RU95375U1

RU95375U1 - Vibration Isolator

Info

Publication number: RU95375U1
Application number: RU2010105525/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Константинович Пономарев; Александр Иванович Ермаков; Федор Васильевич Паровай; Антон Сергеевич Котов
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2010-06-27

Abstract

1. Виброизолятор, состоящий из корпуса, упругодемпфирующего элемента колоколобразной формы, выполненного из опрессованного проволочного материала, крепежных элементов и противоударных устройств, отличающийся тем, что упругодемпфирующий элемент установлен и защемлен по внешнему диаметру в разъемном корпусе с предварительным осевым натягом, соосно с упругодемпфирующим элементом между ним и корпусом установлена предварительно сжатая коническая пружина, при этом сила предварительного сжатия конической пружины выбрана на 7…10% меньше статической нагрузки от части веса защищаемого объекта, приходящего на виброизолятор. ! 2. Виброизолятор по п.1, отличающийся тем, что сила сопротивления упругого элемента при его деформировании в процессе сборки подбирается равной силе при потере устойчивости колоколобразного элемента без учета усилия поджатия конусной пружины. 1. Vibration isolator, consisting of a housing, a bell-shaped elastic-damping element made of pressed wire material, fasteners and shockproof devices, characterized in that the elastic-damping element is installed and clamped by the outer diameter in a detachable housing with a preliminary axial interference, coaxially with the elastic-damping element a pre-compressed conical spring is installed by it and the body, while the pre-compression force of the conical spring is selected by 7 ... 10% less than static load from part of the weight of the protected object coming to the vibration isolator. ! 2. The vibration isolator according to claim 1, characterized in that the resistance force of the elastic element when it is deformed during the assembly process is selected to be equal to the force when the bell-shaped element is unstable without taking into account the force of the cone spring.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам для виброударозащиты приборов, агрегатов, силовых установок и может быть использована в любой области техники.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to devices for vibration protection of devices, assemblies, power plants and can be used in any field of technology.

Известен виброизолятор, состоящий из двух выполненных из нетканого проволочного материала элементов конусообразной формы, сложенных основаниями, причем основания жестко соединены между собой по периметру посредством сшивки проволокой (Авт.св. СССР №191280. Опубл. 14.01.67, бюлл. №3).Known vibration isolator, consisting of two conical shaped elements made of nonwoven wire material, folded with bases, the bases being rigidly interconnected around the perimeter by means of stitching with wire (Auth. St. USSR No. 191280. Publ. 14.01.67, bull. No. 3).

Недостатком виброизолятора является то, что изменение несущей способности в данной конструкции приводит к синхронному изменению жесткости, а, следовательно, и собственной частоты, что в некоторых случаях является нежелательным. Так, например, в виброизоляторе из двух сшитых по периметру колокольчиках из опрессованного проволочного материала невозможно одновременно обеспечить малую жесткость и большую нагрузочную способность.The disadvantage of the vibration isolator is that a change in the bearing capacity in this design leads to a synchronous change in stiffness, and, consequently, the natural frequency, which in some cases is undesirable. So, for example, in a vibration isolator of two bells sewn around the perimeter from pressed wire material, it is impossible to simultaneously provide low stiffness and high load capacity.

Известен амортизатор, содержащий корпус с винтом для крепления к объекту, связанную с корпусом крышку, зажатую между корпусом и крышкой пористую перегородку из опрессованного проволочного материала, связанного с пористой перегородкой болта, служащего для крепления защищаемой массы на амортизаторе, а полость между крышкой и корпусом заполнена вязкой жидкостью (Авт. св. СССР №363826. Опубл. 25.12.72, бюлл. №4). Данная конструкция виброизолятора выбрана в качестве прототипа.A shock absorber is known, comprising a housing with a screw for attachment to an object, a cover connected to the body, a porous partition made of pressed wire material sandwiched between the body and the cover, connected with a porous bolt partition, used to attach the mass to be protected on the shock absorber, and the cavity between the cover and the body is filled viscous liquid (Aut. St. USSR No. 363826. Publ. 25.12.72, bull. No. 4). This design of the vibration isolator is selected as a prototype.

Недостатком виброизолятора является то, что в данной конструкции увеличение несущей способности сопровождается увеличением жесткости и, следовательно, повышением собственной частоты системы, что снижает эффективность виброизоляции на фиксированных частотах колебаний объекта виброзащиты.The disadvantage of the vibration isolator is that in this design the increase in bearing capacity is accompanied by an increase in stiffness and, consequently, an increase in the natural frequency of the system, which reduces the effectiveness of vibration isolation at fixed frequencies of vibration of the vibration protection object.

Известны и другие аналогичные конструкции виброизоляторов с колоколообразными упругими элементами из спрессованных проволочных материалов (авт. св-ва СССР №513188, 947516, 1232874, 1257313), общим недостатком которых является невозможность одновременного сочетания большой несущей способности и малой жесткости в рабочем диапазоне нагрузок.Other similar constructions of vibration isolators with bell-shaped elastic elements from pressed wire materials are also known (ed. St. USSR No. 513188, 947516, 1232874, 1257313), the common disadvantage of which is the impossibility of simultaneously combining high load-bearing capacity and low rigidity in the operating load range.

Техническим результатом, на достижение которого направлена данная полезная модель является обеспечение сочетания высокой несущей способности и низкой жесткости виброизолятора в заданном диапазоне действующих нагрузок.The technical result to which this utility model is directed is to provide a combination of high load-bearing capacity and low rigidity of the vibration isolator in a given range of effective loads.

Поставленный технический результат достигается тем, что в виброизоляторе, состоящем из корпуса, упругодемпфирующего элемента колоколообразной формы, выполненного из опрессованного проволочного материала, крепежных элементов и противоударных устройств, упругодемпфирующий элемент установлен и защемлен по внешнему диаметру в разъемном корпусе с предварительным осевым натягом, соосно с упругодемпфирующим элементом между ним и корпусом установлена коническая пружина, предварительно сжатая в процессе сборки разъемного корпуса, а сила предварительного сжатия конической пружины выбирается на 7…10% меньше статической нагрузки от части веса защищаемого объекта, приходящегося на виброизолятор. При этом сила сопротивления упругого элемента при его деформировании в процессе сборки подбирается равной силе при потере устойчивости колоколообразного элемента без учета усилия поджатия конусной пружины.The technical result is achieved by the fact that in the vibration isolator, consisting of a housing, bell-shaped elastic-damping element made of pressed wire material, fasteners and shockproof devices, the elastic-damping element is installed and clamped by the outer diameter in a detachable housing with a preliminary axial interference, coaxially with the elastic-damping an element between it and the housing has a conical spring pre-compressed during the assembly of the detachable housing, and the force redvaritelnogo conical compression springs is selected at 7 ... 10% less than the static load of the weight part of the protected object attributable to vibration isolator. In this case, the resistance force of the elastic element during its deformation during the assembly process is selected to be equal to the force when the bell-shaped element is unstable without taking into account the force of the cone spring.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, гдеThe essence of the utility model is illustrated by drawings, where

на фиг.1 показан комбинированный разрез виброизолятора до и после сборки в разъемном корпусе;figure 1 shows a combined section of a vibration isolator before and after assembly in a split housing;

на фиг.2 показаны характеристики упругого элемента, конусной пружины и виброизолятора в целом при его сборке и загружении статической нагрузкой от части силы веса объекта, приходящейся на один виброизолятор.figure 2 shows the characteristics of the elastic element, the conical spring and the vibration isolator as a whole when it is assembled and loaded with a static load from part of the object's weight force per one vibration isolator.

Виброизолятор (фиг.1) состоит из разъемного корпуса, состоящего из крышки 1 и основания 2, упругого элемента из опрессованного проволочного материала колоколообразной формы 3 в исходном состоянии. Под упругим элементом 3 соосно с ним установлена конусная пружина 4, упирающаяся большим диаметром в основание 2 корпуса, а меньшим диаметром во фланец 5 крепежного болта 6. В верхней части болта 6 выполнена резьба, служащая для крепления объекта виброзащиты (не показан) к виброизолятору. В нижней части крепежного болта с его торца установлено противоударное устройство 7 из резины или опрессованного проволочного материала с криволинейной внизу поверхностью и цилиндрическим выступом сверху, входящим в отверстие на торце болта 6. В средней части болта 6 между упругим элементом 3 и разжимным кольцом 8 установлено противоударное упругое кольцо 9 в виде тарельчатого тела вращения из резины или опрессованного проволочного материала. Крышка 1 с основанием корпуса 2 скреплены пистонами 10.The vibration isolator (Fig. 1) consists of a detachable case consisting of a cover 1 and a base 2, an elastic element of a pressed wire-shaped bell-shaped material 3 in the initial state. Under the elastic element 3, a conical spring 4 is mounted coaxially with it, abutting with a larger diameter against the base 2 of the housing, and with a smaller diameter against the flange 5 of the fixing bolt 6. A thread is made in the upper part of the bolt 6 to secure the vibration protection object (not shown) to the vibration isolator. A shockproof device 7 made of rubber or pressed wire material with a curved bottom surface and a cylindrical protrusion at the top that enters the hole at the end of the bolt 6 is installed at the bottom of the fastening bolt from its end; In the middle part of the bolt 6, shockproof is installed between the elastic element 3 and the expanding ring 8 an elastic ring 9 in the form of a disk-shaped body of revolution made of rubber or an extruded wire material. The cover 1 with the base of the housing 2 are fastened with caps 10.

Работа виброизолятора происходит следующим образом.The operation of the vibration isolator is as follows.

Колоколообразные элементы при их осевом нагружении обладают свойством потери устойчивости при определенной нагрузке для данного профиля колокола (Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью/П.М.Алабужев, А.А.Гритчин, Л.И.Ким и др.; Под ред. К.М.Рагульскиса.-Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1986. - 96 с. - (Библиотека инженера «Вибрационная техника; вып.7). В связи с этим, нагрузочная характеристика колокола 3 (рис.1) при его деформировании имеет вид, показанный на фиг.2, кривая 1. Нагрузочная характеристика пружины 4 может быть линейной, как показано на фиг.2, кривая 2, или нелинейной. Важно при этом так подобрать нагрузку деформируемой пружины 4, чтобы при защемлении внешнего диаметра упругого элемента 3 он также сдеформировался на некоторую величину у₀, потеряв при этом устойчивость. При этом жесткость колоколообразного элемента становится отрицательной, характеризуемой углом наклона площадки на кривой 1:Bell-shaped elements with their axial loading have the property of loss of stability at a certain load for a given bell profile (Vibroprotection systems with quasi-zero stiffness / P.M. Alabuzhev, A.A. Gritchin, L.I. Kim and others; Ed. K. M. Ragulskisa.-L.: Engineering, Leningrad. Separation, 1986. - 96 pp. - (Engineer's library “Vibration technology; issue 7). In this regard, the load characteristic of bell 3 (Fig. 1) at its deformation has the form shown in figure 2, curve 1. The load characteristic of the spring 4 can be linear, as long as 2, curve 2, or nonlinear, it is important to select the load of the deformable spring 4 so that when the outer diameter of the elastic element 3 is pinched, it also deforms by a certain amount at ₀ , while losing stability. negative, characterized by the angle of inclination of the site on curve 1:

C₁=-tg(β).C ₁ = -tg (β).

Жесткость же пружины всегда положительна и равна (см. фиг.2):The stiffness of the spring is always positive and equal (see figure 2):

C₂=tg(α).C ₂ = tg (α).

В собранном виброизоляторе две жесткости складываются, образуя участок на кривой 3 с нулевой или близкой к нулевой жесткостью. Если подобрать жесткость пружины 4 примерно равной жесткости упругого элемента в момент потери устойчивости, а величину предварительного натяга этой пружины, соответствующей на (7-10)% меньше статической нагрузки на виброизолятор, то под действием веса объекта колоколообразный элемент потеряет устойчивость, его нагрузочная характеристика выйдет в точку «а» и крепежный болт сместится вниз на небольшую величину, обеспечив рабочие зазоры между противоударными устройствами 7, 9, крышкой 1, и основанием корпуса 2. Рабочая точка на нагрузочной характеристике 3 виброизолятора займет положение «б) (фиг.2). Поскольку на нагрузочной характеристике виброизолятора в точке «б» жесткость С равна или близка к нулю, механическая система сразу оказывается в зарезонансной зоне при минимальной частоте вынужденных колебаний, где эффективность виброизоляции является очень высокой. При этом несущая способность виброзащитной системы поддерживается силой G, равной сумме сил поджатия пружины 4 и колоколообразного элемента 3 из материала опрессованного проволочного материала. Высокое демпфирование, характеризующее все известные проволочные материалы (сетчатые, зигованные, материал МР) важно при случайных ударных нагрузках, временно выводящих систему из положения динамического равновесия.In the assembled vibration isolator, two stiffnesses add up, forming a section on curve 3 with zero or close to zero stiffness. If you select the stiffness of spring 4 approximately equal to the stiffness of the elastic element at the moment of loss of stability, and the preload value of this spring, corresponding to (7-10)% less than the static load on the vibration isolator, then under the influence of the weight of the object the bell-shaped element will lose stability, its load characteristic will come out to point “a” and the mounting bolt will shift downward by a small amount, providing working gaps between shockproof devices 7, 9, cover 1, and the base of the housing 2. Operating point on load x teristics isolator 3 is in position "b) (2). Since the stiffness C is equal to or close to zero on the load characteristic of the vibration isolator at point “b”, the mechanical system immediately appears in the resonance zone at the minimum frequency of forced vibrations, where the vibration isolation efficiency is very high. In this case, the bearing capacity of the vibration protection system is supported by a force G equal to the sum of the compressive forces of the spring 4 and the bell-shaped element 3 from the material of the pressed wire material. High damping, which characterizes all known wire materials (mesh, zigzag, MR material) is important in case of accidental shock loads, temporarily removing the system from the position of dynamic equilibrium.

Таким образом, в предлагаемой конструкции полезной модели, сочетающей упругодемпферный элемент колоколообразной формы из материала МР с предварительно напряженной конусной пружиной можно обеспечить одновременно потребную несущую способность виброизолятора и его малую жесткость на рабочем режиме, что говорит о решении поставленного вначале технического результата.Thus, in the proposed design of the utility model, combining a bell-shaped elastic damper element made of MP material with a prestressed conical spring, it is possible to simultaneously provide the required bearing capacity of the vibration isolator and its low rigidity in the operating mode, which indicates the solution of the technical result set at the beginning.

Предлагаемая полезная модель может быть использована в транспортном машиностроении, легкой промышленности, других отраслях техники и осуществлено с помощью известных средств. Теоретическое исследование, проведенное авторами, показало, что виброизолятор способен обеспечить заданную несущую способность и низкий уровень жесткости, т.е. высокую эффективность виброизоляции на рабочих режимах различных объектов. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата.The proposed utility model can be used in transport engineering, light industry, other industries and implemented using known means. A theoretical study conducted by the authors showed that the vibration isolator is able to provide a given bearing capacity and a low level of stiffness, i.e. high efficiency of vibration isolation at the operating modes of various objects. This proves the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Claims

1. Vibration isolator, consisting of a housing, a bell-shaped elastic-damping element made of pressed wire material, fasteners and shockproof devices, characterized in that the elastic-damping element is installed and clamped by the outer diameter in a detachable housing with a preliminary axial interference, coaxially with the elastic-damping element a pre-compressed conical spring is installed by it and the body, while the pre-compression force of the conical spring is selected by 7 ... 10% less than static load from part of the weight of the protected object coming to the vibration isolator.

2. The vibration isolator according to claim 1, characterized in that the resistance force of the elastic element when it is deformed during the assembly process is selected to be equal to the force when the bell-shaped element is unstable without taking into account the force of the cone spring.