RU2050484C1

RU2050484C1 - Vibration isolation support for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2050484C1
Authority: RU
Inventors: Минас Арменакович Минасян
Original assignee: Минас Арменакович Минасян
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: vibration isolation support for internal combustion engine has flexible member made in form of closed toroidal spiral, two pairs of metal disks mounted on coils of spiral at diametrically opposite points of circle of spiral turns. Sleeve embraces spiral at radial clearance whose amount ranges from 0.5 to 0.7 of preset magnitude of vertical static deformation of spiral at nominal load. Distance from end of sleeve to transverse plane of symmetry of torus spiral is selected from ratio h ≅ 0,5R where R is radius of spiral turn. Inner surface of each outer disk is profiled and its cross section is hyperbola. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для снижения шума и вибрации дизелей и других механизмов судовых и стационарных энергетических установок. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and more particularly to the improvement of vibration-isolating supports of internal combustion engines, and can be used to reduce noise and vibration of diesel engines and other mechanisms of ship and stationary power plants.

Известна виброизолирующая опора, содержащая упругий элемент, выполненный из стального троса, и имеющий форму спирали, две пары металлических пластин c поперечными канавками на внутренних поверхностях для обхвата и фиксирования витков спирали с двух диаметрально противоположных сторон. При этом верхняя подвижная пара пластин служит опорой двигателя, а нижняя неподвижная опорой фундаментной рамы [1]
Недостатком такой опоры является то, что обладая требуемой жесткостью в вертикальном направлении, она не обладает необходимой горизонтальной жесткостью, т. е. жесткостью в продольном и поперечном направлениях. Указанное обстоятельство является одной из основных причин, ограничивающих широкое практическое использование таких виброизолирующих опор в судовых и транспортных дизелях.Known vibration isolating support containing an elastic element made of a steel cable, and having the shape of a spiral, two pairs of metal plates with transverse grooves on the inner surfaces to girth and fix the coils of the spiral from two diametrically opposite sides. In this case, the upper movable pair of plates serves as a support for the engine, and the lower motionless support for the foundation frame [1]
The disadvantage of this support is that having the required stiffness in the vertical direction, it does not have the necessary horizontal stiffness, i.e., rigidity in the longitudinal and transverse directions. This circumstance is one of the main reasons limiting the wide practical use of such vibration-isolating supports in ship and transport diesels.

Известна виброизолирующая опора [2] содержащая упругий элемент, выполненный из стального троса в виде замкнутой спирали, имеющей форму тора, витки этой спирали имеют прямоугольную форму, а металлические пластины выполнены в виде дисков. Known vibration isolating support [2] containing an elastic element made of a steel cable in the form of a closed spiral having the shape of a torus, the turns of this spiral are rectangular, and the metal plates are made in the form of disks.

Изготовление такого амортизатора технологически сложно. Эта сложность связана с изготовлением упругого элемента с прямоугольной формой витков спирали, особенно из троса большого диаметра. Такие амортизаторы (опоры) могут быть рассчитаны на небольшие номинальные нагрузки, а следовательно, не могут быть использованы в качестве виброизолирующих опор на двигателях внутреннего сгорания и, особенно, транспортного назначения. Эти амортизаторы, также как и вышеописанная опора не обладает необходимой жесткостью в горизонтальном (продольном и поперечном) направлении. The manufacture of such a shock absorber is technologically difficult. This complexity is associated with the manufacture of an elastic element with a rectangular shape of spiral coils, especially from a large diameter cable. Such shock absorbers (bearings) can be designed for small nominal loads, and therefore, cannot be used as vibration isolating supports on internal combustion engines and, especially, transport purposes. These shock absorbers, as well as the support described above, do not have the necessary rigidity in the horizontal (longitudinal and transverse) direction.

Известна виброизолирующая опора ДВС [3] содержащая упругий элемент, выполненный в виде спирали из стального троса, и две пары металлических пластин, установленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках окружности спирали, при этом в каждой паре металлических пластин, внутренние пластины выполнены в поперечном сечении либо Г-образной формы, и установлены так, что их вертикальные полки параллельны для образования замкнутой полости, либо одна из пластин Т-образной, а вторая П-образной формы и установлены так, что их вертикальные полки параллельны, а вертикальная полка первой расположена между вертикальными полками П-образной пластины для образования замкнутых полостей, в которых установлены дополнительные упругие элементы для гашения боковых возмущающих сил. Known vibration-isolating support ICE [3] containing an elastic element made in the form of a spiral from a steel cable, and two pairs of metal plates mounted on the turns of the spiral from the outer and inner sides at diametrically opposite points of the circumference of the spiral, with each pair of metal plates having internal the plates are made in the cross section of either an L-shaped and installed so that their vertical shelves are parallel to form a closed cavity, or one of the plates is T-shaped, and the second is U-shaped and so that their vertical shelves are parallel, and the vertical shelf of the first is located between the vertical shelves of the U-shaped plate to form closed cavities in which additional elastic elements are installed to absorb lateral disturbing forces.

Для ограничения перемещения упругого элемента в продольном направлении такая виброизолирующая опора снабжена специальными механическими ограничителями, установленными на торцах внутренних металлических пластин. To limit the movement of the elastic element in the longitudinal direction, such a vibration-isolating support is equipped with special mechanical stops mounted on the ends of the inner metal plates.

Существенным недостатком такой опоры является ее конструктивная сложность, обусловленная наличием двух видов упругих элементов, сложностью профиля внутренних пластин и дополнительными ограничителями продольных перемещений. При этом для гашения вертикальных возмущающих сил предназначен основной упругий элемент, выполненный в виде спирали из стального троса, для гашения боковых возмущающих сил, т.е. сдвиговых перемещений витков спирали используется дополнительный упругий элемент, установленный в полостях, образованных между вертикальными полками внутренних пластин, а для ограничения перемещения в продольном направлении специальные механические ограничители. A significant drawback of such a support is its structural complexity, due to the presence of two types of elastic elements, the complexity of the profile of the inner plates and additional limiters of longitudinal displacements. In this case, the main elastic element, made in the form of a spiral from a steel cable, is designed to damp the vertical disturbing forces, to damp the lateral disturbing forces, i.e. The shear movements of the spiral coils use an additional elastic element installed in the cavities formed between the vertical shelves of the inner plates, and special mechanical stops are used to limit the movement in the longitudinal direction.

Изобретение направлено на упрощение известных виброизолирующих опор двигателей внутреннего сгорания. The invention is aimed at simplifying the known vibration-isolating supports of internal combustion engines.

Это достигается тем, что в опоре, содержащей упругий элемент в виде замкнутой спирали из стального троса, имеющей форму тора, две пары металлических пластин-дисков, установленных на витках спирали с наружной и внутренней сторон в диаметрально противоположных точках окружности витков, со стороны верхней подвижной пары пластин-дисков, опора закрыта металлическим стаканом, а образующие внутренних поверхностей верхней и нижней наружных металлических пластин-дисков профилированы и имеют гиперболическую форму. Причем между цилиндрическими стенками стакана и наружным диаметром окружности упругого элемента установлен зазор, величина которого равна 0,5-0,7 от величины вертикальной составляющей статической деформации упругого элемента при номинальной нагрузке, которая определяется расчетным или экспериментальным путем исходя из массы виброизолируемого объекта (двигателя), диаметра стального троса, числа витков спирали, количества опор и условий эксплуатации объекта. При этом высота металлического стакана выбрана исходя из того, что плоскость открытого торца стакана, установленного на опоре, находится ниже плоскости центральной горизонтальной оси спирали упругого элемента на величину h≅0,5R, где R радиус окружности (проекции) витка спирали. This is achieved by the fact that in a support containing an elastic element in the form of a closed spiral from a steel cable having a torus shape, two pairs of metal disk plates mounted on spiral turns from the outer and inner sides at diametrically opposite points of the circumference of the turns from the upper movable side pairs of disk plates, the support is closed with a metal cup, and the generators of the inner surfaces of the upper and lower external metal disk plates are profiled and have a hyperbolic shape. Moreover, a gap is established between the cylindrical walls of the glass and the outer diameter of the circumference of the elastic element, the value of which is 0.5-0.7 of the vertical component of the static deformation of the elastic element at nominal load, which is determined by calculation or experimentally based on the mass of the vibration-insulated object (engine) , the diameter of the steel cable, the number of turns of the spiral, the number of supports and the operating conditions of the object. The height of the metal cup is chosen based on the fact that the plane of the open end of the cup mounted on the support is lower than the plane of the central horizontal axis of the spiral of the elastic element by h элемента0.5R, where R is the radius of the circle (projection) of the coil of the spiral.

На фиг.1 и 2 представлена предлагаемая виброизолирующая опора, две проекции. Figure 1 and 2 presents the proposed vibration-isolating support, two projections.

Виброизолирующая опора содержит упругий элемент 1, выполненный в виде замкнутой спирали из стального троса, и имеет торообразную форму, верхнюю подвижную крепежную пару, состоящую из наружной 2 и внутренней 3 металлических пластин-дисков, охватывающую витки упругого элемента и являющуюся опорой двигателя, нижнюю неподвижную крепежную пару, состоящую из наружной 4 и внутренней 5 пластин-дисков, расположенных на диаметрально противоположном участке спирали упругого элемента и предназначенную для крепления к фундаменту, металлический стакан 6, закрепленный на опоре со стороны верхней подвижной пары пластин-дисков. The vibration-isolating support contains an elastic element 1 made in the form of a closed spiral of a steel cable, and has a toroidal shape, an upper movable mounting pair, consisting of an outer 2 and an inner 3 metal disk plate, covering the coils of the elastic element and which is the engine support, the lower fixed mounting a pair consisting of outer 4 and inner 5 disk plates located on the diametrically opposite portion of the spiral of the elastic element and intended for fastening to the foundation, a metal stack An 6, mounted on a support from the side of the upper movable pair of disk plates.

Для крепления опоры к дизелю и фундаментной раме, наружные пластины 2 и 4 соответствующих пар металлических пластин-дисков имеют центральные резьбовые отверстия 7, а образующие внутренних поверхностей А этих пластин имеют профилированную гиперболическую форму. При этом зазор Δ между боковыми стенками стакана 6 и внешним диаметром спирали упругого элемента 1 равен 0,5-0,7 от величины вертикальной составляющей статической деформации упругого элемента при номинальной нагрузке, а плоскость открытого торца стакана находится ниже уровня плоскости центральной горизонтальной оси спирали упругого элемента на величину h ≅0,5R, где R радиус окружности проекции витка спирали. For fixing the support to the diesel engine and the foundation frame, the outer plates 2 and 4 of the corresponding pairs of metal disk plates have central threaded holes 7, and the generators of the inner surfaces A of these plates have a profiled hyperbolic shape. The gap Δ between the side walls of the glass 6 and the outer diameter of the spiral of the elastic element 1 is equal to 0.5-0.7 of the vertical component of the static deformation of the elastic element at nominal load, and the plane of the open end of the glass is below the plane of the central horizontal axis of the spiral of elastic element by the value of h ≅0.5R, where R is the radius of the circumference of the projection of the spiral loop.

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

В процессе эксплуатации дизеля, установленного на транспортном средстве, например на судне, появляются внешние возмущающие силы от крена и дифферента судна. При этом происходит сдвиговое пеpемещение витков спирали 1 совместно с верхней парой пластин 2 и 3 и металлическим стаканом 6, на которых установлен двигатель. Рассмотрим случай, когда это перемещение происходит вправо (по чертежу) относительно нижней неподвижной пары пластин 4 и 5, закрепленной к фундаментной раме. Это перемещение происходит на величину зазора Δ между наружным диаметром окружности упругого элемента (витков спирали 1) и внутренней поверхностью стакана 6, после чего витки спирали начинают сжиматься, оказывая тормозящее действие на сдвиговое перемещение. Одновременно витки спиpали, размещенные с диаметрально противоположной стороны (на чертеже слева), перемещаясь вправо, соприкасаются с внутренней профилированной (гиперболической) поверхностью А пластин 2 и 4, ограничиваются в движении и начинают сжиматься, оказывая дополнительное тормозящее действие сдвиговому перемещению. During operation of a diesel engine mounted on a vehicle, for example on a ship, external disturbing forces appear from the heel and trim of the ship. When this occurs, the shear movement of the turns of the spiral 1 together with the upper pair of plates 2 and 3 and a metal cup 6 on which the engine is mounted. Consider the case when this movement occurs to the right (according to the drawing) relative to the lower fixed pair of plates 4 and 5, fixed to the foundation frame. This movement occurs by the gap Δ between the outer diameter of the circumference of the elastic element (turns of the spiral 1) and the inner surface of the glass 6, after which the turns of the spiral begin to compress, exerting a braking effect on the shear movement. At the same time, the coils spiral, placed on the diametrically opposite side (on the left drawing), moving to the right, are in contact with the internal profiled (hyperbolic) surface A of plates 2 and 4, are limited in movement and begin to compress, providing an additional inhibitory effect to shear displacement.

Учитывая, что предлагаемая опора имеет круглую (торообразную) форму, работа ее от действия любых внешних возмущающих сил, действующих в любом горизонтальном направлении, не отличается от описанной. Given that the proposed support has a round (toroidal) shape, its operation from the action of any external disturbing forces acting in any horizontal direction does not differ from that described.

При появлении возмущающей силы, действующей в вертикальном направлении, происходит сжатие витков спирали 1, т.е. уменьшение вертикального диаметра и увеличение горизонтального диаметра на величину зазора Δ между наружным диаметром окружности упругого элемента и внутренней поверхностью стакана 6. При этом витки спирали упругого элемента с одной стороны упираются на внутреннюю поверхность стакана, а с другой на профилированную гиперболическую поверхность А наружных пластин 2 и 4. Причем это соприкосновение происходит на всей длине окружности спирали, что приводит к равномерному сжатию всех витков спирали, оказывая тормозящее действие на вертикальное нерасчетное перемещение до полного его прекращения. When a perturbing force appears, acting in the vertical direction, the spiral turns 1 are compressed, i.e. reducing the vertical diameter and increasing the horizontal diameter by the gap Δ between the outer diameter of the circumference of the elastic element and the inner surface of the glass 6. In this case, the coils of the elastic element abut on one side of the glass and, on the other, on the profiled hyperbolic surface A of the outer plates 2 and 4. Moreover, this contact occurs along the entire length of the circumference of the spiral, which leads to uniform compression of all turns of the spiral, exerting a braking effect on the vertical non-calculated movement until its complete cessation.

Таким образом, предлагаемая виброизолирующая опора, наряду с конструктивной простотой в изготовлении, обеспечивает надежную виброизоляцию объекта от воздействия как горизонтальных, так и вертикальных внешних возмущающих сил, а наличие металлического стакана, кроме того, защищает опору, в частности упругий элемент, от возможного воздействия извне агрессивных сред и попадания посторонних предметов. Thus, the proposed vibration isolating support, along with constructive simplicity in manufacturing, provides reliable vibration isolation of the object from the effects of both horizontal and vertical external disturbing forces, and the presence of a metal cup, in addition, protects the support, in particular the elastic element, from possible external influences aggressive environments and foreign objects.

Claims

VIBRATING SUPPORT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing an elastic element in the form of a closed toroidal spiral from a steel cable and two pairs of metal disks mounted on the spiral turns from the outer and inner sides at diametrically opposite points of the circumference of the spiral turns, characterized in that one of them is equipped with external disks with a metal cup covering a toroidal spiral with a radial clearance, the value of which is selected within 0.5 0.7 of a given value of vertical static deformation of the toroidal spiral at nominal load, the distance from the end of the cup to the transverse plane of symmetry of the toroidal spiral is selected from the condition h 0.5R, where R is the radius of the spiral, and the inner surface of each outer disk is shaped and its cross section is a hyperbola.