RU2185536C2

RU2185536C2 - Internal combustion engine ring vibration isolator

Info

Publication number: RU2185536C2
Application number: RU94018893A
Authority: RU
Inventors: М.А. Минасян
Original assignee: Военно-морская академия им. адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 2002-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: invention is designed for reduction of noise and vibration of diesel engines and other ship and stationary plants and can be used also of different objects, such as pipelines, flexible supports of rotating shafts, couplings, etc. Proposed vibration isolator consists of torus-shaped flexible member made from wire rope wound to spiral on at least two inner movable and outer fixed support rings and provided with means for laying, bracing, clamping-fastening of wire rope coils. Flexible member is installed vertically, and support rings are arranged over outer and inner diameters of flexible member. Vibrational energy from engine support is conveyed through inner ring to coils of torus- shaped flexible member. Owing to friction between steel cores of wire rope vibrational energy is dissipated, and transmission of disturbing forces through post to foundation is reduced considerably. Owing to arrangement of support rings on inner and outer diameters of torus, support is spatially stable and provides uniformly symmetrical taking up and distribution of loads. EFFECT: improved efficiency of engine vibration isolation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию виброизолирующих кольцевых опор двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано для снижения шума и вибрации дизелей и других механизмов судовых и стационарных энергетических установок и применяться также для самых различных объектов, например трубопроводов, упругих опор вращающихся валов, соединительных муфт и т.д. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and more particularly to the improvement of vibration-isolating annular supports of internal combustion engines (ICE), and can be used to reduce noise and vibration of diesel engines and other mechanisms of ship and stationary power plants and can also be used for a wide variety of objects e.g. pipelines, elastic bearings of rotating shafts, couplings, etc.

В машиностроении, в том числе в системах виброизоляции ДВС, используются кольцевые резино-металлические виброизоляторы, которые состоят из двух внутреннего и наружного колец, между которыми в качестве упругого элемента закреплена способом сварки-вулканизации резина /1/. In mechanical engineering, including ICE vibration isolation systems, ring rubber-metal vibration isolators are used, which consist of two inner and outer rings, between which rubber / 1 / is fixed as an elastic element by welding-vulcanization method.

Однако указанные резино-металлические виброизоляторы для изготовления требуют сложного и специального технологического процесса производства, состоящего из четырех основных этапов, а именно изготовления металлической арматуры, изготовления пресс-формы, в которых производится вулканизация резины с металлической арматурой, подготовка арматуры к обрезиниванию, обрезинивание арматуры. However, these rubber-metal vibration isolators for manufacturing require a complex and special technological process of production, consisting of four main stages, namely the manufacture of metal reinforcement, the manufacture of a mold in which rubber is vulcanized with metal reinforcement, the preparation of reinforcement for rubberizing, and rubber reinforcement.

Кроме того, механические свойства резины зависят от температуры, а характеристики со временем изменяются, особенно при воздействии агрессивных сред и облучений, при знакопеременной нагрузке каждый элементарный объем резины является источником тепла, что может расти до недопустимого уровня и недостаточно эффективны для ослабления вибраций низких частот. In addition, the mechanical properties of rubber depend on temperature, and characteristics change over time, especially when exposed to aggressive environments and irradiations, with alternating load, each elementary volume of rubber is a heat source that can grow to an unacceptable level and is not effective enough to attenuate low-frequency vibrations.

Известна виброизолирующая кольцевая опора, содержащая упругий элемент из стальных отрезков троса, опорные элементы с отверстиями для упругого элемента, установленные в поперечной плоскости по внутреннему и наружному диаметрам последнего /2/. Known vibration-isolating ring support containing an elastic element of steel segments of the cable, supporting elements with holes for the elastic element installed in the transverse plane along the inner and outer diameters of the latter / 2 /.

Существенными недостатками указанной опоры являются недостаточная энергоемкость, неравножесткость по трем осям координат и неустойчивость к поворотным или крутильным вибрациям при работе объекта. Significant disadvantages of this support are insufficient energy consumption, unequal rigidity along the three coordinate axes and instability to rotational or torsional vibrations during operation of the object.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является виброизолирующая кольцевая опора двигателя внутреннего сгорания, содержащая упругий элемент из троса, навитого по спирали с образованием торообразной формы, предназначенные для крепления к фундаменту и двигателю два опорных кольца с отверстиями, через которые пропущены витки упругого элемента, и элементы крепления последнего /3/. The closest technical solution in terms of technical nature and the achieved result is a vibration-isolating annular support of the internal combustion engine, containing an elastic element of a cable wound in a spiral to form a toroidal shape, designed for fastening to the foundation and engine two support rings with holes through which coils of elastic element, and fastening elements of the latter / 3 /.

Особенностью такой виброизолирующей опоры является то, что опорные кольца расположены на витках троса с двух наружных по поперечной плоскости тора противоположных сторон. A feature of such a vibration-isolating support is that the support rings are located on opposite sides of the cable from two opposite outer sides of the torus.

Крепление опоры к объекту и фундаменту осуществляется с параллельным расположением центральной поперечной плоскости торообразного упругого элемента. При этом одно кольцо служит опорой объекта, а другое - опорой фундаментной рамы. The support is fixed to the object and the foundation with a parallel arrangement of the central transverse plane of the toroidal elastic element. In this case, one ring serves as the support of the object, and the other - the support of the foundation frame.

Существенными недостатками такой опоры являются:
1. Невозможность использования в качестве кольцевой опоры двигателя с тремя и более опорными креплениями, например, в виде цапф и фланцев.Significant disadvantages of such a support are:
1. The inability to use as an annular engine mount with three or more support mounts, for example, in the form of pins and flanges.

2. Неравножесткость по продольной плоскости тора как параллельно, так и перпендикулярно к продольной оси коленчатого вала двигателя. 2. The unequal rigidity along the longitudinal plane of the torus, both parallel and perpendicular to the longitudinal axis of the crankshaft of the engine.

3. Недостаточная жесткость опоры в горизонтально-поперечном и продольном направлениях. 3. Insufficient rigidity of the support in the horizontal-transverse and longitudinal directions.

4. Смещение подвижного опорного кольца относительно фундамента объекта из-за наклона внутренних полувитков. Наклон внутренних полувитков в одну сторону способствует смещению в сторону подвижного опорного кольца, когда опора нагружается под действием номинальной нагрузки, а при работе объекта, например двигателя, под действием вынуждающих сил и моментов отрицательный эффект смещения увеличивается. 4. The displacement of the movable support ring relative to the foundation of the object due to the inclination of the internal half-turns. The inclination of the internal half-turns in one direction contributes to a shift towards the movable support ring, when the support is loaded under the action of the nominal load, and when the object, for example, the engine, under the action of coercive forces and moments, the negative effect of displacement increases.

Техническим результатом является усовершенствование виброизолирующих опор ДВС. The technical result is the improvement of vibration-isolating supports of the internal combustion engine.

Технический результат достигается тем, что в виброизолирующей кольцевой опоре двигателя внутреннего сгорания, содержащей упругий элемент из троса, навитого по спирали с образованием торообразной формы, предназначенные для крепления к двигателю и фундаменту два опорных кольца с отверстиями, через которые пропущены витки упругого элемента, и элементы крепления последнего, упругий элемент установлен вертикально, опорные кольца расположены по наружному и внутреннему диаметрам упругого элемента, а каждый полувиток, находящийся с одной стороны от вертикальной плоскости симметрии упругого элемента, расположен в соответствующей радиальной плоскости. The technical result is achieved by the fact that in the vibration-isolating annular support of the internal combustion engine, containing an elastic element of a cable twisted in a spiral to form a toroidal shape, two support rings with holes through which the coils of the elastic element are passed through and are fastened to the engine and foundation fastenings of the latter, the elastic element is installed vertically, the support rings are located along the outer and inner diameters of the elastic element, and each half-turn located with one Orons from the vertical plane of symmetry of the elastic element, located in the corresponding radial plane.

Виброизолирующая кольцевая опора, установленная внутренним кольцом на цапфу ДВС, а наружным кольцом соединенная с рамой представлена на фиг.1, 2. На фиг.1 изображен общий вид опоры, продольный разрез, на фиг.2 - вид с торца опоры. На фиг.3 изображен упругий элемент из троса, навитого по спирали с образованием торообразной формы, представлен без опорных элементов. The vibration-isolating annular support mounted by the inner ring on the axle of the ICE, and the outer ring connected to the frame is shown in figures 1, 2. Figure 1 shows a General view of the support, a longitudinal section, figure 2 is a view from the end of the support. Figure 3 shows the elastic element of the cable, wound in a spiral with the formation of a toroidal shape, presented without supporting elements.

Виброизолирующая опора состоит из торообразного упругого элемента 1 из троса, навитого по спирали (фиг.1, 2, 3), по крайней мере, двух внутреннего 2 подвижного и неподвижного наружного 3 опорных колец со средствами размещения и крепления витков троса. Vibration isolating support consists of a toroidal elastic element 1 of a cable, wound in a spiral (Figs. 1, 2, 3), at least two inner 2 movable and fixed outer 3 support rings with means for placing and fixing the turns of the cable.

Средствами крепления витков троса упругого элемента 1 могут служить, например, отверстия в неразъемных опорных пластинах, в которых протянутые и размещенные витки троса зажимают опрессованием, или разъемные опорные пластины с полукруглыми пазами, между которыми проходит виток троса и зажимается винтом или другими прижимными элементами в виде, например, П-образных пластин и т.д. Means of fastening the cable windings of the elastic element 1 can be, for example, holes in one-piece support plates, in which the extended and placed cable windings are crimped, or detachable support plates with semicircular grooves, between which the cable thread passes and is clamped with a screw or other clamping elements in the form e.g. U-shaped plates, etc.

Крепление виброизолирующей опоры к двигателю 4 и фундаменту 5 на фиг.1 и 2 осуществлено внутренним 2 и наружным 3 опорными кольцами. При этом внутреннее 2 опорное кольцо установлено на цапфу 6 и фиксируется от осевого смещения (по оси) крышкой 7 с крепежными средствами 8, а наружное 3 опорное кольцо крепится к фундаменту 5 ⊥-образной стойкой 9 крепежными средствами 10. The vibration-isolating support is fastened to the engine 4 and the foundation 5 in FIGS. 1 and 2 by the inner 2 and outer 3 support rings. In this case, the inner 2 support ring is mounted on the trunnion 6 and is fixed from axial displacement (along the axis) by the cover 7 with fixing means 8, and the outer 3 supporting ring is attached to the foundation with a 5 образ-shaped rack 9 by fixing means 10.

Позициями А, В, С, D на фиг.2, 3 обозначены один из секторных элементов тора, где каждая буква является узловой точкой, расстоянии АВ и СD - участками-дугами опорных пластин. Так как расстояние АВ по сравнению с СD незначительное, элемент АВСD образует пирамидальный спектр. Positions A, B, C, D in FIGS. 2, 3 designate one of the sector elements of the torus, where each letter is a nodal point, the distance AB and CD are the arc sections of the base plates. Since the distance AB compared with CD is small, the ABCD element forms a pyramidal spectrum.

Крепление кольцевой виброизолирующей опоры между двигателем и фундаментом может быть осуществлено различными способами. An annular vibration isolating support can be mounted between the engine and the foundation in various ways.

Например, для двигателя с системой виброизоляции с трехопорными кольцевыми виброизоляторами, два из которых боковые, а третий торцевой, крепление первых - боковых - виброизоляторов к основанию осуществляется, например, L-образной или ⊥-образной стойкой, а торцевого (кроме указанных) может быть осуществлено также с помощью коромысла с центральным отверстием, соответствующим наружному диаметру кольца виброизолятора, где и устанавливается кольцевой виброизолятор. For example, for an engine with a vibration isolation system with tricycle annular vibration isolators, two of which are lateral and the third end, the first - lateral - vibration isolators are fixed to the base, for example, with an L-shaped or ⊥-shaped strut, and the end (except for those indicated) can be It is also carried out using a rocker with a central hole corresponding to the outer diameter of the vibration isolator ring, where an annular vibration isolator is installed.

При этом во внутреннее кольцо виброизолятора устанавливается цапфа, которая предусматривается на двигателе, как правило, при проектировании, а присоединение виброизолирующей опоры к основанию осуществляется через крайние опорные отверстия коромысла. At the same time, an axle is installed in the inner ring of the vibration isolator, which is provided on the engine, as a rule, during design, and the vibration isolating support is connected to the base through the extreme support holes of the rocker arm.

Виброизолирующая кольцевая опора двигателя работает следующим образом. Vibration isolating ring support of the engine operates as follows.

Колебательная энергия от цапфы 6 двигателя 4 передается через внутреннее 2, подвижное опорное кольцо витками торообразного упругого элемента 1. За счет трения между стальными жилами троса происходит рассеивание колебательной энергии и значительное снижение передачи возмущающих усилий через стойку 9 на основание 5. The vibrational energy from the axle 6 of the engine 4 is transmitted through the inner 2, movable support ring by turns of the toroidal elastic element 1. Due to friction between the steel cores of the cable, the vibrational energy is dissipated and the transmission of disturbing forces through the rack 9 to the base 5 is significantly reduced.

Благодаря расположению опорных колец по внутреннему и внешнему диаметрам торообразного упругого элемента 1 в поперечно-центральной его плоскости ОYХ и образования пирамидо-подобных секторов АВСD смежными витками торообразного упругого элемента 1 и участками АВ и СD опорных колец 2, 3, в которых образуются узлы секторных элементов АВСD, составляющие в сумме тор, виброизолятор имеет пространственную устойчивость и способность равномерно-симметричного восприятия и распределения нагрузок, а следовательно, достижения существенного эффекта виброизоляции двигателя. Due to the location of the support rings along the inner and outer diameters of the toroidal elastic element 1 in its transverse central plane ОYХ and the formation of pyramid-like sectors ABCD by adjacent turns of the toroidal elastic element 1 and sections AB and CD of the support rings 2, 3, in which the nodes of the sector elements are formed ABCD, which make up the torus, the vibration isolator has spatial stability and the ability to uniformly symmetrical perception and distribution of loads, and therefore, to achieve a significant effect in and engine insulation.

Таким образом, указанные особенности опоры обеспечивают возможность его использования в качестве кольцевой виброизолирующей опоры с вертикальным расположением торообразного упругого элемента в системах виброизоляции двигателей с цапфовым или фланцевым креплением. Thus, these features of the support provide the possibility of its use as an annular vibration isolating support with a vertical arrangement of a toroidal elastic element in vibration insulation systems of engines with trunnion or flange mounting.

Claims

A vibration-isolating annular support of an internal combustion engine, comprising an elastic element made of a cable spirally wound to form a toroidal shape, two supporting rings with holes through which coils of the elastic element are passed through, and fastening elements of the latter, characterized in that the elastic element is installed vertically, the support rings are located on the outer and inner diameters of the elastic element, and each half-turn located on one side of the vertical the symmetry plane of the elastic element is located in the corresponding radial plane.