RU2178535C1

RU2178535C1 - Vibration-proof supporting device for mounting electronic components

Info

Publication number: RU2178535C1
Application number: RU2000121013A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Белый
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2002-01-20

Abstract

FIELD: machine engineering, possibly protection of components of radioelectronic equipment against vibration loads. SUBSTANCE: supporting device includes elastic mounting plate and elastic rectangular frame arranged mutually in parallel. Frame is rigidly secured to plate along its periphery and it is elastically joined with plate in central portion with possibility of mutual motion of frame and plate. Elastic joint of central portions of frame and plate is in the form of flexible twisted belt whose outer ends are secured to frame and plate. Belt has two portions twisted in mutually opposite directions and divided by rigid partition. The last is in the form of cover strip secured to belt and engaging by its plane turned to frame with inner surface of frame from its central portion until periphery. EFFECT: enhanced efficiency of vibration insulation due to automatic breaking of resonance modes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры от воздействия вибрационных нагрузок. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to protect elements of electronic equipment from vibration loads.

Известны виброизолирующие опоры для крепления электрорадиоэлементов, содержащие упругую монтажную пластину и упругую раму, соединенные друг с другом через амортизаторы с фрикционными элементами /см. а. с. СССР N 953289, кл. F 16 F 7/00, 1982 г. ; а. с. СССР N 1525365, кл. F 16 F 13/00, H 05 K 5/02, 1989 г. ; а. с. СССР N 1523782, кл. F 16 F 7/00, 1989 г. /. Known anti-vibration mounts for mounting electrical components, containing an elastic mounting plate and an elastic frame connected to each other through shock absorbers with friction elements / cm. a. from. USSR N 953289, class F 16 F 7/00, 1982; a. from. USSR N 1525365, class F 16 F 13/00, H 05 K 5/02, 1989; a. from. USSR N 1523782, class F 16 F 7/00, 1989 /.

Недостатком данных устройств является предельно низкая эффективность виброизоляции элементов радиоэлектронной аппаратуры. Это объясняется тем, что в данных устройствах происходит скачкообразная мгновенная отстройка упругой системы с резонансных режимов только в момент возникновения резонансных колебаний, c последующим возвращением системы в исходное динамическое состояние с той же жесткостью и собственной частотой. Поэтому при продолжении действия внешних возмущений динамика упругой системы характеризуется ее периодической раскачкой со скачкообразным возникновением и срывом резонансных режимов. The disadvantage of these devices is the extremely low efficiency of vibration isolation of elements of electronic equipment. This is explained by the fact that in these devices an abrupt instantaneous detuning of the elastic system from resonance modes occurs only at the moment of resonance oscillations, followed by the return of the system to its original dynamic state with the same rigidity and natural frequency. Therefore, with the continuation of the action of external perturbations, the dynamics of the elastic system is characterized by its periodic buildup with a jump-like appearance and breakdown of the resonance regimes.

Известна также виброизолирующая опора, содержащая упругую монтажную пластину и упругую тягу в виде дугообразных пластин, имеющих жесткое соединение c монтажной пластиной по периферии и упругое соединение в центральной части в виде охваченного распорными пружинами подвижного стержня /см. а. с. СССР N 1465657, кл. F 16 F 13/00, 1989 г. /. A vibration-isolating support is also known, comprising an elastic mounting plate and elastic traction in the form of arched plates having a rigid connection with the mounting plate at the periphery and an elastic connection in the central part in the form of a movable rod covered by springs / cm. a. from. USSR N 1465657, class F 16 F 13/00, 1989 /.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность виброизоляции вследствие невозможности автоматической отстройки упругой опоры от резонансных режимов. Опора позволяет только демпфировать высшие формы резонансных колебаний вследствие диссипации энергии при относительном смещении упругих элементов, однако допускает возможность перестройки своих резонансных частот только в процессе регулировки. The disadvantage of this device is the low efficiency of vibration isolation due to the inability to automatically detune the elastic support from resonant modes. The support allows only damping of the higher forms of resonant vibrations due to energy dissipation at a relative displacement of the elastic elements, however, it allows the possibility of tuning its resonant frequencies only during adjustment.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является виброизолирующая опора для крепления электрорадиоэлементов, содержащая упругую монтажную пластину и упругую прямоугольную раму, расположенную параллельно монтажной пластине, имеющую жесткое соединение с последней в центральной части и упругое соединение по периферии с возможностью взаимного перемещения рамы и пластины /см. а. с. СССР N 1193327, кл. F 16 F 13/00, 1985 г. /, принятое за прототип. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a vibration-isolating support for fastening electro-radio elements, comprising an elastic mounting plate and an elastic rectangular frame located parallel to the mounting plate, having a rigid connection with the latter in the central part and an elastic connection along the periphery with the possibility of mutual movement frames and plates / cm. a. from. USSR N 1193327, class F 16 F 13/00, 1985 /, adopted as a prototype.

Недостатком данного устройства - прототипа является низкая эффективность виброизоляции, что объясняется скачкообразной мгновенной отстройкой упругой системы с резонансных режимов только в момент возникновения резонансных колебаний с последующим возвращением системы в исходное динамическое состояние и повторным возникновением резонансного режима. The disadvantage of this prototype device is the low efficiency of vibration isolation, which is explained by the jump-like instantaneous detuning of the elastic system from the resonance modes only at the moment of resonance oscillations with the subsequent return of the system to its original dynamic state and the re-emergence of the resonant mode.

Сущность изобретения заключается в введении в конструкцию опоры адаптивного к вибрационным воздействиям упругого механизма, автоматически изменяющего динамические характеристики упругой колебательной системы при возникновении резонансного режима и срывающего, тем самым, возникающий резонансный режим. The essence of the invention lies in the introduction of a support structure adaptive to vibrational influences of an elastic mechanism that automatically changes the dynamic characteristics of an elastic oscillating system when a resonance mode occurs and thereby disrupts the emerging resonant mode.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет автоматического срыва резонансных режимов. The technical result is an increase in the efficiency of vibration isolation due to automatic breakdown of resonance modes.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной виброизолирующей опоре для крепления электрорадиоэлементов, содержащей упругую монтажную пластину и упругую прямоугольную раму, расположенную параллельно монтажной пластине, имеющую жесткое соединение с последней по периферии и упругое соединение в центральной части с возможностью взаимного перемещения рамы и пластины, особенность заключается в том, что упругое соединение в центральной части пластины и рамы выполнено в виде гибкой скрученной ленты, закрепленной наружными концами на пластине и раме и состоящей из двух участков, скрученных в противоположные стороны и разделенных жесткой перемычкой, выполненной в виде прикрепленной к ленте планки, контактирующей обращенной к раме плоскостью с внутренней поверхностью рамы от центральной ее части до периферии. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known vibration-isolating support for fastening the electrical elements containing an elastic mounting plate and an elastic rectangular frame located parallel to the mounting plate having a rigid connection with the latter on the periphery and an elastic connection in the Central part with the possibility of mutual movement of the frame and plates, the feature is that the elastic connection in the central part of the plate and frame is made in the form of a flexible twist constant tape attached to the outer ends of the plate and the frame and consisting of two sections, twisted in opposite directions and separated by a rigid crosspiece, made in the form of a strap attached to the tape-contacting facing the frame plane with the inner surface of the frame from its central portion to the periphery.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена виброизолирующая опора, общий вид; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1 с иллюстрацией различных положений упругого элемента. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically shows a vibration isolating support, general view; in FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 with an illustration of various positions of an elastic member.

Виброизолирующая опора для крепления электрорадиоэлементов 1 содержит упругую монтажную пластину 2 и упругую прямоугольную раму 3, расположенную параллельно монтажной пластине 2 и имеющую жесткое соединение с последней по периферии с помощью стержней 4 и упругое соединение в центральней части с возможностью взаимного перемещения рамы 3 и пластины 2. При этом упругое соединение рамы 3 и пластины 2 в центральной части выполнено в виде гибкой скрученной ленты, состоящей из двух участков 5, 6, скрученных в противоположные стороны, а наружные концы ленты жестко закреплены соответственно на внутренней поверхности пластины 2 и на специальной скобе 7, жестко прикрепленной к наружней поверхности рамы 3 над отверстием 8 в раме 3 для прохода скрученной ленты 5. Участки 5, 6 скрученной ленты с противоположным направлением закручивания разделены между собой в центральной части ленты жесткой перемычкой, выполненной в виде жестко прикрепленной к ленте 5, 6 стальной планки 9, контактирующей обращенной к раме 3 плоскостью с внутренней поверхностью рамы 3 от центральной ее части до периферии. The vibration isolating support for attaching the electrical components 1 contains an elastic mounting plate 2 and an elastic rectangular frame 3 located parallel to the mounting plate 2 and having a rigid connection with the latter on the periphery using rods 4 and an elastic connection in the central part with the possibility of mutual movement of the frame 3 and plate 2. In this case, the elastic connection of the frame 3 and the plate 2 in the central part is made in the form of a flexible twisted tape consisting of two sections 5, 6 twisted in opposite directions, and the outer con The tapes are rigidly fixed respectively on the inner surface of the plate 2 and on a special bracket 7, rigidly attached to the outer surface of the frame 3 above the hole 8 in the frame 3 for passage of the twisted tape 5. Sections 5, 6 of the twisted tape with the opposite direction of twisting are divided among themselves in the central part of the tape with a rigid jumper made in the form of a steel strip 9 rigidly attached to the tape 5, 6, in contact with the plane facing the frame 3 with the inner surface of the frame 3 from its central part to the periphery.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В процессе работы опоры при совпадении частоты внешних вибраций с одной из собственных частот опоры возникают интенсивные резонансные колебания последней, что приводит к интенсивным взаимным перемещениям монтажной пластины 2 и рамы 3, то есть их периодическому приближению-удалению друг от друга. Пусть, например, в первый полупериод внешних воздействий пластина 2 и рама 3 уходят друг от друга. Понятно, что в исходном положении лента, участки 5, 6 которой скручены в противоположные стороны, с перемычкой 9 находятся в определенном равновесном положении. При растяжении наружных концов ленты перемычка 9 поворачивается и упругая система займет новое равновесное положение. Данный эффект известен и проявляется, например, в повороте палки, зажатой в средней части между двумя скрученными веревками при растяжении концов веревок. Таким образом, при удалении упругих пластины 2 и рамы 3 друг от друга наружные концы ленты 5, 6 растягиваются, внутренняя поверхность рамы 3 несколько отходит от прижатой к ней поверхности планки 9, и последняя несколько повернется вокруг продольной оси ленты 5, 6. В следующий полупериод внешних вибраций пластина 2 и рама 3 будут смещаться навстречу друг другу, планка 9 будет стремиться повернуться обратно в исходное положение. Однако в этот полупериод планка 9 прижата своей плоскостью к раме 3, двигающейся ей навстречу, в результате чего силы трения скольжения будут препятствовать обратному повороту. В результате планка 9 за период действия вибраций повернется относительно продольной оси ленты 5, 6 на некоторый угол. Очевидно, что за несколько периодов действия вибрации планка 9 повернется /см. фиг. 2/ из положения I в некоторое новое положение II статического равновесия /естественно, что данный процесс произойдет практически мгновенно за десятые-сотые доли секунды/. Очевидно, что жесткая планка 9, прижатая к упругой раме 3, играет для последней роль ребра жесткости, причем, при повороте из положения I в положение II это ребро перекрывает поверхность рамы 3 от ее центральной части до периферии, последовательно выходя при таком повороте на участки упругой рамы 3, находящиеся на различном удалении и по разному ориентированные относительно жестко прикрепленных стержнями 4 к пластине 2 периферийных зон рамы 3. Поэтому такой поворот планки 9 /ребра жесткости/ приведет к резкому изменению жесткости как упругой рамы 3, так и всей виброизолирующей опоры, а следовательно, к автоматическому "уходу" опоры от возникающего резонансного режима. При этом опора сохраняет свое новое динамическое состояние, то сеть не затянется повторно на резонансный режим на той же частоте. Необходимо пояснить, что при статическом растяжении наружных концов скрученной ленты 5, 6 на расстояние, равное амплитуде относительных колебаний рамы 3 и пластины 2, планка 9 сразу повернется из исходного положения I в новое положение II статического равновесия упругой системы. При вибрационных воздействиях за полпериода возмущения упругая система просто не успеет повернуться на этот угол, однако данный поворот все равно произойдет за несколько периодов колебаний. Другое дело, что срыв резонансного режима может произойти гораздо раньше при незначительном повороте планки 9 за единицы периодов колебаний. The operation of the device is as follows. During the operation of the support, when the frequency of external vibrations coincides with one of the natural frequencies of the support, intense resonant vibrations of the support occur, which leads to intense mutual movements of the mounting plate 2 and frame 3, that is, their periodic approximation-removal from each other. Let, for example, in the first half-period of external influences, the plate 2 and the frame 3 go away from each other. It is clear that in the initial position, the tape, sections 5, 6 of which are twisted in opposite directions, with the jumper 9 are in a certain equilibrium position. When stretching the outer ends of the tape, the jumper 9 rotates and the elastic system takes a new equilibrium position. This effect is known and manifests itself, for example, in the rotation of the stick, sandwiched in the middle part between two twisted ropes when stretching the ends of the ropes. Thus, when the elastic plates 2 and the frame 3 are removed from each other, the outer ends of the tape 5, 6 are stretched, the inner surface of the frame 3 slightly moves away from the surface of the strip 9 pressed against it, and the latter rotates somewhat around the longitudinal axis of the tape 5, 6. Next half-period of external vibrations, the plate 2 and the frame 3 will be displaced towards each other, the bar 9 will tend to turn back to its original position. However, during this half-period, the bar 9 is pressed with its plane to the frame 3 moving towards it, as a result of which the sliding friction forces will prevent the reverse rotation. As a result, the bar 9 during the period of vibration will rotate relative to the longitudinal axis of the tape 5, 6 at a certain angle. Obviously, over several periods of vibration, the bar 9 will rotate / cm. FIG. 2 / from position I to some new position II of static equilibrium / it is natural that this process will occur almost instantly in tenths or hundredths of a second /. Obviously, the rigid strip 9, pressed against the elastic frame 3, plays the role of a stiffener for the latter, and, when turning from position I to position II, this rib overlaps the surface of the frame 3 from its central part to the periphery, sequentially going into sections the elastic frame 3, located at different distances and differently oriented relative to the rigidly attached rods 4 to the plate 2 of the peripheral zones of the frame 3. Therefore, such a rotation of the strap 9 / stiffeners / will lead to a sharp change in stiffness as an elastic frame s 3, and the entire vibration-isolating support, and therefore, to the automatic "departure" of the support from the emerging resonant regime. In this case, the support retains its new dynamic state, then the network will not be delayed again to the resonant mode at the same frequency. It must be clarified that with the static extension of the outer ends of the twisted tape 5, 6 by a distance equal to the amplitude of the relative vibrations of the frame 3 and the plate 2, the bar 9 will immediately turn from the initial position I to the new position II of the static equilibrium of the elastic system. Under vibrational influences for half a period of perturbation, the elastic system simply does not have time to turn this angle, but this turn will still occur over several periods of oscillation. Another thing is that the breakdown of the resonance regime can occur much earlier with a slight rotation of the bar 9 for units of oscillation periods.

Данная конструкция обеспечивает предельно эффективную виброизоляцию по сравнению с устройством-прототипом. Кроме того, конструкция практически не критична к погрешностям сборки и регулировки. Как показывает практика, изменение собственной частоты упругой системы на 3-4% от номинального значения обеспечивает эффективный срыв резонансного режима; в данной конструкции такое изменение частоты обеспечивает поворот упругой системы на несколько градусов /3-6 градусов/: требуется достаточная жесткость и длина планки, а также ассиметрия упругой рамы. This design provides extremely effective vibration isolation compared to the prototype device. In addition, the design is practically not critical to assembly and adjustment errors. As practice shows, a change in the natural frequency of the elastic system by 3-4% of the nominal value provides an effective breakdown of the resonance mode; in this design, such a change in frequency provides a rotation of the elastic system by several degrees / 3-6 degrees /: sufficient rigidity and length of the strap, as well as asymmetry of the elastic frame are required.

Claims

Vibration isolating support for mounting electronic components, comprising an elastic mounting plate and an elastic rectangular frame parallel to the mounting plate, having a rigid connection with the latter on the periphery and an elastic connection in the central part with the possibility of mutual movement of the frame and the plate, characterized in that the elastic joint in the central part the plate and frame are made in the form of a flexible twisted tape fixed by the outer ends to the plate and frame and consisting of two sections twisted in prot opposite direction and is separated by a rigid crosspiece, made in the form of a tape attached to the strap-contacting facing the frame plane with the inner surface of the frame from its central portion to the periphery.