RU2324085C2

RU2324085C2 - Safety device

Info

Publication number: RU2324085C2
Application number: RU2006121634/11A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Николаевич Кузьмин (RU); Эдуард Николаевич Кузьмин; Авелина Львовна Кулакова (RU); Авелина Львовна Кулакова; Максим Владимирович Малков (RU); Максим Владимирович Малков; Надежда Михайловна Панкратова (RU); Надежда Михайловна Панкратова
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по атомной энергии
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2008-05-10
Also published as: RU2006121634A

Abstract

FIELD: engineering industry; elements safety device from the roking and buff load impact.

SUBSTANCE: safety device contains springing elements, pierced supporting element between them. In the supporting element damping and supporting plugs are installed. They are installed with tension in the supporting element hole and with the axle tension between the supporting elements. Layers of the flexible material are placed between the steady bush flanges and balanced to the flanges of supporting element surface. Fastener crosses the springing elements holes and damping plug. Device has additional springing elements, placed between supporting plug flanges and the supporting element. Load value Р_CM,when the supporting flange displaces in the supporting element hole, is chosen from the relation Р_V<Р_CM<Р_UD, where Р_V - maximum vibration load; Р_{UD -}acceptable buffing load.

EFFECT: effectiveness improvement of the vibration protection during the combined action and linear load.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам защиты объектов от действия вибрационных и ударных нагрузок.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to devices for protecting objects from vibration and shock loads.

Известен виброизолятор, содержащий упругие элементы, установленный между ними опорный элемент с отверстием, демпфирующую втулку, установленную в отверстии опорного элемента, и крепежный элемент, проходящий через отверстия упругих элементов и втулки и имеющий диаметр меньше диаметра этих отверстий [авторское свидетельство СССР №844854, МКИ F16F 7/08, 1981 г.].Known vibration isolator containing elastic elements, a support element installed between them with a hole, a damping sleeve installed in the hole of the support element, and a fastener passing through the holes of the elastic elements and the sleeve and having a diameter less than the diameter of these holes [USSR copyright certificate No. 844854, MKI F16F 7/08, 1981].

Недостатком известного виброизолятора является низкая эффективность защиты при действии ударных нагрузок из-за малых перемещений, определяемых деформацией сжатия упругих элементов.A disadvantage of the known vibration isolator is the low efficiency of protection under the action of shock loads due to small displacements determined by the compression deformation of the elastic elements.

Известно устройство защиты, описанное в изобретении под названием "Виброизолятор", содержащее упругие элементы, размещенный между ними опорный элемент с отверстием, установленную в нем коаксиально демпфирующую втулку и дополнительную (опорную) втулку с фланцами, установленную с радиальным натягом в отверстии опорного элемента, прокладки из упругопластичного материала, установленные между опорным элементом и фланцами дополнительной (опорной) втулки, и крепежный элемент, проходящий через отверстия упругих элементов и демпфирующей втулки и имеющий диаметр, меньший диаметра этих отверстий [авторское свидетельство СССР №1154500, МКИ F16F 7/08, 1985 г.].A protection device is known, described in the invention under the name "Vibration isolator", containing elastic elements, a support element with an opening placed between them, a coaxial damping sleeve installed in it and an additional (support) sleeve with flanges installed with a radial interference in the hole of the support element, gaskets from an elastoplastic material installed between the supporting element and the flanges of the additional (supporting) sleeve, and a fastening element passing through the holes of the elastic elements and the damping sleeve and and having a diameter smaller than that of the holes [the USSR Inventor's Certificate №1154500, MKI F16F 7/08, 1985 g.].

Данное устройство защиты наиболее близко по технической сущности к заявляемому и принято за прототип.This protection device is closest in technical essence to the claimed and is taken as a prototype.

За счет продольного смещения опорной втулки, установленной с радиальным натягом в отверстии опорного элемента, данное устройство позволяет обеспечить эффективность защиты при действии ударных нагрузок.Due to the longitudinal displacement of the support sleeve mounted with a radial interference in the hole of the support element, this device allows for the effectiveness of protection under the action of shock loads.

Недостатком прототипа является низкая эффективность виброзащиты при совместном действии вибрационных и линейных нагрузок, т.к. упругие элементы, выполненные, например, из резины, имеют жестко-нелинейную характеристику (см. кривую 0АБ на фиг.1, зависимость P(S), где Р - нагрузка, S - деформация). И при действии в продольном направлении повышенного линейного ускорения жесткость устройства, определяемая отношением приращения нагрузки Р к приращению деформации S, и соответственно резонансная частота виброизолятора повышаются, снижая эффективность виброзащиты.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of vibration protection under the combined action of vibration and linear loads, because elastic elements made, for example, of rubber, have a rigidly nonlinear characteristic (see curve 0AB in Fig. 1, dependence P (S), where P is the load, S is the deformation). And under the action in the longitudinal direction of increased linear acceleration, the stiffness of the device, determined by the ratio of the load increment P to the strain increment S, and accordingly the resonant frequency of the vibration isolator increase, reducing the effectiveness of vibration protection.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности виброзащиты при совместном действии вибрационных и линейных нагрузок.The objective of the invention is to increase the efficiency of vibration protection under the combined action of vibration and linear loads.

Для решения данной задачи устройство защиты, содержащее упругие элементы, размещенный между ними опорный элемент с отверстием, установленные в нем коаксиально демпфирующую втулку и опорную втулку с фланцами, установленную с радиальным натягом в отверстии опорного элемента и с осевым натягом между упругими элементами, прокладки из упругопластичного материала, установленные между фланцами опорной втулки и обращенными к фланцам поверхностями опорного элемента, и крепежный элемент, проходящий через отверстия упругих элементов и демпфирующей втулки, согласно изобретению снабжено дополнительными упругими элементами, расположенными между фланцами опорной втулки и опорным элементом, при этом значение нагрузки Р_см, при которой происходит продольное смещение опорной втулки в отверстии опорного элемента, выбирается из соотношения:To solve this problem, a protection device containing elastic elements, a support element with a hole placed between them, a coaxial damping sleeve and a support sleeve with flanges installed in it, installed with a radial interference in the hole of the support element and with an axial interference between the elastic elements, gaskets made of elastoplastic material installed between the flanges of the support sleeve and the surfaces of the support element facing the flanges, and the fastening element passing through the holes of the elastic elements and the damper guide sleeve according to the invention provided with additional elastic elements disposed between the flanges of the supporting sleeve and the support member, wherein the load value P _CM at which the longitudinal displacement of the bearing sleeve in the bore of the support member is selected from the relation:

P_В<P_СМ<P_УД,P _B <P _CM <P _UD ,

где P_В - максимальная вибрационная нагрузка;where P _In - maximum vibrational load;

P_УД - допустимая ударная нагрузка.P _UD - permissible shock load.

Для дальнейшего повышения эффективности виброзащиты при совместном действии вибрационных и линейных нагрузок с целью обеспечения более мягкой рабочей характеристики поверхность опорной втулки, контактирующая с отверстием опорного элемента, снабжена лысками (фиг.3); опорная втулка выполнена с продольным разрезом, заполненным материалом с модулем упругости, меньшим, чем модуль упругости материала опорной втулки (фиг.4); с целью дополнительного снижения воздействия ударной нагрузки прокладки из упругопластичного материала перфорированы продольными (фиг.5) или радиальными (фиг.6) отверстиями.To further increase the efficiency of vibration protection under the combined action of vibrational and linear loads in order to provide a softer operating characteristic, the surface of the support sleeve in contact with the hole of the support element is provided with flats (Fig. 3); the supporting sleeve is made with a longitudinal section filled with material with an elastic modulus smaller than the elastic modulus of the material of the supporting sleeve (figure 4); in order to further reduce the impact of shock loads, gaskets made of an elastoplastic material are perforated with longitudinal (Fig. 5) or radial (Fig. 6) holes.

Эффективная виброзащита с помощью предлагаемого устройства при действии в продольном направлении линейной нагрузки возможна, если резонансная частота и соответственно жесткость устройства защиты С меньше допустимой жесткости С_Д, определяющей допустимую линейную нагрузку Р_Д (см. фиг.1). Однако по условиям эксплуатации устройство защиты может подвергаться действию нагрузки Р_max>Р_Д, при которой жесткость устройства С_max ^'>>С_Д, что приведет к недопустимому снижению эффективности виброзащиты.Effective vibration protection using the proposed device when acting in the longitudinal direction of a linear load is possible if the resonant frequency and, accordingly, the stiffness of the protection device C is less than the permissible stiffness C _D , which determines the permissible linear load R _D (see figure 1). However, under operating conditions, the protection device can be subjected to a load P _max > R _D , at which the stiffness of the device is C _max ^' >> С _D , which will lead to an unacceptable decrease in the efficiency of vibration protection.

Поэтому усилие Р_СМ, при котором происходит смещение опорной втулки, выбирается равным нагрузке Р_Д, при которой увеличение начальной жесткости С₀ устройства защиты и соответственно его резонансной частоты является допустимым.Therefore, the force P _SM , at which the support sleeve is displaced, is chosen equal to the load R _D , at which an increase in the initial stiffness C _{0 of} the protection device and, accordingly, its resonant frequency is permissible.

Наличие в заявленном изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет его считать соответствующим условию "новизна".The presence in the claimed invention of signs that distinguish it from the prototype, allows it to be considered appropriate for the condition of "novelty."

Новые признаки (введение между фланцами опорной втулки и опорным элементом дополнительных упругих элементов и выбор значения нагрузки продольного смещения опорной втулки из математического выражения) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, и поэтому они обеспечивают заявленному техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".New features (the introduction between the flanges of the support sleeve and the support element of additional elastic elements and the choice of the load value of the longitudinal displacement of the support sleeve from a mathematical expression) are not identified in technical solutions for a similar purpose, and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "inventive step".

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг.1 изображена характеристика работы устройства защиты в продольном направлении P(S), где Р - нагрузка, S - деформация, а С - жесткость;figure 1 shows the characteristic of the protection device in the longitudinal direction P (S), where P is the load, S is the deformation, and C is the stiffness;

на фиг.2 - устройство защиты, продольный разрез;figure 2 - protection device, a longitudinal section;

на фиг.3 - вариант выполнения опорной втулки, снабженной лысками (разрез А-А фиг.2);figure 3 is an embodiment of a support sleeve provided with flats (section AA of figure 2);

на фиг.4 - вариант выполнения опорной втулки, снабженной продольным разрезом (разрез А-А фиг.2);figure 4 is an embodiment of a support sleeve provided with a longitudinal section (section AA of figure 2);

на фиг.5 - прокладка из упругопластичного материала, перфорированная продольными отверстиями;figure 5 - gasket of an elastoplastic material, perforated by longitudinal holes;

на фиг.6 - прокладка из упругопластичного материала, перфорированная радиальными отверстиями.figure 6 - gasket of an elastoplastic material perforated by radial holes.

Устройство защиты (фиг.2) содержит упругие элементы 1 и 2, размещенный между ними опорный элемент 3 с отверстием. Опорная втулка 4 с фланцами 5 и 6 установлена с радиальным натягом в отверстии опорного элемента 3 и с осевым натягом между упругими элементами 1 и 2. В отверстии опорной втулки 4 установлена коаксиально демпфирующая втулка 7. Между фланцами 5 и 6 опорной втулки 4 и обращенными к фланцам поверхностями опорного элемента 3 размещены прокладки 8 из упругопластичного материала и дополнительные упругие элементы 9. Крепежный элемент 10, проходящий через отверстия упругих элементов 1 и 2 и демпфирующей втулки 7, крепит устройство защиты к основанию 11. Дополнительные упругие элементы 9 могут быть установлены между фланцами 5, 6 опорной втулки 7 и прокладками 8 из упругопластичного материала (фиг.2) или, наоборот, дополнительные упругие элементы 9 могут быть установлены между прокладками 8 и обращенными к фланцам 5, 6 опорной втулки 7 поверхностями опорного элемента 3.The protection device (figure 2) contains elastic elements 1 and 2, placed between them supporting element 3 with a hole. The support sleeve 4 with flanges 5 and 6 is installed with a radial interference in the hole of the support element 3 and with an axial interference between the elastic elements 1 and 2. A coaxial damping sleeve 7 is installed in the hole of the support sleeve 4. Between the flanges 5 and 6 of the support sleeve 4 and facing the flanges of the surfaces of the support element 3 are placed gaskets 8 of an elastoplastic material and additional elastic elements 9. A fastening element 10 passing through the holes of the elastic elements 1 and 2 and the damping sleeve 7 secures the protection device to the base 11. Additional elastic elements 9 can be installed between the flanges 5, 6 of the support sleeve 7 and gaskets 8 of elastoplastic material (Fig. 2) or, conversely, additional elastic elements 9 can be installed between the gaskets 8 and facing the flanges 5, 6 of the support sleeve 7 the surfaces of the support element 3.

С целью обеспечения более мягкой рабочей характеристики наружная поверхность опорной втулки 4 снабжена лысками 12 (фиг.3), наличие которых уменьшает площадь контактактирования опорной втулки 4 с отверстием в опорном элементе 3 и соответственно повышает контактное давление. В свою очередь при повышении контактного давления коэффициент трения уменьшается и, следовательно, при том же радиальном натяге опорной втулки 4 в отверстии опорного элемента 3 нагрузка Р_СМ снижается.In order to provide a softer operating characteristic, the outer surface of the support sleeve 4 is provided with flats 12 (Fig. 3), the presence of which reduces the contact area of the support sleeve 4 with the hole in the support element 3 and, accordingly, increases the contact pressure. In turn, with increasing contact pressure, the friction coefficient decreases and, therefore, with the same radial interference of the support sleeve 4 in the hole of the support element 3, the load P _CM decreases.

С этой же целью опорная втулка 4 выполнена с продольным разрезом 13 (см. фиг.4), заполненным материалом с модулем упругости, меньшим модуля упругости материала опорной втулки 4, что обеспечивает резкое снижение контактного давления между опорной втулкой 4 и опорным элементом 3. Поэтому даже при максимальном радиальном натяге опорной втулки 4 в отверстии опорного элемента 3 нагрузка Р_см снижается до значений, соизмеримых с максимальной вибрационной нагрузкой Р_В. Заполнение продольного разреза 13 материалом с низким модулем упругости обеспечивает повышение значения нагрузки Р_СМ до значения, удовлетворяющего выражению: Р_В<P_СМ<P_УД.For the same purpose, the support sleeve 4 is made with a longitudinal section 13 (see Fig. 4) filled with material with an elastic modulus less than the elastic modulus of the material of the support sleeve 4, which provides a sharp decrease in contact pressure between the support sleeve 4 and the support element 3. Therefore even at the maximum radial interference of the supporting sleeve 4 in the hole of the support member _{3, see} the load P decreases to a value commensurate with the maximum vibration load P _B. Filling the longitudinal section 13 with a material with a low modulus of elasticity provides an increase in the load value P _SM to a value satisfying the expression: P _B <P _CM <P _UD .

Оба варианта выполнения (по фиг.3, 4) проверены экспериментально и позволяют снизить P_СМ в несколько (до 10) раз.Both variants of execution (in FIGS. 3, 4) have been tested experimentally and can reduce P _SM several (up to 10) times.

С целью эффективного снижения ударной нагрузки прокладки 8 из упругопластичного материала перфорированы продольными отверстиями 14 (см. фиг.5) или радиальными отверстиями 15 (см. фиг.6). При продольном сжатии таких прокладок в диапазоне относительной деформации (примерно 30-60%) обеспечивается необходимый участок текучести упругопластической характеристики деформирования устройства, что обеспечивает эффективность ударозащиты.In order to effectively reduce the impact load, gaskets 8 made of an elastoplastic material are perforated with longitudinal holes 14 (see FIG. 5) or radial holes 15 (see FIG. 6). With the longitudinal compression of such gaskets in the range of relative deformation (approximately 30-60%), the necessary yield section of the elastoplastic deformation characteristics of the device is ensured, which ensures the effectiveness of impact protection.

Устройство защиты работает следующим образом.The protection device operates as follows.

При действии на основание 11 вибрационной нагрузки Р_В, меньшей нагрузки Р_СМ, при которой происходит смещение опорной втулки, деформируются упругие элементы 1, 2 и демпфирующая втулка 7.Under the action on the base 11 of the vibrational load P _B , less than the load P _SM , at which the support sleeve is displaced, the elastic elements 1, 2 and the damping sleeve 7 are deformed.

При действии в продольном направлении линейной нагрузки сначала деформируются упругие элементы 1 и 2 (участок 0А на фиг.1). При увеличении нагрузки до значения Р_Д начинает перемещаться опорная втулка 4 и вместе с упругими элементами 1 и 2 деформируются дополнительные упругие элементы 9 (кривая 0АВ на фиг.1), снижая передаваемую на опорный элемент 3 нагрузку.When acting in the longitudinal direction of the linear load, the elastic elements 1 and 2 are first deformed (section 0A in FIG. 1). When the load increases to the value of R _D , the support sleeve 4 begins to move and, together with the elastic elements 1 and 2, additional elastic elements 9 are deformed (curve 0AB in FIG. 1), reducing the load transmitted to the support element 3.

Как видно на фиг.1, за счет введения в устройство защиты дополнительных упругих элементов 9 жесткость устройства защиты уменьшается (С<С_Д) и при соответствующем выборе жесткостей элементов 1, 2 и 9 можно добиться того, что даже при максимальном значении линейной нагрузки Р_max соответствующая жесткость устройства защиты С_max будет не более допустимой жесткости С_Д и существенно меньше жесткости С_max ^' прототипа (см. кривую 0АБ на фиг.1), где отсутствуют дополнительные упругие элементы 9.As can be seen in FIG. 1, by introducing additional elastic elements 9 into the protection device, the stiffness of the protection device decreases (C <C _D ) and with the appropriate choice of stiffnesses of elements 1, 2 and 9, it is possible to achieve that even with the maximum value of the linear load P _{max the} corresponding stiffness of the protection device C _max will be no more than the permissible stiffness C _D and significantly less than the stiffness C _max ^{'of the} prototype (see curve 0AB in figure 1), where there are no additional elastic elements 9.

При действии в продольном направлении ударной нагрузки Р_УД (Р_УД>Р_СМ) происходит деформация упругих элементов 1 и 2, сдвиг втулки 4, деформация дополнительных упругих элементов 9 и упругопластическая деформация прокладок 8. В результате обеспечивается эффективная защита от ударных воздействий (см. кривую 0АВГ на фиг.1).Under the longitudinal impact of the impact load R _UD (R _UD > R _SM ), the deformation of the elastic elements 1 and 2, the shift of the sleeve 4, the deformation of the additional elastic elements 9 and the elastoplastic deformation of the gaskets 8. As a result, effective protection against impacts is provided (see curve 0AVG in figure 1).

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:So, the information presented indicates that when using the claimed invention, the following combination of conditions:

- обеспечение эффективности виброзащиты при совместном действии вибрационных и линейных нагрузок;- ensuring the effectiveness of vibration protection under the combined action of vibrational and linear loads;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed device in the form in which it is described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application and known prior to the priority date is confirmed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

1. A protection device containing elastic elements, a support element with a hole placed between them, a damping sleeve and a support sleeve with flanges installed therein, mounted with a radial interference in the hole of the support element and with an axial interference between the elastic elements, gaskets made of elastic material installed between the flanges of the support sleeve and the surfaces of the support element facing the flanges, and a fastening element passing through the holes of the elastic elements and the damping sleeve, characterized in that it о is equipped with additional elastic elements located between the flanges of the support sleeve and the support element, and the load value P _CM , at which the support sleeve is displaced in the hole of the support element, is selected from the relation

P _B <P _CM <P _UD ,

where R _In - the maximum vibrational load;

R _UD - permissible shock load.

2. The protection device according to claim 1, characterized in that the surface of the support sleeve in contact with the hole of the support element is provided with flats.

3. The protection device according to claim 1, characterized in that the supporting sleeve is made with a longitudinal section filled with material with an elastic modulus less than the elastic modulus of the material of the supporting sleeve.

4. The protection device according to claim 2 or 3, characterized in that the gaskets of an elastoplastic material are perforated with holes.