RU2042868C1

RU2042868C1 - Vibration insulation support for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2042868C1
Authority: RU
Inventors: М.А. Минасян
Original assignee: Военно-морская академия им.Адмирала флота Советского Союза Кузнецова Н.Г.
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: support has flexible member 1 made up as a closed torus- like spiral with round turns made of steel rope, two pairs of disks-plates 2,3 and 4,5, and controlled and changeable device which serves as a guarding and/or additional flexible member consisting of plates 7 and 8 with perforation A and flexible member 6 interposed between them. Bolt 9 for securing support to object 10 is lengthened and provided with lock-nut 11 for both to permit varying the space and creating load on flexible member 6. To change members 6,7, and 8 opening C is made in shelf 12 of the base. EFFECT: improved protection against vibration. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию виброизолирующих опор для двигателей внутреннего сгорания и других механизмов, преимущественно, судового и транспортного назначения. The invention relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, and more particularly to the improvement of vibration-isolating supports for internal combustion engines and other mechanisms, mainly for ship and transport purposes.

Известна спиральная тросовая виброизолирующая опора, содержащая упругий элемент, выполненный в виде отдельных равных отрезков троса, одни концы которых закреплены в специальных гнездах, расположенных по окружности одного (нижнего) диска, а вторые концы по окружности второго диска [1]
Существенным недостатком такой опоры является то, что она рассчитана на небольшие номинальные нагрузки, не застрахована от чрезмерных нагрузок, например, от крена и дифферента судна.Known spiral cable vibration-isolating support containing an elastic element made in the form of separate equal segments of the cable, one ends of which are fixed in special sockets located around the circumference of one (lower) disk, and the second ends around the circumference of the second disk [1]
A significant drawback of such a support is that it is designed for small nominal loads, is not immune from excessive loads, for example, from the heel and trim of the vessel.

Известна также виброизолирующая опора, содержащая торообразный упругий элемент из троса, навитый по спирали и диски между которыми размещены витки троса [2]
Особенностью такого амортизатора (опоры) является то, что упругий элемент из стального троса выполнен в виде дисков.Also known is a vibration-isolating support containing a toroidal elastic element made of a cable, wound in a spiral and disks between which the turns of the cable are placed [2]
A feature of such a shock absorber (support) is that the elastic element of the steel cable is made in the form of disks.

Изготовление такого амортизатора технологически сложно. Такие амортизаторы (опоры) могут быть рассчитаны на небольшие номинальные нагрузки и не застрахованы от чрезмеpных нагрузок, а, следовательно, не могут быть использованы в качестве виброизолирующих опор на двигателях внутреннего сгорания и, особенно, транспортного назначения. The manufacture of such a shock absorber is technologically difficult. Such shock absorbers (supports) can be designed for small nominal loads and are not insured against excessive loads, and, therefore, cannot be used as vibration isolating supports on internal combustion engines and, especially, transport purposes.

Общим недостатком вышеописанных опор является невозможность регулировки жесткости и изменения номинальной нагрузки опоры в широких пределах в условиях эксплуатации объекта и применения для различных объектов, в которых виброизолирующие опоры имеют иное значение номинальной нагрузки. A common drawback of the supports described above is the impossibility of adjusting the stiffness and changing the nominal load of the support over a wide range of conditions in which the object is used and used for various objects in which the vibration isolating supports have a different nominal load value.

Для обеспечения технического результата, заключающегося в регулировании жесткости и изменении номинальной нагрузки опоры, виброизолирующая опора содержит упругий элемент в виде замкнутой с круглыми витками спирали из стального троса, имеющий торообразную форму, две пары (нижнюю и верхнюю) дисков-пластин, установленных и закрепленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках его окружности, и регулируемое с возможностью замены в условиях эксплуатации устройство в качестве страховочного и (или) дополнительного упругого элемента, а также обеспечивающее возможность применения опоры на других объектах с иными значениями номинальной нагрузки. Это устройство состоит из упругого элемента, верхней и нижней перфорированных тарелок. To ensure a technical result, which consists in regulating the stiffness and changing the nominal load of the support, the vibration isolating support contains an elastic element in the form of a spiral made of a steel cable closed with round turns, having a toroidal shape, two pairs (lower and upper) of disk plates mounted and fixed on turns of the spiral from the outer and inner sides at diametrically opposite points of its circumference, and a device that is adjustable and replaceable under operating conditions as a safety device and ( Do) of the additional elastic element, and also provides the possibility of relying on other objects with other values of the rated load. This device consists of an elastic element, upper and lower perforated plates.

Верхняя тарелка цилиндрической частью свободно входит в цилиндрическую часть верхнего диска, а нижняя тарелка с резьбовой цилиндрической поверхностью заворачивается в сквозное резьбовое отверстие нижнего диска. Заворачивание нижней тарелки производится торцевым ключом со специальными выступами, которые заходят в отверстия, предусмотренные в тарелки. The upper plate with a cylindrical part freely enters the cylindrical part of the upper disk, and the lower plate with a threaded cylindrical surface is wrapped in a through threaded hole in the lower disk. The lower plate is wrapped with a socket wrench with special protrusions that go into the holes provided in the plates.

Верхний крепежный болт крепления опоры к объекту удлиненный и с контргайкой для обеспечения возможности изменения как зазора между верхней тарелкой и торцевой поверхностью болта, так и для создания нагрузки на упругий элемент. The upper mounting bolt for securing the support to the object is elongated and with a lock nut to provide the possibility of changing both the gap between the upper plate and the end surface of the bolt, and to create a load on the elastic element.

Для замены упругого элемента, тарелок на полке фундамента агрегата выполнено отверстие диаметром, допускающим их свободный проход. To replace the elastic element, plates, a hole with a diameter is made on the shelf of the foundation of the unit, allowing their free passage.

На фиг. 1 изображен общий вид опоры, продольный разрез; на фиг. 2 вид сверху с частичным вырезом. In FIG. 1 shows a General view of the support, a longitudinal section; in FIG. 2 top view with partial cutaway.

Виброизолирующая опора содержит упругий элемент 1 в виде замкнутой с круглыми витками спирали из стального троса, имеющий торообразную форму, две пары дисков-пластин 2, 3 и 4, 5, установленных и закрепленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках его окружности и регулируемое с возможностью замены в условиях эксплуатации устройство с качестве страховочного и(или) дополнительного упругого элемента. Страховочный и дополнительный упругий элемент состоит из упругого элемента 6 и перфорированных А тарелок 7 и 8. The vibration-isolating support contains an elastic element 1 in the form of a spiral with a steel cable closed with round turns, having a toroidal shape, two pairs of disk plates 2, 3 and 4, 5 mounted and fixed on the spiral turns from the outer and inner sides at diametrically opposite points of it circumference and a device that is adjustable and replaceable under operating conditions with the quality of a safety and (or) additional elastic element. The safety and additional elastic element consists of an elastic element 6 and perforated A plates 7 and 8.

Тарелка 7 цилиндрической частью свободно входит в цилиндрическую часть G верхнего диска 2, а тарелка 8 с резьбовой цилиндрической поверхностью заворачивается в сквозное резьбовое отверстие В нижнего диска 4. Тарелка 8 заворачивается в отверстие В торцевым ключом, цапфы (выступы) которой заходят в отверстия D. The plate 7 with the cylindrical part freely enters the cylindrical part G of the upper disk 2, and the plate 8 with a threaded cylindrical surface is screwed into the through threaded hole B of the lower disk 4. The plate 8 is screwed into the hole B with a socket wrench, the trunnions (protrusions) of which go into the holes D.

Верхний крепежный болт 9 крепления опоры к объекту 10 (двигателю) удлиненный и с контргайкой 11 для обеспечения возможности изменения как зазора между верхней тарелкой 7 и торцевой поверхностью болта 9, так и для создания нагрузки на упругий элемент 6. The upper mounting bolt 9 for attaching the support to the object 10 (engine) is elongated and with a lock nut 11 to provide the possibility of changing both the gap between the upper plate 7 and the end surface of the bolt 9, and to create a load on the elastic element 6.

Для замены упругого элемента 6, тарелок 7 и 8 на полке 12 фундамента агрегата, например, дизель-генератора, выполнено отверстие F с диаметром, допускающим свободный проход тарелок 7 и 8 с упругим элементом 6. To replace the elastic element 6, plates 7 and 8 on the shelf 12 of the foundation of the unit, for example, a diesel generator, a hole F with a diameter allowing free passage of plates 7 and 8 with an elastic element 6 is made.

Указанные особенности обеспечивают возможность замены элементов 6, 7, 8 с определенными характеристиками на аналогичные элементы с другими характеристиками. Изменение характеристик достигается, например, заменой упругого элемента 6 одной жесткости на другой, изменением диаметра перфорированных отверстий А их количества, расположения и т.д. These features provide the ability to replace elements 6, 7, 8 with certain characteristics with similar elements with other characteristics. Changing the characteristics is achieved, for example, by replacing the elastic element 6 of one stiffness with another, by changing the diameter of the perforated holes And their number, location, etc.

Виброизолирующая опора обладает возможностью изменения номинальной нагрузки в широких пределах. The vibration isolating support has the ability to vary the rated load over a wide range.

Нижний предел номинальной нагрузки обеспечивает торообразный спиральный тросовой упругий (основной) элемент 1. При этом зазор между верхней тарелкой 7 и торцевой поверхностью болта 9 составляет 1-1,5 мм в зависимости от конкретного объекта и требований допустимых величин вибросмешения. The lower limit of the nominal load provides a toroidal spiral cable elastic (main) element 1. In this case, the gap between the upper plate 7 and the end surface of the bolt 9 is 1-1.5 mm, depending on the specific object and the requirements of permissible values of vibration mixing.

В данном случае элементы 6, 7 и 8 выполняют только функцию страховки от перегрузок. In this case, the elements 6, 7 and 8 perform only the function of insurance against overloads.

Возможность изменения номинальной нагрузки виброизолирующей опоры до определенного его верхнего предела обеспечивается дополнительным упругим элементом 6 с перфорированными тарелками. При этом торец болта 9 упирается в тарелку 7 и зазор Δ 0. The ability to change the nominal load of the vibration isolating support to a certain upper limit is provided by an additional elastic element 6 with perforated plates. In this case, the end face of the bolt 9 abuts against the plate 7 and the gap Δ 0.

Возможность частичной или полной замены элементов 6, 7 и 8 на элементы с другими жесткостными характеристиками смещает максимальный предел номинальной нагрузки виброизолирующей опоры либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения. The possibility of partial or complete replacement of elements 6, 7 and 8 with elements with other stiffness characteristics shifts the maximum limit of the rated load of the vibration isolating support either upward or downward.

Кроме того, конструкция виброизолирующей опоры допускает и обеспечивает возможность замены элементов 6, 7 и 8 другими упругими элементами, например, различными пружинами, композиционным материалом, гидравлической или пневматической средой и т.д. In addition, the design of the vibration isolating support allows and makes it possible to replace elements 6, 7 and 8 with other elastic elements, for example, various springs, composite material, hydraulic or pneumatic medium, etc.

Виброизолирующая опора работает следующим образом. Vibration isolating support works as follows.

Виброизолирующая опора, установленная под дизель, например на судне и в составе дизель-генераторного агрегата, воспринимающая номинальную нагрузку только спиральным тросовым упругим элементом 1, в обычных нормальных эксплуатационных условиях работает без участия элементов 6, 7 и 8. A vibration isolating support mounted under a diesel engine, for example, on a ship and as part of a diesel generator set, which receives the rated load only with a spiral cable elastic element 1, in normal normal operating conditions, works without the participation of elements 6, 7 and 8.

При появлении возмущающих сил от крена и дифферента судна сдвиговому перемещению опоры препятствуют дуги троса касанием к профилированным гиперболическим поверхностям Е дисков 2, 4 и элементы 6 7, 8, установленные в средней части опоры. When disturbing forces from the bank and the trim of the vessel appear, the shear movement of the support is prevented by the arc of the cable touching the profiled hyperbolic surfaces E of the disks 2, 4 and elements 6 7, 8 installed in the middle part of the support.

При появлении вертикальных возмущающих сил с вибросмещением, например, больше 1 мм происходит касание торца болта 9 к верхней тарелке 7. When there are vertical disturbing forces with vibration displacement, for example, more than 1 mm, the end face of the bolt 9 touches the upper plate 7.

Благодаря наличию упругого элемента 6 и перфорации тарелок перегрузки на опору воспринимаются "мягко" и относительно плавно. Due to the presence of the elastic element 6 and the perforation of the plates, the loads on the support are perceived “softly” and relatively smoothly.

После исчезновения воздействия возмущающих сил (усилий) опора возвращается в исходное нормальное положение и работает в нормальном режиме. After the disappearance of the influence of disturbing forces (forces), the support returns to its original normal position and operates in normal mode.

Виброизолирующая опора, воспринимающая номинальную нагрузку спиральным тросовым упругим элементом 1 с положением торца болта 9, соприкасающегося с поверхностью тарелки 7, обеспечивает возможность получения другой характеристики опоры. При этом возникающие усилия выше номинальных сразу воспринимает упругий элемент 6. Vibration isolating support, perceiving the nominal load of the spiral cable elastic element 1 with the position of the end face of the bolt 9 in contact with the surface of the plate 7, provides the possibility of obtaining other characteristics of the support. In this case, the arising forces above the nominal immediately perceive the elastic element 6.

Перфорация А на тарелках 7, 8 обеспечивает, во-первых, надежное сцепление упругого элемента, например, резины с тарелками 7, 8, во-вторых, эффективное демпфирование опоры за счет дросселирования вязкоупругого материала 6 в отверстиях А тарелок. Perforation A on the plates 7, 8 provides, firstly, reliable adhesion of the elastic element, for example, rubber with the plates 7, 8, and secondly, the effective damping of the support due to the throttling of the viscoelastic material 6 in the holes A of the plates.

Согласно теории вязко-упругого поведения упруго-деформирующих материалов, резине присущи свойства как упругого материала, так и жидкостей. Ее упругое поведение подчиняется закону Гука, связывающее напряжение и деформацию выражением σ Е ε, а вязкое поведение подчиняется закону Ньютона для жидкостей σ 3 η ε, где η коэффициент вязкости, ε скорость деформации (В.Н.Потураев и др. Прикладная механика резины. Киев: Наукова думка, 1975, с. 10). According to the theory of viscoelastic behavior of elastic deforming materials, rubber has the properties of both an elastic material and liquids. Its elastic behavior obeys the Hooke law, which relates stress and strain by the expression σ E ε, and the viscous behavior obeys Newton's law for fluids σ 3 η ε, where η is the viscosity coefficient, ε is the deformation rate (V.N. Poturaev et al. Applied rubber mechanics. Kiev: Naukova Dumka, 1975, p. 10).

Виброизолирующая опора воспринимает номинальную нагрузку не только спиральным тросовым упругим элементом 1, но и элементами 6, 7 и 8. Для этого упругий элемент 6 предварительно зажат болтом 9. В таком случае страховка упругих элементов или опоры в целом обеспечивается за счет касания внутренних поясков тарелок 7 и 8 друг друга, а также витков троса 1 и профилированной гиперболической плоскости Е дисков 2 и 4. The vibration isolating support accepts the rated load not only by the spiral cable elastic element 1, but also by the elements 6, 7 and 8. For this, the elastic element 6 is pre-clamped by the bolt 9. In this case, the insurance of the elastic elements or the support as a whole is ensured by touching the inner belts of the plates 7 and 8 of each other, as well as the turns of the cable 1 and the profiled hyperbolic plane E of the disks 2 and 4.

Таким образом, одна и та же виброизолирующая опора может быть использована для различных объектов, требующих различные номинальные нагрузки. Кроме того, обеспечивает возможность изменения характеристик непосредственно на конкретном объекте в условиях эксплуатации без демонтажа опоры. Это очень важное преимущество, так как серийно выпускаемые виброизолирующие опоры конкретного типоразмера, особенно резино-металлические, по жесткостным характеристикам существенно расходятся и установка их на объект ухудшает вибрационное состояние из-за неравномерности их нагружения. Thus, the same vibration isolating support can be used for various objects requiring different nominal loads. In addition, it provides the ability to change the characteristics directly at a particular facility in operating conditions without dismantling the support. This is a very important advantage, since the commercially available vibration isolating supports of a particular standard size, especially rubber-metal ones, differ significantly in terms of their stiffness characteristics and their installation on the object worsens the vibrational state due to the uneven loading.

Другое преимущество состоит в том, что предложенная виброизолирующая опора может быть установлена под объект практически в любом месте относительно центра тяжести, например, равномерно по всей раме агрегата и затем производить регулировку опор с помощью болтов 9 и элементов 6, 7, 8 и при необходимости заменять элементы 6, 7, 8 другими. Another advantage is that the proposed vibration isolating support can be installed under the object almost anywhere relative to the center of gravity, for example, evenly throughout the unit frame and then adjust the supports using bolts 9 and elements 6, 7, 8 and, if necessary, replace Elements 6, 7, 8 by others.

Таким образом, предлагаемая виброизолирующая опора обеспечивает надежную виброизоляцию объекта от воздействия внешних сил, регулировку характеристик в условиях эксплуатации и применение одной и той же опоры на различных объектах с иными значениями номинальной нагрузки на одну опору. Thus, the proposed vibration isolating support provides reliable vibration isolation of the object from external forces, the adjustment of characteristics in operating conditions and the use of the same support at different objects with different values of the nominal load on one support.

Claims

A VIBRATION-INSULATING SUPPORT FOR THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing a toroidal elastic element made of a cable, wound in a spiral, and disks between which the turns of the cable are placed, characterized in that a central hole and an annular groove are made in the middle part of one of the disks, and a threaded hole in the other, a threaded disk equipped with perforated plates, one of which is installed in the annular groove of the disk, a thread is cut on the outer surface of the other plate and it is screwed into the threaded hole of the other disk with an elastic element, placed between the plates, a bolt screwed into the Central hole of the disk, and clamping rings mounted on the inner surface of each of the discs, and the turns of the cable are placed between the discs and clamping rings.