RU203373U1

RU203373U1 - PLATE VIBRATION ISOLATOR

Info

Publication number: RU203373U1
Application number: RU2020126407U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Антипов; Геннадий Васильевич Лазуткин; Даниил Андреевич Григорьев
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для виброзащиты приборов и оборудования в любой области техники, в частности для подавления вибрации узлов и агрегатов транспортных средств.Пластинчатый виброизолятор, состоящий из двух соосно расположенных разъемных нижней и верхней обойм, резьбового болта с гайкой и пакетов пластин, пакеты пластин составлены из чередующихся наружных кольцевых шайб и наружных контактных пластин, жестко закрепленных по периферии между верхней и нижней обоймами, связанными с помощью выступов с корпусом, и чередующихся внутренних кольцевых контактных пластин и внутренних кольцевых шайб, жестко закрепленных по внутренней поверхности с помощью резьбового стержня, связанного с вибратором, а наружные кольцевые контактные пластины и внутренние кольцевые контактные пластины связаны между собой силами трения.Универсальность конструкции, определяемая возможностью изменения в широких пределах жесткостных и диссипативных свойств виброизолятора путем изменения количества и геометрических параметров несущих элементов виброизолятора, существенно расширяет его область применения от миниатюрных приборов и агрегатов авиационной и ракетно-космической техники до большегрузных объектов подвижного состава железнодорожного транспорта и перевозимых грузов ответственного назначения, включая фрагменты и цельные объекты ракетно-космической техники.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used for vibration protection of devices and equipment in any field of technology, in particular for suppressing vibration of units and assemblies of vehicles. plate packs, plate packs are made up of alternating outer annular washers and outer contact plates rigidly fixed along the periphery between the upper and lower cages, connected by means of protrusions to the body, and alternating inner annular contact plates and inner annular washers rigidly fixed along the inner surface with by means of a threaded rod connected to a vibrator, and the outer annular contact plates and the inner annular contact plates are interconnected by friction forces. The design versatility, determined by the possibility of changing the stiffness and dissipative properties of the vibration insulator within a wide range By changing the number and geometric parameters of the vibration isolator bearing elements, it significantly expands its scope from miniature devices and units of aviation and rocket-space technology to heavy-duty rolling stock objects of railway transport and transported critical goods, including fragments and solid objects of rocket and space technology.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для виброзащиты приборов и оборудования в любой области техники, в частности для подавления вибрации узлов и агрегатов транспортных средств.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used for vibration protection of devices and equipment in any field of technology, in particular for suppressing vibration of units and assemblies of vehicles.

Известен виброизолятор с квазинулевой жесткостью, содержащий плоские упругие и демпфирующие элементы, при этом плоские упругие элементы выполнены в виде пакета упругих элементов арочного типа в виде набора чередующихся во взаимно перпендикулярных направлениях плоских пружин, опирающихся на основание, а демпфирующий элемент виброизолятора выполнен в виде упругодемпфирующего кольца из эластомера, расположенного по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, и взаимодействующего со втулками, которые связаны с опорными участками плоских пружин посредством заклепок, причем упругодемпфирующее кольцо имеет в поперечном сечении форму круга, эллипса, треугольника, квадрата, прямоугольника, многоугольника. [Патент RU 2298119 С1, МПК F16F 7/08, F16F 9/06 опуб. 27.04.2007. Бюл. №12. Авторы: Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Способ виброизоляции и виброизолятор с квазинулевой жесткостью].Known vibration isolator with quasi-zero rigidity, containing flat elastic and damping elements, while the flat elastic elements are made in the form of a package of elastic elements of the arched type in the form of a set of alternating in mutually perpendicular directions of flat springs resting on the base, and the damping element of the vibration isolator is made in the form of an elastic damping ring from an elastomer located along a closed contour in a plane perpendicular to the axis of the vibration isolator, and interacting with bushings that are connected to the support sections of flat springs by means of rivets, and the elastic damping ring has a circular, ellipse, triangle, square, rectangle, polygon shape in cross section. [Patent RU 2298119 C1, IPC F16F 7/08, F16F 9/06 publ. 04/27/2007. Bul. No. 12. Authors: Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Method of vibration isolation and vibration isolator with quasi-zero rigidity].

Рассеивание энергии вибрации в этом виброизоляторе осуществляется с помощью вязкоупругого демпфера, расположенного в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси пакета упругих элементов за счет радиальной деформации упругих элементов.Dissipation of vibration energy in this vibration isolator is carried out using a viscoelastic damper located in a plane perpendicular to the vertical axis of the package of elastic elements due to radial deformation of elastic elements.

Недостатками указанного виброизолятора являются неодинаковость характеристик упругих свойств при его работе на сжатие и на растяжение, а также недостаточная эффективность изменения его демпфирующих свойств путем варьирования количества пружин, их толщин и их диаметра.The disadvantages of the specified vibration isolator are the unequal characteristics of elastic properties during its operation in compression and tension, as well as insufficient efficiency of changing its damping properties by varying the number of springs, their thicknesses and their diameters.

Известен пластинчатый виброизолятор, состоящий из корпусных деталей и многослойных упругодемпфирующих элементов, отличающийся тем, что корпусные детали выполнены в виде двух соосно расположенных разъемных наружной и внутренней обойм, соединенных между собой не менее чем тремя радиально расположенными многослойными упругодемпфирующими элементами, при этом наружная обойма выполнена в виде двух оппозиционно состыкованных друг с другом фасонных колец с выполненными в их телах одинаковыми одним кольцевым и не менее чем тремя радиальными пазами и скрепленными между собой пистонами, а внутренняя обойма выполнена в виде резьбового болта с развитой грибковой шляпкой, в теле которой выполнены один кольцевой паз и не менее трех радиальных пазов, и состыкованной с крышкой, в теле которой оппозиционно шляпке болта выполнены точно такие же пазы, стянутых гайкой и упругой шайбой, при этом многослойный упругодемпфирующий элемент состоит из пакета пластин, одинаковых по высоте и имеющих прямоугольную форму, и двух расположенных сверху и снизу пакета профилированных лент, больших по высоте пластины пакета, имеющих радиусное очертание осевой линии и выступы на концах, служащие для крепления его в наружной и внутренней обоймах. [Патент RU 2386871 С1, МПК F16F 7/00 опуб. 20.04.2010. Авторы: Васюков Е.С., Пономарев Ю.К., Ермаков А.И., Паровай Ф.В., Пластинчатый виброизолятор].Known plate vibration isolator, consisting of body parts and multilayer elastic damping elements, characterized in that the body parts are made in the form of two coaxially spaced detachable outer and inner cages, interconnected by at least three radially arranged multilayer elastic damping elements, while the outer cage is made in the form of two oppositely joined to each other shaped rings with identical one annular and at least three radial grooves made in their bodies and caps fastened to each other, and the inner cage is made in the form of a threaded bolt with a developed mushroom head, in the body of which one annular groove is made and at least three radial grooves, and docked with a cover, in the body of which exactly the same grooves are made in opposition to the head of the bolt, tightened by a nut and an elastic washer, while the multilayer elastic damping element consists of a package of plates of the same height and having a rectangular shape the form, and two located above and below the package of profiled tapes, large in height of the package plate, having a radius outline of the center line and protrusions at the ends, which serve to fasten it in the outer and inner cages. [Patent RU 2386871 C1, IPC F16F 7/00 publ. 20.04.2010. Authors: Vasyukov E.S., Ponomarev Yu.K., Ermakov A.I., Parovay F.V., Plate vibration isolator].

К недостаткам данного типа виброизолятора относятся недостаточная надежность и ресурс работы по причине большой концентрации напряжений в пакетах лент, в местах их выхода из обойм, а также низкая несущая способность, сложность и низкая технологичность конструкции.The disadvantages of this type of vibration isolator include insufficient reliability and service life due to a high concentration of stresses in the tape packs, in the places where they exit from the clips, as well as low bearing capacity, complexity and low manufacturability of the structure.

Известен ленточный виброизолятор, состоящий из двух разъемных обойм в виде тел вращения, упруго соединенных между собой равномерно распределенными по окружности пакетами лент радиусного очертания. Пакеты лент включают в себя три различных набора лент, причем один из наборов выполнен в виде волнистых по окружности шайб с выступами разной длины, второй набор лент выполнен в виде изогнутого по радиусу пакета лент, имеющих с двух концов фигурные выступы типа ласточкин хвост и жестко защемленных в обоймах виброизолятора, а третий из пакетов выполнен, как и предыдущий с радиусным очертанием осевой линии, и установлен внутри второго. На концевых участках третьего набора лент выполнены рамные упругие элементы в виде совпадающих по контуру с фигурными выступами второго набора очертаниями, причем упругие выступы имеют возможность деформироваться с помощью набора из двух конических шайб, сопрягаемых по конусным поверхностям. Внешняя конусная втулка имеет разрез по вертикальной образующей, а ее цилиндрическая поверхность контактирует с выступами третьего набора, что дает возможность перемещения в радиальном направлении за счет того, что они закладываются в пазы обойм с зазорами. Рассеивание вибрационной нагрузки реализуется за счет силы трения в пакетах лент при их деформации. Нагрузка за счет трения превращается в тепловую энергию и уходит в окружающую среду. [Патент на полезную модель РФ №84486, МПК F16F 7/14, опубл. 10.07.2009. Авторы: Мелентьев B.C., Проничев Ю.Н., Крыпаев Д.Г., Гвоздев А.С., Пономарев Ю.К., Васюков Е.С.Ленточный виброизолятор].Known tape vibration isolator, consisting of two detachable clips in the form of bodies of revolution, elastically connected to each other evenly distributed around the circumference of the packs of ribbons of radius outline. Packs of tapes include three different sets of tapes, one of the sets is made in the form of wavy washers around the circumference with projections of different lengths, the second set of tapes is made in the form of a radially curved package of tapes having dovetail-shaped projections at both ends and rigidly pinched in the cages of the vibration isolator, and the third of the packages is made, like the previous one, with a radial outline of the center line, and is installed inside the second. On the end sections of the third set of belts, frame elastic elements are made in the form of outlines coinciding along the contour with the figured protrusions of the second set, and the elastic protrusions have the ability to deform using a set of two conical washers mated along the conical surfaces. The outer tapered bushing has a vertical cut, and its cylindrical surface is in contact with the protrusions of the third set, which makes it possible to move in the radial direction due to the fact that they are laid in the grooves of the cages with gaps. Vibration load dissipation is realized due to the frictional force in the belt packs during their deformation. The frictional load is converted into heat energy and released into the environment. [Patent for utility model of the Russian Federation No. 84486, IPC F16F 7/14, publ. 10.07.2009. Authors: Melent'ev B.S., Pronichev Yu.N., Krypaev D.G., Gvozdev A.S., Ponomarev Yu.K., Vasyukov E.S. Tape vibration isolator].

Данный виброизолятор является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемой полезной модели и выбран авторами в качестве прототипа.This vibration isolator is the closest in technical essence and the achieved result to the proposed utility model and is chosen by the authors as a prototype.

К основным недостаткам прототипа относятся его нетехнологичность по причине сложной геометрической формы его демпфирующих элементов, низкая несущая способность и недостаточный ресурс из-за наличия концентраторов напряжений.The main disadvantages of the prototype are its low-technology due to the complex geometric shape of its damping elements, low bearing capacity and insufficient resource due to the presence of stress concentrators.

Техническим результатом, на достижение которого направлена создаваемая полезная модель, является улучшение технологического и конструктивного качества конструкции изготовления и сборки виброизолятора с одновременным повышением его эффективности подавления вибрации, несущей способности, ресурса и прочностных свойств.The technical result to be achieved by the created utility model is to improve the technological and constructive quality of the construction of manufacturing and assembly of the vibration isolator with a simultaneous increase in its efficiency in suppressing vibration, bearing capacity, resource and strength properties.

Технический результат достигается тем, что в пластинчатом виброизоляторе, состоящем из двух соосно расположенных разъемных нижней и верхней обойм, резьбового болта с гайкой, связанных с виброизолятором, и пакетов кольцевых пластин, пакеты пластин составлены из чередующихся наружных кольцевых шайб и наружных контактных пластин, жестко закрепленных по периферии между верхней и нижней обоймами, связанными с помощью выступов с корпусом, и чередующихся внутренних кольцевых контактных пластин и внутренних кольцевых шайб, жестко закрепленных по внутренней поверхности с помощью резьбового стержня, связанного с вибратором, а наружные кольцевые контактные пластины и внутренние кольцевые контактные пластины связаны между собой силами трения.The technical result is achieved by the fact that in a plate vibration isolator, consisting of two coaxially located detachable lower and upper cages, a threaded bolt with a nut connected to the vibration isolator, and packs of annular plates, the plate packs are composed of alternating outer annular washers and external contact plates, rigidly fixed along the periphery between the upper and lower cages, connected by means of protrusions with the body, and alternating inner annular contact plates and inner annular washers rigidly fixed on the inner surface by means of a threaded rod connected to the vibrator, and the outer annular contact plates and inner annular contact plates are connected by frictional forces.

На фиг. 1 изображена аксонометрическая проекция виброизолятора.FIG. 1 shows an axonometric projection of a vibration isolator.

На фиг. 2 изображен поперечный разрез виброизолятора.FIG. 2 shows a cross-section of a vibration isolator.

Пластинчатый виброизолятор включает в себя резьбовой стержень 1 с гайкой 2 и шайбой 3, внутренний пакет кольцевых пластин 4, чередующихся с внутренними кольцевыми шайбами 5 и пакет внешних кольцевых контактных пластин 6, чередующихся с наружными кольцевыми шайбами 7, закрепленными в нижней 8 и верхней 9 обоймах, с помощью болтов 10. Обоймы 8 и 9 снабжены выступами 11 с отверстиями 12 для крепления к корпусу. Резьбовой стержень 1 имеет паз 13, позволяющий удерживать его от проворачивания при креплении его к вибратору.The plate vibration isolator includes a threaded rod 1 with a nut 2 and a washer 3, an inner pack of annular plates 4 alternating with inner annular washers 5 and a pack of outer annular contact plates 6 alternating with outer annular washers 7 fixed in the lower 8 and upper 9 cages , using bolts 10. Cages 8 and 9 are provided with projections 11 with holes 12 for attachment to the body. The threaded rod 1 has a groove 13 to keep it from turning when attaching it to the vibrator.

Пластинчатый виброизолятор работает следующим образом.The plate vibration isolator works as follows.

Виброизолятор крепится к основанию посредством выступов 11 с отверстиями 12. Защищаемое изделие устанавливается на резьбовой стержень 1, опираясь на развитую поверхность гайки 2, и фиксируется с помощью гайки, наворачиваемой сверху на резьбовой стержень 1, удерживаемый от проворачивания с помощью паза 13.The vibration isolator is attached to the base by means of projections 11 with holes 12. The item to be protected is installed on the threaded rod 1, resting on the developed surface of the nut 2, and fixed with a nut screwed onto the threaded rod 1 from above, kept from turning by means of the groove 13.

При воздействии на виброизолятор вибрационной или ударной нагрузки, происходит контактное взаимодействие пакетов пластин 4 и 6 через развивающиеся на их поверхностях силы сухого трения. Из-за работы сил сухого трения на поверхностях пластин энергия вибрации или удара переходит в тепло и рассеивается в окружающее пространство.When a vibration or shock load is applied to the vibration isolator, contact interaction of the plates 4 and 6 occurs through the dry friction forces developing on their surfaces. Due to the work of dry friction forces on the surfaces of the plates, the vibration or shock energy is converted into heat and dissipated into the surrounding space.

Данный виброизолятор по сравнению с прототипом имеет ряд преимуществ. Конструкция предлагаемого виброизолятора существенно проще и технологичнее в изготовлении и сборке аналогов и прототипа, что непосредственно следует из чтения и описания чертежей полезной модели. В самом деле, виброизолятор включает две соосные наружную и внутреннюю обоймы, связанные с корпусом, резьбовой болт, связанный с возбудителем вибрации, и пакеты плоских кольцевых шайб и контактных пластин. Все указанные элементы технологичны в изготовлении. Сборка виброизолятора по сравнению с прототипом также существенно упрощена и включает следующие операции. Нижнюю обойму 8 устанавливают на ровную плоскую поверхность. В центральном отверстии обоймы устанавливают резьбовой стержень 1 (головка стержня прилегает к плоской поверхности). Затем последовательно устанавливают попарно: внешнюю кольцевую шайбу 7 и внутреннюю кольцевую контактную пластину 4, далее: внешнюю кольцевую контактную пластину 6 и внутреннюю кольцевую шайбу 5. Указанную последовательность повторяют «n» раз в соответствии с результатами расчета по жесткостным и демпфирующим свойствам виброизолятора, а также его несущей способности. Затем устанавливают и закрепляют болтами 10 верхнюю обойму 9, фиксируя тем самым пакеты пластин по периферии, а затем стягивают гайкой 2 с шайбой 3 пакеты пластин по центру, связывая их с вибратором. Пластинчатый виброизолятор готов к использованию. По сравнению с прототипом, существенно увеличена площадь поверхности контактирующих между собой пластин, что увеличивает эффективность подавления вибрации. Особенности конструктивного исполнения виброизолятора, в частности, оболочечная конструкция пластин, ввиду их существенно большей жесткости повышает несущую способность виброизолятора. Кроме того, в конструкции виброизолятора реализована возможность регулирования его демпфирующих свойств и несущей способности (а также жесткости) в широких пределах, путем изменения количества пластин в пакетах, а также их геометрических характеристик. Отсутствие в конструкции виброизолятора концентраторов напряжений, а также удаление рабочих нагрузок от предельно возможных в пластинах виброизолятора из-за увеличения его несущей способности существенно сказывается в положительную сторону его прочностных свойств и ресурса.This vibration isolator has a number of advantages over the prototype. The design of the proposed vibration isolator is much simpler and more technologically advanced in the manufacture and assembly of analogs and prototypes, which directly follows from the reading and description of the utility model drawings. Indeed, the vibration isolator includes two coaxial outer and inner cages associated with the body, a threaded bolt associated with the vibration exciter, and packs of flat annular washers and contact plates. All of these elements are easy to manufacture. The assembly of the vibration isolator is also greatly simplified in comparison with the prototype and includes the following operations. The lower clip 8 is installed on a flat, flat surface. A threaded rod 1 is installed in the central hole of the cage (the head of the rod is adjacent to a flat surface). Then set in succession in pairs: the outer annular washer 7 and the inner annular contact plate 4, then: the outer annular contact plate 6 and the inner annular washer 5. This sequence is repeated "n" times in accordance with the calculation results for the stiffness and damping properties of the vibration isolator, as well as its bearing capacity. Then, the upper cage 9 is installed and fixed with bolts 10, thereby fixing the plate packs along the periphery, and then tightening the plate packs in the center with a nut 2 with a washer 3, connecting them to the vibrator. The plate vibration isolator is ready to use. In comparison with the prototype, the surface area of the contacting plates is significantly increased, which increases the efficiency of vibration suppression. The structural features of the vibration isolator, in particular, the shell structure of the plates, due to their significantly greater rigidity, increases the bearing capacity of the vibration isolator. In addition, in the design of the vibration isolator, it is possible to regulate its damping properties and bearing capacity (as well as stiffness) over a wide range, by changing the number of plates in the packages, as well as their geometric characteristics. The absence of stress concentrators in the design of the vibration isolator, as well as the removal of working loads from the maximum possible in the vibration isolator plates due to an increase in its bearing capacity, significantly affects the positive side of its strength properties and resource.

В виброизоляторе-прототипе (как в виброизоляторах-аналогах), пакеты пластин распределены по окружности и расположены с определенным шагом и, по причине несплошности пакетов, действующая на каждый из них в отдельности нагрузка получается гораздо выше, чем та же по величине, действующая на сплошной пакет пластин, что реализовано в предполагаемой полезной модели, ввиду большей площади восприятия нагрузки. По этой причине износ пластин в известных виброизоляторах происходит значительно быстрее, чем в предполагаемом виброизоляторе, что в свою очередь уменьшает ресурс работы аналогов, который порой оказывается недостаточным для объектов железнодорожного транспорта.In the prototype vibration isolator (as in analogue vibration isolators), the plate packs are distributed around the circumference and are located with a certain pitch and, due to the discontinuity of the packets, the load acting on each of them separately is much higher than the same value acting on the solid a package of plates, which is implemented in the proposed utility model, due to the larger area of \ u200b \ u200bthe perception of the load. For this reason, the wear of the plates in the known vibration isolators occurs much faster than in the proposed vibration isolator, which in turn reduces the service life of analogs, which sometimes turns out to be insufficient for railway transport facilities.

Резюмируя вышеизложенное приходим к выводу, что предлагаемая полезная модель позволяет существенно (в несколько раз) увеличить ресурс виброизолятора и, тем самым, уменьшить эксплуатационные расходы, повысить грузоподъемность виброизолятора в несколько раз по сравнению с прототипом, регулировать в широких пределах упруго-демпфирующие характеристики виброизолятора в зависимости от предъявляемых требований, а также упростить технологический процесс производства виброизоляторов при существенном повышении эффективности виброизолятора за счет обеспечения работы сил трения в условиях поверхностного контакта. При этом предлагаемый виброизолятор способен воспринимать пространственные вибрационные и ударные нагрузки, сохраняя при этом равночастотность по различным окружным направлениям. Простота и технологичность изготовления и сборки виброизолятора предопределяет возможность реализации полезной модели на день подачи заявки и соответствует современному уровню развития науки и техники. Упругодемпфирующие характеристики виброизолятора поддаются расчету на базе использования существующих методов расчета пластинчатых виброизоляторов. Универсальность конструкции, определяемая возможностью изменения в широких пределах жесткостных и диссипативных свойств виброизолятора путем изменения количества и геометрических параметров несущих элементов виброизолятора, существенно расширяет его область применения от миниатюрных приборов и агрегатов авиационной и ракетно-космической техники до большегрузных объектов подвижного состава железнодорожного транспорта и перевозимых грузов ответственного назначения, включая фрагменты и цельные объекты ракетно-космической техники.Summarizing the above, we come to the conclusion that the proposed utility model can significantly (several times) increase the resource of the vibration isolator and, thereby, reduce operating costs, increase the load capacity of the vibration isolator several times compared to the prototype, and regulate the elastic-damping characteristics of the vibration isolator within a wide range. depending on the requirements, and also to simplify the technological process of manufacturing vibration isolators with a significant increase in the efficiency of the vibration isolator by ensuring the work of friction forces under conditions of surface contact. At the same time, the proposed vibration isolator is able to perceive spatial vibration and shock loads, while maintaining equal frequency in different circumferential directions. The simplicity and manufacturability of manufacturing and assembling a vibration isolator predetermines the possibility of implementing a utility model on the day of filing an application and corresponds to the current level of development of science and technology. The elastic damping characteristics of the vibration isolator can be calculated based on the use of existing calculation methods for plate vibration isolators. The versatility of the design, determined by the possibility of changing the stiffness and dissipative properties of the vibration isolator within a wide range by changing the number and geometric parameters of the vibration isolator bearing elements, significantly expands its scope from miniature devices and units of aviation and rocket and space technology to heavy objects of rolling stock of railway transport and transported goods. critical purposes, including fragments and solid objects of rocket and space technology.

Claims

A plate vibration isolator, consisting of two coaxially located split lower and upper cages, a threaded bolt with a nut and plate packs, plate packs are made up of alternating outer annular washers and outer contact plates rigidly fixed along the periphery between the upper and lower cages, connected by protrusions with body, and alternating inner annular contact plates and inner annular washers rigidly fixed on the inner surface with a threaded rod connected to the vibrator, and the outer annular contact plates and inner annular contact plates are connected by friction forces.