RU2665108C2

RU2665108C2 - Vibration isolator with elastic damping axial elements

Info

Publication number: RU2665108C2
Application number: RU2016137286A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2018-08-28
Also published as: RU2016137286A; RU2016137286A3

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to the machine building. Vibration isolator comprises at least two coaxial cumulative and at least one bank of spring paps. Paps are placed between adjacent cumulative around one imaginary circular or coniform feature at an angle to its generatrix. Paps are connected at their ends to the paps facing each other to form in block single detail made of armour composite material. Coaxially to the cumulative by means of at least three resilient damping axial elements an elastic damping device is fixed, which is located inside each of the cumulative for perception and damping of torque vibrations. Elastic damping device is made in the form of a torsion bar or a combined spring, consisting of two parts with turns directed towards each other and interacting with the formation of the effect of a dry friction damper.EFFECT: increase in damping in resonance modes of operation is achieved.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для эффективной пространственной виброизоляции различных объектов, в частности для виброизоляции сейсмостойких строительных сооружений, а также для подмоторных рам авиационных двигателей, амортизаторов кресел транспортных средств, в вибропитателях автоматических загрузочных устройств и т.п.The invention relates to mechanical engineering and can be used for effective spatial vibration isolation of various objects, in particular for vibration isolation of earthquake-resistant building structures, as well as for engine mount frames, shock absorbers of vehicle seats, vibration feeders of automatic loading devices, etc.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является виброизолятор с упругодемпфирующими стержневыми элементами, который содержит 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 част ми колец таким образом, что одноименные концы упругих стержней расположены на одной окружности, при этом в ряду упругие стержни расположены под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности или под разными углами к указанной образующей, причем упругие стержни соединены с кольцами с образованием монолитной единой детали, выполненной из армированного композитного материала, а при наличии в нем более двух соосно расположенных колец каждый ряд упругих стержней расположен между соответствующими соседними кольцами таким образом, что обращенные друг к другу концы упругих стержней двух соседних рядов присоединены к противолежащим торцевым поверхностям расположенного между ними промежуточного кольца, по патенту РФ №2266442 (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a vibration isolator with elastically damping rod elements, which contains two coaxially arranged rings and, respectively, at least one row of elastic rods placed between adjacent rings around one imaginary cylindrical or cone-shaped surface and at an angle to the generatrix of the cylindrical or a cone-shaped surface and connected at their ends with the end parts of the rings facing each other in such a way that the cones of the same name the elastic rods are located on the same circle, while in the row the elastic rods are located at the same angle to the generatrix of the cylindrical or conical surface or at different angles to the specified generatrix, the elastic rods connected to the rings to form a monolithic single part made of reinforced composite material, and if there are more than two coaxially located rings in it, each row of elastic rods is located between the respective adjacent rings in such a way that they face each other rugu ends of the elastic beams of two neighboring rows attached to opposite end faces disposed therebetween an intermediate ring, by RF Patent №2266442 (prototype).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокое демпфирование в резонансных режимах работы.The disadvantage of the prototype is the relatively low damping in resonant modes of operation.

Технический результат - повышение демпфирования в резонансных режимах работы.The technical result is an increase in damping in resonant modes of operation.

Это достигается тем, что в виброизоляторе с упругодемпфирующими стержневыми элементами, 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 част ми колец таким образом, что одноименные концы упругих стержней расположены на одной окружности, при этом в ряду упругие стержни расположены под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности или под разными углами к указанной образующей, причем упругие стержни соединены с кольцами с образованием монолитной единой детали, выполненной из армированного композитного материала, а при наличии в нем более двух соосно расположенных колец каждый ряд упругих стержней расположен между соответствующими соседними кольцами таким образом, что обращенные друг к другу концы упругих стержней двух соседних рядов присоединены к противолежащим торцевым поверхностям расположенного между ними промежуточного кольца, соосно кольцам посредством, по крайней мере трех, упругодемпфирующих стержневых элементов, осесимметрично кольцам закреплено упругодемпфирующее устройство, расположенное внутри каждого из колец для восприятия и гашения крутильных колебаний, выполненное в виде торсиона или комбинированной пружины, состоящей из двух частей с витками, направленными навстречу друг другу и взаимодействующими с образованием эффекта демпфера сухого трения.This is achieved by the fact that in a vibration isolator with elastic damping rod elements, 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 forming a cylindrical or cone-shaped surface and connected by their ends with the end parts of the rings facing each other in such a way that the ends of the elastic rods of the same name are located and on one circle, wherein in the row the elastic rods are located at the same angle to the generatrix of the cylindrical or conical surface or at different angles to the specified generatrix, the elastic rods connected to the rings to form a monolithic single part made of reinforced composite material, and if more than two coaxially arranged rings, each row of elastic rods is located between the respective adjacent rings in such a way that the ends of the elastic rods facing each other are two adjacent rows are attached to the opposite end surfaces of the intermediate ring located between them, coaxially to the rings by means of at least three elastically damping rod elements, an elastic-damping device located inside each of the rings for perceiving and damping torsional vibrations, made in the form of a torsion bar or combined springs, consisting of two parts with coils directed towards each other and interacting with the formation of the effect of the dump dry rub friction.

На фиг. 1-3 изображены варианты виброизоляторов с двумя и тремя соосно расположенными кольцами, соединенными стержнями, внутри которых соосно закреплено упругодемпфирующее устройство.In FIG. 1-3 shows variants of vibration isolators with two and three coaxially arranged rings connected by rods, inside of which an elastic damping device is coaxially fixed.

На фиг. 1 и 2 показан виброизолятор с упругодемпфирующими стержневыми элементами, который содержит два соосно расположенных кольца 1 и 2 и один ряд 3 упругодемпфирующих стержней 4. Стержни 4 расположены между кольцами 1 и 2 на одной воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности и под углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности (под углом к оси виброизолятора). Своими концами стержни 4 соединены с обращенными друг к другу торцевыми частями 5 и 6 колец 1 и 2 таким образом, что одноименные концы стержней расположены на торцевых частях колец по одной окружности. В каждом ряду 3 стержни 4 могут быть расположены или под одинаковым углом к образующей цилиндрической или конусообразной поверхности (под одинаковым углом к оси виброизолятора), или под разными углами к указанной образующей (под разными углами к оси виброизолятора). Стержни 4 и кольца 1 и 2 представляют собой единую деталь, выполненную из углепластика или органопластика.In FIG. 1 and 2 show a vibration isolator with elastic damping rod elements, which contains two coaxially arranged rings 1 and 2 and one row 3 of elastic damping rods 4. The rods 4 are located between rings 1 and 2 on one imaginary cylindrical or cone-shaped surface and at an angle to the generatrix of a cylindrical or cone-shaped surface (at an angle to the axis of the vibration isolator). The rods 4 are connected by their ends to the end parts 5 and 6 of the rings 1 and 2 facing each other so that the ends of the rods of the same name are located on the end parts of the rings in one circle. In each row 3, the rods 4 can be located either at the same angle to the generatrix of the cylindrical or conical surface (at the same angle to the axis of the vibration isolator), or at different angles to the specified generatrix (at different angles to the axis of the vibration isolator). Rods 4 and rings 1 and 2 are a single part made of carbon fiber or organoplastics.

На фиг. 3 показан виброизолятор, содержащий три соосно расположенных кольца 1, 2 и 9 и два ряда упругих стержней 4. Каждый ряд упругих стержней 4 расположен между соответствующими соседними кольцами 1, 2 и 2, 9 таким образом, что обращенные друг к другу концы стержней 4 двух соседних рядов присоединены к противолежащим торцевым поверхностям расположенного между ними среднего промежуточного кольца 9.In FIG. 3 shows a vibration isolator comprising three coaxially arranged rings 1, 2 and 9 and two rows of elastic rods 4. Each row of elastic rods 4 is located between the respective adjacent rings 1, 2 and 2, 9 so that the ends of the rods 4 facing each other 4 adjacent rows are attached to the opposite end surfaces of the middle intermediate ring 9 located between them.

Соосно кольцам 1, 2, 9 посредством, по крайней мере трех, упругодемпфирующих стержневых элементов 8, осесимметрично кольцам 1, 2, 9 закреплено упругодемпфирующее устройство 7, расположенное внутри каждого из колец для восприятия и гашения крутильных колебаний, выполненное в виде торсиона или комбинированной пружины, состоящей из двух частей с витками, направленными навстречу друг другу и взаимодействующими с образованием эффекта демпфера сухого трения.Coaxially to the rings 1, 2, 9 by means of at least three elastically damping rod elements 8, an elasto-damping device 7 is fixed axisymmetrically to the rings 1, 2, 9, located inside each of the rings for perception and damping of torsional vibrations, made in the form of a torsion bar or a combined spring consisting of two parts with turns directed towards each other and interacting with the formation of the dry friction damper effect.

Кольца могут иметь одинаковый диаметр (фиг. 1, 2 и 3). Возможно выполнение виброизолятора, при котором диаметр, по меньшей мере, одного кольца превышает диаметр остальных колец. Угол наклона стержней к образующей воображаемой цилиндрической или конусообразной поверхности составляет более 5°. Соотношение минимального линейного размера стержня 4 к его длине может составлять от 0,05:1 до 0,17:1.The rings may have the same diameter (Figs. 1, 2, and 3). It is possible to perform a vibration isolator in which the diameter of at least one ring exceeds the diameter of the remaining rings. The angle of inclination of the rods to the generatrix of an imaginary cylindrical or conical surface is more than 5 °. The ratio of the minimum linear size of the rod 4 to its length can be from 0.05: 1 to 0.17: 1.

В пределах, по меньшей мере, одного ряда стержни 4 могут быть выполнены прямолинейными (фиг. 2, 3) или изогнутыми по винтовой линии (фиг. 1). Возможен вариант, когда при наличии нескольких рядов стержней стержни одних рядов (ряда) выполнены прямолинейными, а стержни других рядов (ряда) выполнены изогнутыми по винтовой линии при упорядоченном или неупорядоченном чередовании таких рядов. Стержни 4 могут иметь в сечении круглую или прямоугольную, в частности квадратную, или овальную форму.Within at least one row, the rods 4 can be made rectilinear (Fig. 2, 3) or curved along a helix (Fig. 1). A variant is possible when, in the presence of several rows of rods, the rods of one row (row) are made rectilinear, and the rods of other rows (row) are made curved along a helical line with an ordered or disordered alternation of such rows. The rods 4 may be in cross section round or rectangular, in particular square, or oval in shape.

Виброизолятор с упругодемпфирующими стержневыми элементами работает следующим образом.Vibration isolator with elastic damping rod elements works as follows.

При приложении нагрузки вдоль оси виброизолятора происходит упругий изгиб стержней 4 и их закрутка. При этом расстояние между верхним и нижним кольцами уменьшается и происходит осадка виброизолятора. Часть энергии рассеивается и на основание сооружения передается только часть возбуждающей силы. Величина осадки зависит от угла наклона стержней, их количества и диаметра виброизолятора.When a load is applied along the axis of the vibration isolator, the rods 4 are elasticly bent and twisted. In this case, the distance between the upper and lower rings decreases and the vibration damper settles. Part of the energy is dissipated and only part of the exciting force is transferred to the base of the structure. The amount of precipitation depends on the angle of inclination of the rods, their number and the diameter of the vibration isolator.

Для таких случаев, когда возмущающая нагрузка действует по нескольким осям и имеет при этом крутящую составляющую, можно применять виброизолятор с тремя кольцами 1, 2 и промежуточным кольцом 9 (фиг. 3). В зависимости от конкретной комбинации возбуждающих нагрузок стержни направляют различным образом, а также наматывают на них дополнительные промежуточные кольца в виде бандажей (на чертеже не показано) для восприятия и гашения крутильных колебаний.For such cases, when the disturbing load acts on several axes and at the same time has a twisting component, a vibration isolator with three rings 1, 2 and an intermediate ring 9 can be used (Fig. 3). Depending on the particular combination of exciting loads, the rods are guided in various ways, and additional intermediate rings are wound around them in the form of bandages (not shown in the drawing) for the perception and damping of torsional vibrations.

Claims

A vibration isolator with elastic damping rod elements, comprising at least two coaxially arranged rings and, accordingly, at least one row of elastic rods placed between adjacent rings around one imaginary cylindrical or cone-shaped surface and at an angle to the generatrix of a cylindrical or cone-shaped 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 elastic rods of the same name are located on the same circle, while a number of elastic rods are located at the same angle to the generatrix of a cylindrical or conical surface or at different angles to the specified generatrix, and the elastic rods are connected to the rings with the formation of a monolithic single part made of reinforced composite material, and if there are more than two coaxially located rings each a series of elastic rods is located between the respective adjacent rings in such a way that the ends of the elastic rods of two adjacent rows facing each other are connected to the opposite end surfaces of the intermediate ring located between them, characterized in that coaxially to the rings by means of at least three elastically damping rod elements, an elasto-damping device is fixed axially symmetrically to the rings, located inside each of the rings for perceiving and damping torsional vibrations, made in the form of a torsion bar or a combined spring, consisting of two parts with turns directed towards each other and interacting with the formation of the damper effect dry friction.