RU44632U1

RU44632U1 - VIBRATING HANDLE

Info

Publication number: RU44632U1
Application number: RU2004121906/22U
Authority: RU
Inventors: В.И. Петенко; А.Б. Ладыгин; В.Н. Аликин; В.Ф. Ахмадеев; А.К. Дибижев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Машиностроительный завод им. Ф.Э. Дзержинского"
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2005-03-27

Abstract

Полезная модель - виброизолирующая рукоятка относится к средствам индивидуальной защиты рук от воздействия вибрации при работе с виброгенерирующим инструментом и машинами. Решается проблема снижения вибрации в 2 раза в диапазоне рабочих частот 30-100 Гц. Виброизолирующая рукоятка выполнена из эластичного материала, содержащая полимерную основу и изолированные друг от друга газовые ячейки. Суммарный объем газовых ячеек составляет 55%-60% от объема рукоятки, при этом ее внутренняя и наружная поверхность выполнена в форме призмы, основание и вершина которой имеют форму трапеций разных площадей со скругленными вершинами в верхней части рукоятки.Utility model - vibration-isolating handle refers to personal protective equipment against vibration when working with vibration-generating tools and machines. The problem of reducing vibration by 2 times in the range of operating frequencies of 30-100 Hz is solved. The vibration isolating handle is made of an elastic material containing a polymer base and gas cells isolated from each other. The total volume of gas cells is 55% -60% of the volume of the handle, while its inner and outer surface is made in the form of a prism, the base and top of which are in the form of trapezoid of different areas with rounded peaks in the upper part of the handle.

Description

Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты рук от воздействия вибрации.The utility model relates to personal protective equipment against vibration.

В металлургической, судостроительной, машиностроительной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности имеется большое число работающих, использующих высокоскоростные ручные машины и транспортные средства. В настоящее время более 70 профессий, связанных с работой в условиях интенсивных вибраций.In the metallurgical, shipbuilding, engineering, woodworking and other industries there are a large number of workers using high-speed manual machines and vehicles. Currently, more than 70 professions related to work in conditions of intense vibration.

Наряду с совершенствованием ручных машин снижение вредного воздействия вибрации на человека возможно и за счет специальных средств защиты рук, например, виброизолирующих рукояток. Сложность проблемы при разработке конструкции виброизолирующей рукоятки заключается в том, что на руки оператора одновременно воздействуют вибрационные нагрузки в широком диапазоне частот.Along with the improvement of manual machines, the harmful effects of vibration on humans can also be reduced by special means of protecting hands, such as vibration-insulating handles. The complexity of the problem when developing the design of the vibration-isolating handle is that the operator’s hands are simultaneously affected by vibration loads in a wide frequency range.

Например, в лесной и деревообрабатывающей промышленностях при работе оператора с бензиномоторной пилой в зависимости от режима работы (холостой ход на раскряжевке, раскряжевка, валка леса) на руки оператора воздействуют вибрационные нагрузки в диапазоне частот 30-1000 Гц.For example, in the forestry and woodworking industries, when an operator works with a gasoline-powered saw, depending on the operating mode (idling on the bucking, bucking, felling), the operator’s hands are affected by vibration loads in the frequency range 30-1000 Hz.

В настоящее время для обеспечения снижения уровня вибрации на руки оператора используют рукоятки из эластичных материалов. Известны рукоятки руля двухколесного транспортного средства, выполненные из эластичных материалов (патент Франции, №1398909, кл. В 62 К, 1964). Специальная форма и свойства материала рукоятки обеспечивают удобство удержания руля. Однако такие рукоятки практически не защищают руки водителя от вибрации и ударов, возникающих при движении транспортного средства.At present, handles made of elastic materials are used to reduce vibration on the operator’s hands. Known handlebars of a two-wheeled vehicle made of elastic materials (French patent, No. 1398909, class. 62 K, 1964). The special shape and properties of the material of the handle provide the convenience of holding the steering wheel. However, such handles practically do not protect the driver’s hands from vibration and shock arising from the movement of the vehicle.

Известна также рукоятка, выполненная из эластичного материала и имеющая замкнутую внутреннюю полость, образованную внутренними и наружными стенками рукоятки (патент США №3713350, кл. 74-55/.9, 1973). Эта рукоятка частично защищает ладонную часть руки от ударов и возможных защемлении. Однако не может обеспечивать эффективной защиты рук от вибрации.Also known is a handle made of elastic material and having a closed internal cavity formed by the internal and external walls of the handle (US patent No. 3713350, CL 74-55 / .9, 1973). This handle partially protects the palm of the hand from bumps and possible pinching. However, it cannot provide effective protection for hands from vibration.

Известна рукоятка руля двухколесного транспортного средства (СССР, а.с. №592659, кл. В 62 К 21/26, 1978), выполненная из эластичного материала и имеющая замкнутую внутреннюю полость, образованную внутренними и наружными стенками Known steering handle of a two-wheeled vehicle (USSR, AS No. 592659, class B 62 K 21/26, 1978), made of elastic material and having a closed internal cavity formed by internal and external walls

рукоятки. В данной конструкции рукоятки с целью виброзащиты рук, внутри замкнутой полости на внутренней стенке рукоятки выполнены продольные выступы, имеющие наклонные боковые поверхности и расположенные с зазором относительно наружной стенки рукоятки. Гашение вибрации осуществляется за счет деформирования продольных уступов. Так как сами выступы имеют строго определенные геометрические параметры, то и гашение вибрации осуществляется только на тех частотах, при которых выступы максимально деформируются. Таким образом, основным недостатком данной конструкции рукоятки является гашение вибрации в узком диапазоне частот.handles. In this design of the handle with the purpose of vibration protection of the hands, longitudinal protrusions are made inside the closed cavity on the inner wall of the handle, having inclined side surfaces and located with a gap relative to the outer wall of the handle. Vibration damping is carried out due to the deformation of the longitudinal ledges. Since the protrusions themselves have strictly defined geometric parameters, vibration damping is carried out only at those frequencies at which the protrusions are maximally deformed. Thus, the main disadvantage of this design of the handle is the damping of vibration in a narrow frequency range.

Как видно из приведенных выше конструкций наружная и внутренняя поверхность рукоятки выполнены в виде простых цилиндрических поверхностей и предназначены в основном для транспортных средств.As can be seen from the above structures, the outer and inner surfaces of the handle are made in the form of simple cylindrical surfaces and are intended mainly for vehicles.

Однако в горно-рудной, строительной, металлообрабатывающей, лесной и деревообрабатывающей промышленности широко используются ручные виброгенерирующие инструменты, такие как: пневматические зубила, трамбовки, отбойные молотки, дрели, бензо- и электропилы и т.д. В данных ручных инструментах рукоятки управления, как правило, имеют сложную геометрическую форму, адаптирующуюся к кисти руки оператора, охватывающей рукоятку, по типу «пистолетной».However, in the mining, construction, metalworking, forestry and woodworking industries, manual vibrating tools are widely used, such as: pneumatic chisels, rammers, jack hammers, drills, gas and electric saws, etc. In these hand tools, the control handles, as a rule, have a complex geometric shape that adapts to the operator’s hand, covering the handle, like a “pistol”.

Известна ручка руля велосипеда-вседорожника производства АО «Велта» г.Пермь (чертеж РВР 000001), принятая авторами за прототип. Ручка руля выполнена из интегрального пенополиуретана и имеет сложную форму наружной поверхности, адаптирующуюся к кисти руки. В поперечном сечении ручка имеет форму овала, при этом на наружной поверхности выполнено большое количество поперечных сквозных отверстий и углублений овальной формы. Такая конструкция ручки обеспечивает виброзащиту рук в широком диапазоне частот. Однородная микроячеистая структура интергрального пенополиуретана обеспечивает эффективное гашение вибрации на высоких частотах, большое количество на наружной поверхности ручки поперечных отверстий и углублений овальной формы предназначены для гашения вибрации на низких частотах. Основным недостатком ручки является ее исключительно сложная форма, что существенно затрудняет процесс ее изготовления.A well-known steering wheel handle of an off-road bicycle manufactured by AO Velta, Perm (drawing RVR 000001), adopted by the authors as a prototype. The handle of the steering wheel is made of integral polyurethane foam and has a complex shape of the outer surface, which adapts to the wrist. In the cross section, the handle has an oval shape, while on the outer surface there are a large number of transverse through holes and oval-shaped recesses. This design of the handle provides vibration protection for the hands in a wide range of frequencies. The homogeneous microcellular structure of the intergonal polyurethane foam provides effective damping of vibrations at high frequencies, a large number of transverse holes and oval-shaped recesses on the outer surface of the handle are designed to dampen vibration at low frequencies. The main disadvantage of the handle is its extremely complex shape, which greatly complicates the process of its manufacture.

Целью настоящей полезной модели является устранения указанных недостатков и создание конструкции с наружной поверхностью по форме хорошо адаптирующейся к кисти руки оператора, в которой, также как и в прототипе.The purpose of this utility model is to eliminate these drawbacks and create a structure with an outer surface in shape that adapts well to the operator’s hand, in which, as in the prototype.

осуществляется эффективное гашение вибрации в широком диапазоне частот, но при этом рукоятка имеет простую конструкцию.Effective damping of the vibration is carried out in a wide range of frequencies, but the handle has a simple design.

Предложенная конструкция рукоятки выполнена из эластичного материала, например, полиуретана, содержащего полимерную основу и изолированные друг от друга газовые ячейки разных диаметров, суммарный объем которых составляет 55%-60% от объема рукоятки при этом ее внутренняя и наружная поверхности выполнены в форме призмы, основание и вершина которой имеют форму трапеций разных площадей. На фиг.1 изображена предложенная конструкция рукоятки, имеющая газовые ячейки 1 и полимерную основу 2.The proposed handle design is made of an elastic material, for example, polyurethane, containing a polymer base and gas cells of different diameters isolated from each other, the total volume of which is 55% -60% of the handle volume, while its inner and outer surfaces are made in the form of a prism, base and the top of which has the shape of trapezoid of different areas. Figure 1 shows the proposed design of the handle having gas cells 1 and a polymer base 2.

Основное гашение вибрации осуществляется в самой рукоятке за счет внутреннего трения в полимерной основе вязкоупругого материала рукоятки и за счет совершения работы деформирования оболочек внутренних газовых ячеек, при воздействии вибрационной нагрузки. Таким образом, в предложенной конструкции рукоятки совмещаются два механизма рассеивания вибрационной энергии. Наличие в рукоятке газовых ячеек разных диаметров определяет их разные соответственные резонансные частоты от 30 Гц до 1000 Гц. В результате этого обеспечивается эффективное снижение уровня вибрации в широком диапазоне частот.The main vibration damping is carried out in the handle itself due to internal friction in the polymer base of the viscoelastic material of the handle and due to the work of deformation of the shells of the internal gas cells under the influence of vibration load. Thus, the proposed design of the handle combines two mechanisms of dispersion of vibrational energy. The presence in the handle of gas cells of different diameters determines their different respective resonant frequencies from 30 Hz to 1000 Hz. The result is an effective reduction in vibration over a wide frequency range.

На основе многочисленных экспериментальных данных по результатам испытания предложенной конструкции рукоятки на вибростенде в широком диапазоне частот колебаний авторами было установлено, что большое значение на эффективность виброгашения оказывает соотношение суммарного объема газовых ячеек к объему рукоятки.On the basis of numerous experimental data on the results of testing the proposed handle design on a vibration bench in a wide range of vibration frequencies, the authors found that the ratio of the total volume of gas cells to the volume of the handle has a great importance on the efficiency of vibration damping.

При суммарном объеме газовых ячеек менее 55% от объема рукоятки резко падают вибропоглощающие свойства рукоятки, так как малое количество газовых ячеек приводит к снижению величины рассеивания вибрационной энергии за счет работы деформирования их оболочек от воздействия вибрационной нагрузки. В данном случае вибропоглощение осуществляется только за счет внутреннего трения в полимерной основе вязкоупругого материала рукоятки. При суммарном объеме газовых ячеек более 60% от объема рукоятки существенно ухудшаются вязкоупругие свойства рукоятки. Уменьшение вязкостных свойств полимерной основы материала рукоятки связано с общим уменьшением ее массы, в результате чего происходит снижение величены рассеивания вибрационной энергии за счет внутреннего трения в полимерном материале рукоятки. Кроме того, при суммарном объеме газовых ячеек более 60% от объема рукоятки существенно уменьшаются толщины перегородок между газовыми ячейками, что приводит к ухудшению упругих свойств рукоятки. В When the total volume of gas cells is less than 55% of the volume of the handle, the vibration-absorbing properties of the handle sharply fall, since a small number of gas cells leads to a decrease in the amount of dispersion of vibrational energy due to the work of deformation of their shells from exposure to vibrational loads. In this case, vibration absorption is carried out only due to internal friction in the polymer base of the viscoelastic material of the handle. With a total volume of gas cells of more than 60% of the handle volume, the viscoelastic properties of the handle significantly deteriorate. The decrease in the viscous properties of the polymer base of the handle material is associated with a general decrease in its mass, resulting in a decrease in the dispersion of vibrational energy due to internal friction in the polymer material of the handle. In addition, with a total volume of gas cells of more than 60% of the volume of the handle, the thickness of the partitions between the gas cells significantly decreases, which leads to a deterioration in the elastic properties of the handle. IN

результате этого при работе за счет силового обжатия рукой оператора рукоятки происходит продавливание полимерного материала рукоятки, смыкание оболочек газовых ячеек и как следствие снижение величины рассеивания вибрационной энергии за счет работы деформирования оболочек от воздействия вибрационной нагрузки.As a result of this, during work due to power compression by the hand of the operator of the handle, the polymer material of the handle is pressed through, the shells of the gas cells are closed and, as a result, the amount of dispersion of vibrational energy due to the work of deformation of the shells from the effect of the vibration load is reduced.

Исполнение наружной поверхности рукоятки в форме призмы, основание и вершина которой имеют форму трапеций разных площадей (фиг.2 - вид по А на фиг.1, фиг.3 - вид по А на фиг.1) обеспечивает удобство удержания руля или рамы управления рукой оператора, что в конечном итоге обеспечивает хорошую управляемость виброинструмента или машины при работе. Кроме того, внутренняя поверхность рукоятки, выполненная также в форме призмы, основание и вершина которой имеют форму трапеций разных площадей повышает надежность соединения рукоятки с рулем или рамой управления виброинструмента (машины) и исключает ее сдвиг и прокручивание относительно продольной оси.The execution of the outer surface of the handle in the form of a prism, the base and top of which are in the form of trapezoid of different areas (figure 2 - view along A in figure 1, figure 3 - view along A in figure 1) provides the convenience of holding the steering wheel or hand control frame the operator, which ultimately provides good controllability of a vibrating tool or machine during operation. In addition, the inner surface of the handle, also made in the form of a prism, the base and top of which are in the form of trapezoid of different areas, increases the reliability of the connection of the handle with the steering wheel or control frame of the vibration tool (machine) and eliminates its shift and scrolling relative to the longitudinal axis.

В настоящее время проведены многочисленные стендовые испытания предложенной конструкции рукоятки на вибростенде ST-5000/3000/. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 16519-78 «Машины ручные. Методы измерения вибрационных параметров», достигнуто двукратное гашение вибрации (до 6 Дб) в октавных полосах рабочих частот: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.Currently, numerous bench tests of the proposed design of the handle on the vibrating stand ST-5000/3000 / have been carried out. The tests were carried out in accordance with GOST 16519-78 “Hand-held machines. Methods of measuring vibration parameters ”, double vibration damping (up to 6 dB) was achieved in octave bands of working frequencies: 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000 Hz

Claims

A vibration-isolating handle made of an elastic material containing a polymer base and gas cells of different diameters isolated from each other, characterized in that the total volume of gas cells is 55-60% of the volume of the handle, while its inner and outer surfaces are made in the form of a prism, the base and the top of which is in the form of trapezoid of different areas with rounded peaks in the upper part of the handle.