Амортизатор

Амортизатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

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].

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).

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].

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.

Техническая задача: снижение энергоемкости и удельной жесткости, повышение демпфирующих и диссипативных свойств амортизатора.

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.

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.

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.

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.

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.

Описанный амортизатор функционирует следующим образом.

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.

1. Амортизатор, содержащий основание, упругий и нажимной элементы, отличающийся тем, что 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.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что внутренняя и наружная оболочки выполнены из резины повышенной твердости.

3. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что промежуточная оболочка выполнена, например, из мягкой резины.

4. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что окантовка выполнена из полимерного материала, твердость которого больше твердости резины.

5. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что цилиндр нажимного элемента выполнен пустотелым.

6. Амортизатор по п.1 или 5, отличающийся тем, что между основанием и нижним торцом нажимного элемента помещен ограничивающий винт.