Пружинный виброизолятор

(й)3 Р 16 ОМИТЕТОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕЙ.ЪПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ОБРЕТЕН ИТВУ ТЕЛЬС(56) Вибрации в технике. СправочМ.: Машиностроение. 1981, с, 234, рАвторское свидетельство СССРМ 1465655, кл. Г 16 Р 7/00, 1986.(57) Использование: в машиностроетранспорте для поглощения и расс механи Сущнос изолято ный по 2. Пруж ного ги.Н.Самик, т.6,ис. 16. имеет форогоКроме тракее Рииинаивания К АВТОРСКОМУ С 5 Ц 17 б 3748 ческой энергии при колебаниях. ть изобретения: пружинный виброр содержит пружину 1 и закреплен- всей длине демпфирующий элемент ина 1 выполнена в виде однополостперболоида вращения, а демпфируэлемент 2 в поперечном сечении орму ромба, большая диагональ коперпендикулярна оси пружины 1. ого, шаг витков уменьшается от центорцам. 1 з,п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к вибрационной защите оборудования от механическихвоздействий ударов и вибраций и можетбыть использовано в машиностроении и натранспорте для поглощения и рассеиваниямеханической энергии при колебаниях.Известно устройство в виде коническойвинтовой пружины, используемое в конструкциях виброизоляторов и обладающеенелинейностью упругих характеристик (1).Недостатком указанного устройства являются слабые диссипэтивные свойства засчет внутреннего трения, возникающего вупругом элементе при его деформациях.Наиболее близким к предлагаемому устройству является виброиэолятор, содержащий цилиндрическую пружину изакрепленный по всей ее длине демпфирующий элемент, вцполненный в поперечномсечении в виде прямоугольника, большаясторона которого перпендикулярна оси пружины (2). Однако пружинный виброизолятор не обеспечивает эффективноговиброгашения в широком диапазоне амплитудно-частотных характеристик вследствиепостоянства жесткости цилиндрической. пружины и неизменной площади демпфирующего элемента.Целью изобретения является повышение эффективности виброгашения путемувеличения нелинейности амплитудно-частотной характеристики виброизолятора.Поставленная цель достигается тем, чтов пружинном виброизоляторе, содержащемпружину и закрепленный по всей ее длинедемпфирующий элемент, пружина выполнена в виде однополостного гиперболоидавращения, а демпфирующий элемент в поперечном сечении имеет форму ромба,большая диагональ которого перпендику лярна оси пружины, Кроме тогашаг витковпружины уменьшается от ее центра кторцам,На фиг,1 изображен пружинный виброизолятор, продольный разрез; нэ фиг.2 - тоже, общий вид при нагружении; на фиг,3 -поперечный разрез витка пружинного виброизоляторэ; нэ фиг.4 - упругая характеристика виброизолятора; на фиг.5амплитудно-частотная характеристика с сопротивлением,Пружинный виброизолятор содержит пружину 1. выполненную в виде однополостного гиперболоида вращения и демпфирующий элемент 2, закрепленный по всей длине пружины 1. Демпфирующий элемент имеет в поперечном сечении форму ромба, большая диагональ которого перпендикулярна оси пружины. Витки пружины выполнены с уменьшающим шагом от ее центра кторцам,Виброиэолятор работает следующимобразом.5 При воздействии вертикальной нагрузки пружина сжимается, при этом точки приложения нагрузки лежат на внутреннихсторонах витков пружинного виброизолятора. По мере сжатия пружины уменьшается10 фокусное расстояние и эксцентриситет однополостного гиперболоида (см. поперечное сечение на фиг.1 и фиг.2). Это позволяетпостепенно увеличивать площадь контактадвух противоположных сторон ромба де 15 мпфирующего элемента и, в свою очередь,диссипацию механического воздействия.Уменьшающийся шаг витков пружины от еецентра к торцам позволяет выдержать сопротивление ходу амортизируемого обьекта20 в начальный момент времени незначительное,и жесткость виброизолятора понижается, а эффективность виброзащиты на низких.частотах повышается. С увеличением ходавиброиэолятора его жесткость увеличивает 25 ся (возрастает нелинейность), гасятся высокочастотные колебания. Выполнениепружины с переменным шагом позволяетисключить резонансные явления.Экспериментальные исследования30 предложенного устройства на вибростендепоказали, что наиболее эффективны характеристики пружинного виброизоляторз приследующих геометрических соотношениях:отношения предыдущего шага витков пру 35 жины к последующемуЬЬо - 1 Ьотношения диагоналей ромбаС40Ожидаемый технико-зкономический эффект от применения предложенного устройства выражается в обеспечении высокойэффективности виброгашения в широком45 диапазоне амплитудно-частотных характеристик внешнего возмущающего воздейст.вия,Под эффективностью вибразащиты понимается степень реализации виброзащитным50 устройством целей виброэащиты. Количественно степень реализации цели виброзащитц можно охарактеризовать значениембезразмерного коэффициента виброизоляции Кв(для прототипа Кр 1/1).55Он обеспечивается на АЧХ в частотномдиапазоне в В Ю.Эффективность виброизоляции предложенного устройства рассмотрим на примее. серединыиия статичес ь зави вьциз д 4 ре одномассовой системы, подверженной Здесь функция А (э) выражает зависимость гармоническому воздействию. частоты свободных колебаний массы нэ непусть Г (х) - нелинейная характеристика . линейной пружине е (х) от амплитуды, приупругого элемента, выражающая эависи- чем мость восстанавливающей силы от дефор: 1 2 к мации х, отсчитываемой от положения л(э) = 3 1 а(а)+асозф Созфдф, статического равновесия (см, фиг.4), Диссипативную силу будем считать.пропорциональной скорости деформации Н - ьх Зависимость 1 (а) называется скелетнойЮуравнение движения одномэссовой си кРивой одномассовои системы (см, штрихстемы запишется в следующей форме; пунктирную кривую на фиг,5).ах+ Ьх+ Г(х) = 60 соз М (1), Иэ уравнения (6) определяется сдвиг по где а - масса обьекта; фазе у 60 соз в - гармоническое воздействие.д ф - 2 и(8) Введя обОзначения: 15 Р (а) - аРЬ 2 Ях)6 Определив периодическое решение (4),п 1 ( ) гп д . ( ) легко находится коэффициент виброизоляприводим уравнение (1) к форме ции, характеризующий в предложенном усх+2 пх+1(х)=дсозоз . (3) тройстве отношение амплитуд первых Отметим наиболее существенные осо гармоник соответствующих сил, ускорений бенности поведения этой системы, связан- и перемещений. ные с нелинейностью упругой силы. ътд.тр. т-чщ- а к,. а.бйаР 72 лимеющее период Т =, обычно оказыва (а - +4 п аР ется близким к гармоническому процессу Решивуравнение(6)приразличныхзнэ(высшие гармоники этого решения обычно чениях частоты (щ), строится резонансная сравнительно малы по амплитуде) и может кривая системы э (а). Одна из возможных поэтому в 1-м приближении разыскиваться форм резонансной кривой показана нэ в форме, 30 фиг 5,х-во+ асоз(а 1+у), (4) В широком диапазоне частот существугде ао - смещениразмаха коле- вт несколько периодических решений, прибаний от положе КОГО равнове- которых Кр ( 1. сия; Формула из обре те н и я а - амплитуда колебаний; 35 . 1. Пружинный виброизолятор, содержаф- сдвиг по фазе между колебаниями щий пружинуи закрепленный по всей ее и вынуждающей силой. длине демпфирующий элемент; о т л и ч а юСвязь между а и а получается из усло- щ и й с я тем, что, с целью повышения вияравенствэнулюпостояннойсоставляю- эффективности виброгашения эа счет увещей силы 1 (х), которое может быть 4 О личения нелинейности амплитудно-частот- приведено к форме: ной характеристики, пружина выполнена ввиде однополостного гиперболоида враще т(во+а созе) д о =10(ао,а) =0 (5) ния, а демпфирующий элемент в поперечоном сечении имеет форму ромба, большая Иэ уравнения(5) можно определит си ДиагОналь которого перпендикулярна Оси мость а (а). Амплитуда колебаний ит- пружины, ся:2. Виброизолятор по п.1, от л ич а ю- Э о(6)щ и й с я тем, что шаг витков пружиныа - + и уменьшается от ее центра к торцам.176374 В фи ставитель В,Самсонов Редактор Т.Куркова Техред М.Моргентал Корректор ВЯетра тельский комбинат "Патент", г. Уж Производственн л. Гагарин. Заказ Э 443Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета йоизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-ЭЬ, Раушская наб., 45