, причем единственный стык 14 (фиг.3) пряди вначале опаивают припоем, а затем защемляют это место кольца в одной из разъемных обойм виброизолятора.
Для обоснования правильности выбора угла установки плоскостей тросовых элементов относительно плоскости симметрии виброизолятора авторами проведено широкое расчетное исследование упругих нагрузочных характеристик кольца в трех взаимно перпендикулярных направлениях (фиг.4). Расчеты, проведенные методом конечных элементов, показали, что жесткость кольца, установленного под углом 38,4° (фиг.4) в направлении оси х (точка 1 на фиг.5) равна жесткости кольца в направлении оси у (точка 2 на фиг.5). Сравнение жесткостей, численно равных тангенсам наклона касательных к нагрузочным характеристикам кольца выполнены для нейтрального положения объекта в направлении оси х (точка 1 на фиг.5) и для положения, нагруженного статической силой веса объекта, в направлении оси Y (точка 2 на фиг.5). Аналогичные расчеты выполнены при расчетах жесткостей в направлениях осей у и z.
Работа тросового виброизолятора осуществляется следующим образом. Вибрационная или ударная нагрузка, приходящая от вибрирующего объекта или основания, приводит к изгибной или крутильной деформации участков тросовых элементов 1 и 2. Деформируясь, отдельные проволочки тросовых элементов 1 и 2 проскальзывают друг относительно друга с трением в местах их контакта. Взаимное проскальзывание проволочек при деформировании троса приводит к тому, что нагрузочные характеристики виброизолятора в трех взаимно перпендикулярных направлениях имеют вид гистерезисных петель, площадь которых характеризует рассеянную циклическую энергию. Эта энергия, превращаясь в тепло, рассеивается в
окружающем виброизолятор пространстве. Благодаря рассеянию энергии, происходит гашение колебаний объекта и снижение нагрузок на него при ударах.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом "Тросовом виброизоляторе", изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "Новизна".
Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию "Изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения.
Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.
Следовательно, заявляемое изобретение "Тросовый виброизолятор" соответствует критерию "Изобретательский уровень".
Критерий "Промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемое изобретение может быть использовано в транспортном машиностроении, легкой промышленности, приборостроении и других отраслях техники и осуществлено с помощью известных и описанных в заявке средств. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата - обеспечение технологичности сборки виброизолятора в условиях мелкосерийного производства при сохранении надежности крепления упругого элемента в обоймах наиболее простым способом.
Внедрение изобретения в народном хозяйстве позволит снизить уровень вибронапряженности деталей, узлов машин и механизмов и тем самым повысить их надежность и долговечность.