RU71716U1

RU71716U1 - VIBRAR DETECTOR WITH NONLINEAR RIGIDITY FROM COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: RU71716U1
Application number: RU2007144558/22U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Кондратьев; Виталий Григорьевич Журавский; Виктор Вольфович Гольдин
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2008-03-20

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к технике защиты от виброударных воздействий, в частности к конструкции виброудароизоляторов. Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение угрозы возникновения резонанса. Результат достигается за счет того, что виброудароизолятор из композиционного материала, выполнен в виде U-образной пластины переменной толщины, обеспечивающей нелинейную жесткость виброудароизолятора.The proposed utility model relates to techniques for protection against vibration impacts, in particular to the design of vibration shock isolators. The technical result of the claimed utility model is to reduce the threat of resonance. The result is achieved due to the fact that the shock absorber is made of composite material, made in the form of a U-shaped plate of variable thickness, providing non-linear stiffness of the shock absorber.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике защиты от виброударных воздействий, в частности к конструкции виброудароизоляторов из композиционного материала.The proposed utility model relates to techniques for protection against vibration impacts, in particular to the design of vibration shock absorbers made of composite material.

Известны существующие виброудароизоляторы из композиционных материалов:Known existing shock absorbers made of composite materials:

Виброудароизолятор, содержащий, по крайней мере, один упругий элемент, выполненный в виде эквидистантно расположенных колец с прослойками, соединительные и направляющие элементы, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены эллипсообразными, а направляющий элемент выполнен в виде штока, на который надеты соединительные элементы, выполненные в виде грибков и шайб, скрепленных замковым соединением, например "канавка-выступ". Волокнистый композиционный материал упругого элемента может быть выполнен из стеклопластика на основе стекложгута окружного направления и стеклонитей осевого направления, пропитанных эпоксисодержащим связующим, а эластичный материал прослоек выполнен, например, из резины [1].A vibration shock absorber containing at least one elastic element made in the form of equidistant rings with interlayers, connecting and guiding elements, characterized in that the elastic elements are ellipsoidal, and the guiding element is made in the form of a rod, on which the connecting elements made in the form of fungi and washers fastened with a locking connection, for example, a "groove-ledge". The fibrous composite material of the elastic element can be made of fiberglass based on glass fiber of the circumferential direction and axial fiberglass impregnated with an epoxy-containing binder, and the elastic material of the interlayers is made, for example, of rubber [1].

Виброудароизолятор, содержащий кольцевые элементы, закрепленные на корпусе, выполненного в виде панели, в торцевых пазах которой установлены с натягом упругие цилиндрические кольца таким образом, что возвышающиеся с обеих сторон панели участки колец образуют упругие опорные дуги амортизатора, контактирующие с поверхностями амортизируемого объекта и опорными поверхностями транспортной или строительной конструкции. Упругие элементы виброудароизолятора могут A vibro-shock isolator containing ring elements mounted on a panel-shaped body, in the end slots of which are mounted elastic cylindrical rings so that the sections of the rings that rise from both sides of the panel form elastic shock absorber supporting arcs in contact with the surfaces of the shock-absorbing object and the supporting surfaces transport or building construction. The elastic elements of the shock absorber may

быть выполнены из высокомодульного высокопрочного композиционного материала [2].be made of high-modulus high-strength composite material [2].

Виброудароизолятор (амортизатор), содержащий упругие элементы и опорные плиты, собранные в конструкцию с натягом, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде системы упругих полуколец и упругого демпфера, установленных между опорными плитами и стянутых друг с другом с помощью, по крайней мере, одной направляющей колонки и резьбового соединения, позволяющего регулировать величину натяга и жесткость амортизатора, причем упругие полукольца своими концами упираются в опорные плиты, а цилиндрической поверхностью сориентированы внутрь амортизатора и упираются в упругий демпфер. Материалом демпфера может быть композиционный материал [3].A vibration shock absorber (shock absorber) containing elastic elements and base plates assembled in an interference fit, characterized in that the elastic elements are made in the form of a system of elastic half rings and an elastic damper installed between the base plates and tightened together using at least one guide column and a threaded connection that allows you to adjust the amount of interference and stiffness of the shock absorber, and the elastic half rings abut against the base plates with their ends, and they are oriented by a cylindrical surface into the shock absorber and abut against the elastic damper. The damper material may be a composite material [3].

Виброизолятор, содержащий, по меньшей мере, два соосно расположенных кольца и соответственно, по меньшей мере, один ряд упругих стержней, размещенных между соседними кольцами вокруг одной воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности и под углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности и соединенных своими концами с обращенными друг к другу торцевыми частями колец таким образом, что одноименные концы стержней расположены на одной окружности, при этом в ряду стержни расположены под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности или под разными углами к указанной образующей, причем стержни соединены с кольцами с образованием монолитной единой детали, выполненной из армированного композиционного материала [4].A vibration isolator containing at least two coaxially arranged rings and, accordingly, at least one row of elastic rods placed between adjacent rings around one imaginary cylindrical or conical surface and at an angle to the generatrix of a cylindrical or conical surface and connected with their ends facing to each other by the end parts of the rings in such a way that the ends of the rods of the same name are located on the same circle, while in the row the rods are located at the same angle to the ar a cylindrical or conical surface or at different angles to the specified generatrix, and the rods are connected to the rings to form a monolithic single part made of reinforced composite material [4].

Виброудароизолятор (амортизатор) содержащий закрепленные на шайбах упругие элементы в виде разрезных колец, установленных коаксиально со смещением их разрезов относительно друг друга. Причем жесткость колец может быть различна и они могут быть выполнены из композиционных материалов с разными фрикционными демпфирующими свойствами. Кроме того, между кольцами может быть установлена прослойка из материала, отличного от колец, а во внутреннем кольце может быть размещено упругое пористое тело [5].Vibration shock absorber (shock absorber) containing elastic elements fixed to the washers in the form of split rings mounted coaxially with the displacement of their sections relative to each other. Moreover, the stiffness of the rings can be different and they can be made of composite materials with different friction damping properties. In addition, a layer of material other than the rings can be installed between the rings, and an elastic porous body can be placed in the inner ring [5].

Виброудароизолятор содержащий в качестве упругих элементов элипсообразные пружыны, выполненные из композиционного материала [6]Vibration shock absorber containing as elastic elements ellipsoidal springs made of composite material [6]

Однако недостатком известных виброудароизоляторов из композиционных материалов является то, что они обладают сложной конструкцией. Кроме того, рассмотренные виброудароизоляторы характеризуются линейной жесткостью, и постоянной собственной частотой, что создает повышенную угрозу резонанса при их эксплуатации на частотах близких к собственной частоте виброудароизолятора.However, a disadvantage of the known vibration-shock isolators made of composite materials is that they have a complex structure. In addition, the considered vibration impact isolators are characterized by linear stiffness, and a constant natural frequency, which creates an increased threat of resonance when they are used at frequencies close to the natural frequency of the vibration isolator.

Наиболее близким аналогом из известных конструкций является виброудароизолятор, уменьшающий воздействие внешних нагрузок на пусковой ракетный контейнер. Система подвески контейнера, установленного вертикально на платформе, содержит упругие кольцевые The closest analogue of the known structures is a shock absorber, which reduces the impact of external loads on the launch rocket container. The suspension system of the container mounted vertically on the platform contains elastic ring

эллипсообразные элементы амортизаторов, выполненные из комбинации чередующихся слоев композиционного и антифрикционного материалов. На внутренних противоположных поверхностях упругих кольцевых эллипсообразных элементов закреплены, с образованием щелевого зазора и возможностью смыкания при ударном воздействии, элементы адаптации нагрузки в виде трапециевидных пластин из упругожесткого материала типа резины или полиуретана [7].ellipsoidal shock absorber elements made from a combination of alternating layers of composite and antifriction materials. On the inner opposite surfaces of the elastic annular ellipsoidal elements, elements of load adaptation in the form of trapezoidal plates made of elastic-rigid material such as rubber or polyurethane are fixed, with the formation of a gap gap and the possibility of closing under shock impact [7].

Недостаток этого виброудароизолятора заключается в том, что он так же как и выше перечисленные виброудароизоляторы [1-6] имеет линейную жесткость и относительно сложную конструкцию.The disadvantage of this vibration-shock absorber is that it, like the above-mentioned vibration-shock isolators [1-6], has linear stiffness and a relatively complex structure.

Техническим результатом заявленной полезной модели является то, что виброудароизолятор характеризуется нелинейной жесткостью и переменной частота собственных колебаний, снижающей угрозу возникновения резонанса.The technical result of the claimed utility model is that the shock absorber is characterized by non-linear stiffness and a variable frequency of natural oscillations, which reduces the risk of resonance.

Технический результат достигается за счет того, что виброудароизолятор с нелинейной жесткостью из композиционного материала, выполнен в виде U-образной пластины переменной толщины.The technical result is achieved due to the fact that the shock absorber with non-linear stiffness of the composite material is made in the form of a U-shaped plate of variable thickness.

На чертеже показана конструкция виброудароизолятора с нелинейной жесткостью из композиционного материала.The drawing shows the design of a shock absorber with non-linear stiffness of a composite material.

Конструкция виброудароизолятора выполнена в виде U-образной пластины 1 с переменной толщиной (толщины δ₁ и δ₂). В U-образной пластине предусмотрены отверстия 2 для ее крепления к амортизационной платформе и основанию конструкции транспорта или сооружения. Материалом U-образной пластины является композиционный материал, сочетающий упругие и демпфирующие свойства.The design of the shock absorber is made in the form of a U-shaped plate 1 with variable thickness (thickness δ ₁ and δ ₂ ). In the U-shaped plate, holes 2 are provided for its fastening to the cushioning platform and the base of the transport structure or structure. The material of the U-shaped plate is a composite material combining elastic and damping properties.

При вертикальной виброударной нагрузке материал виброудароизолятора работает на изгиб, при горизонтальной - на скручивание. При работе виброудароизолятора на частотах далеких от первой резонансной частоты в основном задействован участок U-образной пластины 3. В этом случаи амплитуда колебаний не велика и первая резонансная частота виброудароизолятора в основном определяется жесткостью участка 3. При рабочих частотах близких к первой резонансной частоте виброудароизолятора увеличивается амплитуда его механических колебаний и в работу включается участок 4. Вторая собственная частота виброудароизолятора в этом случаи определяется жесткостью участков 3 и 4. Таким образом, изменившаяся собственная частота колебаний виброудароизолятора, не совпадает с частотой возмущающих колебаний, вызвавших первый резонанс, и способствует его гашению.With a vertical vibro-shock load, the material of the vibro-shock absorber works on bending, with a horizontal one - on twisting. When the vibration shock absorber is operating at frequencies far from the first resonant frequency, the section of the U-shaped plate 3 is mainly used. of its mechanical vibrations and section 4 is included in the work. The second natural frequency of the shock absorber in this case is determined by the stiffness of sections 3 and 4. T Kim, change the natural frequency vibroudaroizolyatora does not coincide with the frequency of the disturbing vibrations caused by the first resonance and promotes its damping.

На чертеже показан пример крепления 5 виброудароизолятора к амортизационной платформе и основанию конструкции транспорта или сооружения.The drawing shows an example of fastening 5 of the shock absorber to the depreciation platform and the base of the structure of the transport or structure.

В настоящее время на основе предлагаемых решений был изготовлен и испытан опытный образец виброудароизолятора с нелинейной жесткостью из композиционного материала. Ниже приведены основные его характеристики.Currently, on the basis of the proposed solutions, a prototype of a vibration-shock absorber with non-linear stiffness was made and tested from composite material. Below are its main characteristics.

Массогабаритные характеристики виброудароизолятора из композиционного материалаMass and size characteristics of a vibration-shock absorber made of composite material

Масса виброудароизолятора, не более - 12 гThe mass of the shockproof absorber, not more than 12 g

Габариты виброудароизолятора - Д×Ш×В=50×30×45 ммDimensions of vibration shock absorber - L × W × H = 50 × 30 × 45 mm

Амортизируемая масса - 5 кгDepreciable weight - 5 kg

Проведенные испытания подтверждают достоверность заявленного технического результата.The tests confirm the reliability of the claimed technical result.

Источники информации принятые во внимание при составлении заявки на изобретениеSources of information taken into account when preparing an application for an invention

1. Патент №2002129063, Россия, МПК⁷ F16F 3/02, опубликован 2004.04.271. Patent No. 2002129063, Russia, IPC ⁷ F16F 3/02, published 2004.04.27

2. Патент №2003116166, Россия, МПК⁷ F16F 7/12, F16F 11/00 опубликован 2004.11.272. Patent No. 2003116166, Russia, IPC ⁷ F16F 7/12, F16F 11/00 published 2004.11.27

3. Патент №2003113364, Россия, МПК⁷ F16F 7/12, F16F 11/00, опубликован 2004.10.203. Patent No. 2003113364, Russia, IPC ⁷ F16F 7/12, F16F 11/00, published 2004.10.20

4. Патент №2004108905, Россия, МПК⁷ F16F 1/36, F16F 13/00, опубликован 2005.10.104. Patent No. 2004108905, Russia, IPC ⁷ F16F 1/36, F16F 13/00, published 2005.10.10

5. Патент №2010126, Россия, МПК⁵ F16F 3/02, опубликован 1994.03.305. Patent No.2010126, Russia, IPC ⁵ F16F 3/02, published 1994.03.30

6. Патент №4422627, США, МПК F41F 3/042, опубликован 1983.12.276. Patent No. 4422627, USA, IPC F41F 3/042, published 1983.12.27

7. Патент №2177596, Россия, МПК⁷ F41F 3/042, опубликован 2001.12.27 (прототип)7. Patent No. 2177596, Russia, IPC ⁷ F41F 3/042, published 2001.12.27 (prototype)

Claims

Vibration shock absorber with non-linear stiffness made of composite material, characterized in that it is made in the form of a U-shaped plate of variable thickness.