Упругий элемент

Изобретение относится к упругим элементам и может быть использовано в качестве упругих опор, виброизоляторов, упорных и направляющих элементов в различных машиностроительных конструкциях, например тяжелых станках, прокатных станах, а также в опорах мостов, зданий, сооружений.Цель изобретения - повышение несущей способности и виброизолирующих свойств в тангенциальном направлении путем уменьшения сдвиговой жесткости.На фиг. 1 изображена конструкция упругого элемента; на фиг, 2 - схема пакета плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих и упругих слоев, продольный разрез.Устройство содержит два фланца 1 и 2, пакет плоских чередующихся и соединен 5 10 15 ных между собой жестких армирующих и 20упругих слоев 3 с внутренней полостью 4заполненной рабочей жидкостью. В одном из фланцев, например в 1, имеется заливное отверстие 5, которое закрывается резьбовой пробкой 6. Фланцы 1 и 2 герметично связаны с пакетом 3 плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих 7 и упругих слоев 8.Жесткие армирующие слои 7 (фиг, 2) могут быть выполнены металлическими (сталь, латунь, титан и др.) или из композиционныхматериалов, например на основе синтетических и натуральных тканей или на основе графитовых волокон и эпоксидных смол. В сечении жесткие армирующие и упругие слои имеют форму прямоугольников, Опти 30 35 мальные толщины пд жестоких армирующих слоев находятся в диапазонейд=(0,001 0,1)О,где О-внешний диаметр упругого элемента, 40Упругие слои 8 (фиг. 2) упругого элемента связаны с жесткими армирующими слоями 7 и фланцами 1, 2, например склеиванием, и могут быть в; полнены на основе высокомолекулярных ссединений, 45 обладающих определенными эластичными свойствами, например специальной резины или термоэластопластов с модулем сдвига 6 материала упругих слоев и модулем обьемного сжатия К в следующих диапаонах; 506=0,12,4 МПа, К=0,64,9 ГПа.Упругие материалы с указанными характеристиками являются слабосжимаемыми, так как их коэффициент Пуассона близок к 0,5 и свойство сжимаемости, определяю щее высокую несущую способность упруго.го элемента, проявляется при сжатиитонких слоев. В условиях наличия ограничений на возможность изменения формы сжатых тонких слоев из слабосжимаемого материала их нормальная жесткость существенно возрастает (на 2-4 порядка), так как начинаетопределяться величиной модуля обьемногосжатия К, который, в свою очередь, на 2-4порядка превосходит модуль сдвига 6. Приэтом тангенциальная жесткость эластичного слоя по-прежнему определяется величиной модуля сдвига 6, Степеньтонкослойности упругих слоев определяется величиной па 2 оаметра тонкослойностиа=0,0910 5,010где с 7- пу/В, йу- толщина упругих слоев, В== (О-б)/2 - ширина колец; б - внутреннийдиаметр упругого элемента.Относительная высота пакета плоскихчередующихся и соединенных между собойжестких армирующих и упругих слоев ограничена соотношением:Н/О = 0,02.0,75,где Н - высота пакета; О - внешний диаметрупругого элемента, а отношение толщинжесткого армирующего Ьд и упругого пу слоев равноЬд/Ьу = 0,0620,5,Относительный размер внутреннего отверстия ограничен соотношениемб/О = 0,45,0,95.В качестве рабочей мдгут быть использованы вязкие, слабосжимаемые жидкости,например глицерин, масло и т.п,Устройство работает следующим образом,При подготовке к работе через заливное отверстие во фланце 1 заливают рабочую жидкость так, чтобы целиком заполнить по-. лость 4, Затем заворачивают резьбовую пробку 6 и нагружают устройство осевой статической нагрузкой, например, устанавливают на упругий элемент амортизируемый обьект весом Р. Под действием осевой статической силы упругий элемент сжимается, в жидкости появляется гидро- статическое давление-и устройство готово к работе. При этом вдоль оси упругого элемента обеспечивается большая жесткость (которая определяется приведенными выше соотношениями и малой сжимаемостью жидкости), а следовательно, и высокая несущая способность, а в плоскости, тангенциальной оси упругого . элемента, обеспечивается очень малая жесткость (которая определяется малой сдвиговой жесткостью тонких эластомерных слоев). При этом наличие жидкости во внутренней полости упругого элемента практически не влияет на сдвиговую жесткость всего упругого элемента. При действии на устройство тангенциальных вибрационных сил 0 упругий1696522 Составитель .Техред М.Моргент орректор Т,Колб Редактор М.Товт Заказ 4379 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 элемент за счет очень малой сдвиговой жесткости обеспечивает эффективную виброизоляцию в этом направлении и поэтому может служить эффективным развязывающим узлом. Вязкость жидкости в полости 4 позволяет значительно уменьшить амплитуды тангенциальных колебаний объекта на устройстве за счет дополнительной диссипации,Формула изобретения Упругий элемент, содержащий установленный между фланцами с образованием полости, заполненной рабочей жидкостью, пакет плоских чередующихся и соединенных между собой жестких армирующих и упругих слоев, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения несущей способности и виброиэолирующих свойств в тангенциальном направлении путем уменьшения сдвиговой жесткости, отношение толщин жесткого армирующего и упругого слоев выбоано в пределах Ьд/йу = 0,06 - 20,5, где 5 Ьд - толщина жесткости армирующего слоя;йу - толщина упругого слоя, относительная высота пакета ограничена соотношением Н/О = 0,02-0,75, где Н - высота пакета, О - внешний диаметр упругого элемента, пара метр атонкослойности упругих слоев выбранв пределах 0= Ьу/В = 0,0910 5,010 где В = (О - б)/2 - ширина колец, б - внутренний диаметр упругого элемента, модуль сдвига материала упругих слоев выбран в 15 пределах 6 = 0,1-2,4 МПа, а модуль объемного сжатия указанного материала выбран в пределах К = 0,6 - 4,9 ГПа.