ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ КАНАТНЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР
CYLINDER CABLE BUMPER

Изобретение относится к средствам защиты от вибрации, ударов, сотрясений и может быть использовано в любой области техники.
Известны цилиндрические канатные виброизоляторы [а.с. СССР №1588938, кл. F16F 7/14, 1990. Виброизолятор] и [Патент РФ №2185548, кл. F16F 7/14, 20.07.2002. Бюл. №2. Цилиндрический тросовый виброизолятор (прототип)], содержащие упругий элемент в виде стального каната, навитого по спирали, первую и вторую опорные пластины с отверстиями, оси которых расположены в поперечных плоскостях опорных пластин, причем через эти отверстия пропущены витки упругого канатного элемента, которые фиксируются в отверстиях опорных пластин крепежными средствами.
Основной канатный упругий элемент может быть выполнен с дополнительным упругим элементом из композиционного материала или плетением [Патент РФ №2185534, кл. F16F 7/14, 20.07.2002. Бюл. №20. Виброизолирующая опора двигателя внутреннего сгорания].
Существенными недостатками известных виброизоляторов являются низкий коэффициент демпфирования и ограниченный срок службы, особенно при длительном воздействии ударов и сотрясений.
Низкий коэффициент демпфирования объясняется ограниченностью перемещения, следовательно, и трения проволок каната при деформации канатного упругого элемента, так как в известных виброизоляторах все канатные полувитки в поперечных отверстиях пластин прижаты и фиксированы весьма сильно. Поэтому перемещение и трение проволок каната происходит только в пределах каждого полувитка в отдельности.
Ограниченный срок службы известных виброизоляторов объясняется, во-первых, выше представленной особенностью фиксации каната в поперечных отверстиях пластин в пределах каждого полувитка упругого элемента и, во-вторых, тем, что торцевые фаски отверстий под канат выполнены традиционным способом под углом 45°. Эти особенности отрицательно влияют на живучесть проволок, вызывая их обрыв в районах фиксации и фасок. Последнее объясняется тем, что при ударах и сотрясениях стальной канат, резко изгибаясь в районе торцевых фасок, увеличивает силу контакта проволок с острием фаски, что приводит к накоплению усталостных напряжений проволок, появлению в них остаточных деформаций и в итоге к обрыву проволок. Срок службы таких виброизоляторов для объектов, находящихся во время эксплуатации под постоянным воздействием ударов и сотрясений, весьма ограничен.
Техническими результатами данного изобретения являются высокий коэффициент демпфирования (0,5-0,6) и срок службы от 10 и более лет.
Указанные технические результаты достигаются тем, что:
цилиндрический канатный виброизолятор содержит упругий элемент в виде стального каната, навитого по спирали, первую и вторую опорные пластины с отверстиями, оси которых расположены в поперечных плоскостях опорных пластин, причем через эти отверстия пропущены витки упругого канатного элемента, которые зафиксированы в отверстиях опорных пластин крепежными средствами, согласно изобретению
k
- опорные пластины в отличие от известных выполнены широкими - в 1,5-2,5 раза больше диаметра каната d;
- крепежное средство каната в опорных пластинах выполнено в виде фиксатора, предусмотренного, по крайней мере, для крайних отверстий, т.е. начала и конца отрезка каната;
- отверстия в поперечных плоскостях опорных пластин в средней части выполнены цилиндрической формы длиной, по меньшей мере, равной диаметру отверстия, а справа и слева - конусными под углом α, по меньшей мере, равным 1-3°, а торцевые фаски отверстий выполнены закругленными.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1-5 изображены соответственно виды сбоку (фиг.1, 4), с торца в поперечной плоскости (фиг.2), виды сверху (фиг.3, 5), на фиг.6 - опорная пластина с отверстием в поперечной плоскости и отверстиями для фиксатора, на фиг.7-9 - опорная пластина с фиксаторами различных вариантов, на фиг.10, 11 - виды виброизоляторов сверху, в которых фиксатором является квазиточечное опрессование, на фиг.12 - опорная пластина с центральным углублением и на фиг.13 - опорная пластина с фиксатором и канатом.
Виброизолятор содержит упругий элемент 1 в виде стального каната, навитого по спирали, первый - нижний 2 и второй - верхний 3 опорные пластины (фиг.1-5, 10, 11), отверстия 4 (фиг.1, 3-5, 10, 11), фиксаторы 5 (фиг.2, 3, 5, 7-11, 13).
На фиг.1-13 обозначены:
A - закругленные торцевые фаски поперечных отверстий опорных пластин 2, 3;
B - резьбовые отверстия фиксаторов 5, выполненные над поперечными отверстиями опорных пластин;
C - средняя цилиндрическая часть поперечного отверстия опорных пластин (фиг.2, 6-9, 12, 13);
D, E - конусные части отверстия слева и справа опорных пластин (фиг.12, 13);
G - дополнительный упругий элемент, например, вулканизированный со стальным канатом композиционный материал (например, резина, полимерные материалы) или плетенный канат с основным канатным элементом.
Фиксатор 5 выполнен, например, по одному варианту цилиндрической формы с рабочим торцом, по крайней мере, сферической (фиг.5) или конической (фиг.8, 9) формы, а с обратной стороны средством заворачивания или отворачивания (например, углубления под отвертку). По другому варианту фиксатором 5 (фиг.10-13) может служить «точечное» - местное прессование. Для облегчения прессования в соответствующих местах предварительно могут быть предусмотрены углубления, например, цилиндрической (фиг.11), конусной (фиг.10, 12, 13) или прямоугольной (фиг.10, 11) формы. Последний вариант может быть выполнен под произвольным углом относительно поперечного отверстия под канат.
На фиг.3, 5 фиксаторы 5 могут быть предусмотрены по первому варианту по одному, по второму - по два для каждого поперечного отверстия под канат.
На фиг.10, 11 фиксаторы 5 предусмотрены только для крайних поперечных отверстий под канат.
Виброизолятор работает следующим образом. Колебательная энергия от источника вибрации, например, силового агрегата автомобиля (двигатель со сцеплением и коробкой передач) передается через верхнюю опорную пластину 3 (фиг.1, 2) упругому элементу 1. При этом происходит сложная деформация (изгиб, сдвиг, кручение и растяжение) полувитков упругого канатного элемента 1 и трение между стальными жилами каната, следовательно, снижение и рассеивание колебательной энергии, передаваемой на раму или кузов автомобиля.
При движении автомобиля в результате наезда колес на неровности дороги возникают колебания не только кузова или рамы, колес, но и силового агрегата. То есть имеют место колебания силового агрегата со стороны кузова или рамы. Эти колебания также гасятся канатным упругим элементом 1.
Достижение высокой эффективности в пределах от 10 до 50 дБ виброизолятора достигается, главным образом, благодаря трениям проволок не только в пределах полуколец, но и в продольных отверстиях планок 2, 4. Для этого они выполнены достаточно широкими, а канат фиксируется фиксаторами 5 (фиг.7-11, 13). В отверстиях трение происходит также между канатом и поверхностями C, D, E (фиг.12, 13) самого отверстия.
Виброизолятор с фиксаторами 5 по краям опорных пластин 2, 3 (фиг.10, 11) при работе обеспечивают еще большее трение, так как протяженность свободного беспрепятственного перемещения большая.
Достижение высокой эффективности виброизоляции обеспечивается также выполнением канатного упругого элемента с дополнительным упругим элементом G (фиг.2), например, вулканизированным композиционным материалом (резина, полимерный материал и т.д.) или плетением основного упругого элемента с дополнительным стальным канатом G (фиг.2).
Таким образом, учитывая выше представленные особенности, виброизолятор является полезным и новым.
Анализ известных технических решений в данной области и в смежных отраслях показывает, что таких конструкций виброизоляторов с указанными особенностями, преимуществами и отличительными признаками не имеется.