RU2547736C1

RU2547736C1 - Shock absorber

Info

Publication number: RU2547736C1
Application number: RU2014106452/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Пындак; Андрей Евгеньевич Новиков; Максим Игоревич Филимонов
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: shock absorber comprises a resilient element and a pressing element. The resilient element is made in the form of cylindrical elastic shells set concentrically. The inner and the outer shells are connected at their ends by trim rings. The lower trim ring is connected to a flange solid with the base. The pressing element is made as a cylinder installed in the inner shell with a gap in respect to the base and fitted by a cap interacting with the upper trim ring. The base is equipped by a circular resilient pad interacting with the pressing element at its limit travelling.

EFFECT: independent and parallel action of every component of the resilient element, improved elasticity at increased loads.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты от виброударных нагрузок различного оборудования и объектов, а также для использования в качестве упругой опоры, обладающей дополнительными демпфирующими и диссипативными свойствами.The invention relates to mechanical engineering and is intended to protect against vibro-shock loads of various equipment and objects, as well as for use as an elastic support with additional damping and dissipative properties.

Известны варианты резинометаллического амортизатора, состоящего из эластичного (резинового) элемента, приклеенного или привулканизированного к внутренней металлической втулке, соединенной с дополнительной металлической арматурой [Патент РФ 2370686 С2, МПК F16F 1/38 (2006.01), МПК F16F 1/48 (2006.01), 2006].Known variants of a rubber-metal shock absorber consisting of an elastic (rubber) element glued or vulcanized to an internal metal sleeve connected to additional metal fittings [RF Patent 2370686 C2, IPC F16F 1/38 (2006.01), IPC F16F 1/48 (2006.01), 2006].

Технический недостаток подобных амортизаторов: недостаточная совместимость двух материалов - резины и металла, обладающих несоизмеримыми модулями упругости; возникновение из-за этого дополнительных напряжений на границе раздела металл - резина (при приложении нагрузок к амортизатору), что, по существу, и отмечают авторы изобретения на с. 5 (перед формулой изобретения).The technical drawback of such shock absorbers: insufficient compatibility of two materials - rubber and metal, which have incommensurate elastic moduli; the occurrence of additional stresses due to this at the metal-rubber interface (when loads are applied to the shock absorber), which, in essence, is noted by the inventors on p. 5 (before the claims).

Известен также амортизатор, содержащий обойму, состоящую из двух частей, упругий элемент также из двух частей, втулку с упором, взаимодействующим с упругим элементом, и другие детали; в обобщенном виде устройство можно трактовать как амортизатор, содержащий основание, упругий и нажимной элементы [Патент РФ 2462629 С1, МПК F16F 3/087 (2006.01), МПК F16F 1/40 (2006.01), 2011].A shock absorber is also known, comprising a clip consisting of two parts, an elastic element also of two parts, a sleeve with a stop interacting with the elastic element, and other details; in generalized form, the device can be interpreted as a shock absorber containing a base, elastic and pressure elements [RF Patent 2462629 C1, IPC F16F 3/087 (2006.01), IPC F16F 1/40 (2006.01), 2011].

Технический недостаток данного амортизатора: в нем резонансные колебания снижаются за счет внутренних потерь в упругом (резиновом) элементе и трения упругого элемента о металлические детали, что приводит к нагреву резины (при повышении температуры начинает проявляться эффект термодеструкции резины) и к снижению долговечности упругого элемента; каждая часть упругого элемента является монолитной и поочередно воспринимает всю действующую нагрузку, что приводит к повышению энергоемкости амортизатора и его удельной жесткости.The technical drawback of this shock absorber: in it, resonant vibrations are reduced due to internal losses in the elastic (rubber) element and friction of the elastic element against metal parts, which leads to heating of the rubber (with increasing temperature, the effect of thermal destruction of rubber begins to appear) and to a decrease in the durability of the elastic element; each part of the elastic element is monolithic and alternately perceives the entire effective load, which leads to an increase in the energy intensity of the shock absorber and its specific stiffness.

Техническая задача: снижение энергоемкости и удельной жесткости, повышение демпфирующих и диссипативных свойств амортизатора.Technical problem: reducing energy intensity and specific stiffness, increasing the damping and dissipative properties of the shock absorber.

Технический результат: расчленение (в направлении действия нагрузок) упругого элемента и достижение за счет этого независимого и параллельного действия каждой составляющей упругого элемента, превращение амортизатора в высокоэластичное устройство при восприятии повышенных нагрузок.Effect: the dismemberment (in the direction of the loads) of the elastic element and the achievement of this independent and parallel action of each component of the elastic element, the transformation of the shock absorber into a highly elastic device with the perception of increased loads.

Согласно изобретению в амортизаторе, содержащем основание, упругий и нажимной элементы, упругий элемент выполнен в виде концентрически установленных цилиндрических эластичных оболочек, из которых внутренняя и наружная скреплены по торцам посредством окантовок, при этом нижняя окантовка дополнительно соединена с фланцем, совмещенным с основанием, а нажимной элемент выполнен в виде цилиндра, помещенного во внутреннюю оболочку с зазором относительно основания, и снабжен шляпкой, взаимодействующей с верхней окантовкой, а основание снабжено кольцевой упругой подушкой, взаимодействующей с нажимным элементом при его предельном ходе.According to the invention, in the shock absorber containing the base, elastic and pressure elements, the elastic element is made in the form of concentrically mounted cylindrical elastic shells, of which the inner and outer are fastened at the ends by means of fringes, while the lower border is additionally connected to the flange aligned with the base and the pressure the element is made in the form of a cylinder placed in the inner shell with a gap relative to the base, and is equipped with a cap interacting with the upper edging, and the base is equipped with It is equipped with an annular elastic cushion interacting with the pressure element at its maximum stroke.

Наряду с этим внутренняя и наружная оболочка выполнены из резины повышенной твердости; промежуточная оболочка выполнена, например, из мягкой резины; окантовки выполнены из полимерного материала, твердость которого больше твердости резины; цилиндр нажимного элемента выполнен пустотелым; между основанием и нижним торцом нажимного элемента помещен ограничивающий винт.Along with this, the inner and outer shell are made of rubber of increased hardness; the intermediate shell is made, for example, of soft rubber; the edging is made of a polymer material whose hardness is greater than the hardness of the rubber; the cylinder of the pressure member is hollow; a bounding screw is placed between the base and the lower end of the pressure member.

На фиг.1 изображен амортизатор в разрезе, в свободном состоянии (без нагрузки); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - выноска I на фиг.1; на фиг.4 - амортизатор в разрезе при предельном нагружении.Figure 1 shows the shock absorber in the context, in a free state (no load); figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - callout I in figure 1; figure 4 - shock absorber in the context of the ultimate load.

Амортизатор состоит из основания 1, упругого элемента 2 и нажимного элемента 3. Упругий элемент 2 выполнен в виде концентрически установленных цилиндрических эластичных оболочек 4, 5, и 6. Внутренняя 4 и наружная 5 оболочки скреплены по торцам посредством верхней 7 и нижней 8 окантовок. Нижняя окантовка 8 дополнительно соединена с фланцем, совмещенным с основанием 1. Нажимной элемент 3 выполнен в виде пустотелого цилиндра 9, помещенного во внутреннюю оболочку 4 с зазором l относительно основания 1. Нажимной элемент 3 снабжен шляпкой 10, взаимодействующей с верхней окантовкой 7 (фиг.1). Основание снабжено кольцевой упругой подушкой 11, взаимодействующей с нажимным элементом - цилиндром 9 при его предельном ходе (фиг.4). Между основанием 1 и торцом нажимного элемента 3 помещен ограничивающий винт 12. Внешний контур основания-фланца 1 на виде в плане (фиг.2) может быть выполнен в виде квадрата со скругленными углами и с крепежными отверстиями 13. Внутренняя 4 и наружная 5 оболочки выполнены преимущественно из резины повышенной твердости. Промежуточная оболочка 6 может быть выполнена, например, из мягкой резины. Верхняя 7 и нижняя 8 окантовки выполнены из полимерного материала, например полиуретана, твердость которого больше твердости резины. Обе окантовки 7 и 8 имеют углубления, куда помещают концы внутренней 4 и наружной 5 оболочек (фиг.3). Промежуточная оболочка 6 свободно установлена в кольцевом зазоре между оболочками 4 и 5 и между окантовками 7 и 8. Соприкасающиеся поверхности внутренней 4, наружной 5 и промежуточной 6 оболочек покрывают (при сборке амортизатора) консистентной смазкой, желательно на графитовой основе.The shock absorber consists of a base 1, an elastic element 2 and a pressing element 3. The elastic element 2 is made in the form of concentrically mounted cylindrical elastic shells 4, 5, and 6. The inner 4 and outer 5 shells are fastened at the ends by means of the upper 7 and lower 8 edging. The lower edging 8 is additionally connected to a flange aligned with the base 1. The pressure element 3 is made in the form of a hollow cylinder 9 placed in the inner shell 4 with a gap l relative to the base 1. The pressure element 3 is equipped with a cap 10 that interacts with the upper edge 7 (Fig. one). The base is equipped with an annular elastic cushion 11, interacting with the pressure element - the cylinder 9 at its maximum stroke (figure 4). A bounding screw 12 is placed between the base 1 and the end face of the pressing element 3. The outer contour of the base-flange 1 in the plan view (Fig. 2) can be made in the form of a square with rounded corners and with fixing holes 13. The inner 4 and outer 5 shells are made mainly from rubber of increased hardness. The intermediate shell 6 can be made, for example, of soft rubber. The upper 7 and lower 8 edging are made of a polymeric material, for example polyurethane, the hardness of which is greater than the hardness of the rubber. Both edging 7 and 8 have recesses where the ends of the inner 4 and outer 5 shells are placed (FIG. 3). The intermediate shell 6 is freely installed in the annular gap between the shells 4 and 5 and between the fringes 7 and 8. The contacting surfaces of the inner 4, outer 5 and intermediate 6 shells are coated (when assembling the shock absorber) with grease, preferably on a graphite basis.

Описанный амортизатор функционирует следующим образом.The described shock absorber operates as follows.

Фланец-основание 1 известным образом и посредством отверстий 13 закрепляется по месту использования. В свободном состоянии при отсутствии нагрузки шляпка 10 нажимного элемента 3 воздействует на упругий элемент 2, обеспечивая его незначительную (предварительную) деформацию (фиг.1). Это достигается посредством ограничивающего винта 12, головка которого предотвращает несанкционированное перемещение вверх пустотелого цилиндра 9 и всего нажимного элемента 3. При воздействии на шляпку 10 нажимного элемента внешней нагрузки происходит деформация упругого элемента 2 - амортизация объекта и демпфирование подведенной энергии. Внешняя нагрузка, как правило, прикладывается циклически, различной величины и частоты. На это воздействие незамедлительно реагирует специфический высокоэластичный упругий элемент 2, состоящий из концентрически установленных цилиндрических эластичных (резиновых) оболочек. Промежуточная оболочка 6, будучи свободно установленной между контактирующими с ней оболочками 4 и 5, действует как передаточное звено и может видоизменять свою форму (не изменяя объем, ведь резина - это деформируемый, но несжимаемый материал), а также проскальзывать относительно контактирующих поверхностей. Этому способствует наличие консистентной смазки на соприкасающихся поверхностях оболочек. Передача нагрузки на весь пакет из эластичных оболочек осуществляется посредством верхней 7 и нижней 8 окантовок из полимерного, более твердого материала. Диссипация получаемой энергии происходит за счет ее рассеивания посредством внутренней 4 и наружной 5 оболочек и за счет передачи части нагрузки на основание 1. Исключительно высокие эластичные, амортизационные, демпфирующие и диссипативные свойства упругого элемента 2 и амортизатора в целом достигаются не за счет прямой деформации резины, а посредством изменения геометрической формы и относительно независимого действия оболочек 4 и 5, которые при нагрузке приобретают бочкообразность (фиг.4). Этому способствует и «управляет» процессом передаточное звено - промежуточная оболочка 6. При воздействии на амортизатор предельной и нерасчетной нагрузки пустотелый цилиндр 9 нажимного элемента 3 выбирает свой ход (зазор l=0) и взаимодействует с кольцевой упругой подушкой 11 - исключается удар твердых тел и происходит амортизация нерасчетной нагрузки. В итоге обеспечивается функционирование амортизатора как высокоэластичного устройства при восприятии повышенных нагрузок.The base flange 1 is fixed in a known manner and through holes 13 at the place of use. In the free state, in the absence of load, the cap 10 of the pressing element 3 acts on the elastic element 2, ensuring its slight (preliminary) deformation (figure 1). This is achieved by means of a limiting screw 12, the head of which prevents the unauthorized upward movement of the hollow cylinder 9 and the entire pressing element 3. When the cap 10 acts on the external pressure element, the elastic element 2 deforms - depreciation of the object and damping of the supplied energy. External load, as a rule, is applied cyclically, of various sizes and frequencies. A specific highly elastic elastic element 2, consisting of concentrically mounted cylindrical elastic (rubber) shells, immediately responds to this effect. The intermediate shell 6, being freely installed between the shells 4 and 5 in contact with it, acts as a transmission link and can modify its shape (without changing the volume, because rubber is a deformable but incompressible material), as well as slip relative to the contacting surfaces. This is facilitated by the presence of grease on the contacting surfaces of the shells. Transfer of the load to the entire package of elastic shells is carried out by means of the upper 7 and lower 8 edging from a polymer, harder material. The dissipation of the resulting energy occurs due to its dissipation through the inner 4 and outer 5 shells and due to the transfer of part of the load to the base 1. The exceptionally high elastic, damping, damping and dissipative properties of the elastic element 2 and the shock absorber as a whole are not achieved due to direct deformation of the rubber, and by changing the geometric shape and relatively independent action of the shells 4 and 5, which under load become barrel-shaped (figure 4). This is facilitated and the process is controlled by the transmission link — the intermediate shell 6. When the shock absorber is subjected to the ultimate and unbalanced load, the hollow cylinder 9 of the pressure element 3 selects its course (clearance l = 0) and interacts with the annular elastic cushion 11 — the impact of solids is excluded and amortization of the off-design load occurs. The result is the functioning of the shock absorber as a highly elastic device with the perception of increased loads.

Claims

1. The shock absorber containing the base, elastic and pressure elements, characterized in that the elastic element is made in the form of concentrically mounted cylindrical elastic shells, of which the inner and outer are fastened at the ends by means of fringes, while the lower border is additionally connected to the flange aligned with the base and the pressure element is made in the form of a cylinder placed in the inner shell with a gap relative to the base, and is equipped with a cap interacting with the upper edging, and the base is supplied with but an annular elastic cushion interacting with the pressure element at its maximum stroke.

2. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the inner and outer shells are made of rubber of increased hardness.

3. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the intermediate shell is made, for example, of soft rubber.

4. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the edging is made of a polymeric material whose hardness is greater than the hardness of the rubber.

5. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the cylinder of the pressure element is made hollow.

6. The shock absorber according to claim 1 or 5, characterized in that a bounding screw is placed between the base and the lower end of the pressing element.