Амортизатор

(22) Заявленс присоедиие 05,01,79 (21) 27ем заявки Ио 6 25 Г 7/08 сударствеиный комитет СССР о делам изобретений и открытий3) Приорит Опубликовано 2 Л 1180. Бел тень Мо 43Ъ 53) УДК 621-567.а опуб ования описания 25.11,80(5 ОРТИЗАТОР я - по ивност Изобретение относится к средствам для гашения колебаний и может быть использовано для защиты радиоэлектронной (РЭА) и телевизионной аппаратуры от действия вибрации и ударов 5 при наличии линейных перегрузок со стороны носителей, преимущественно авиационного и наземного подвижного транспорта.Известны стандартные амортизаторы 10 с линейной и нелинейной непрерывно возрастающей силовой характеристикой 13.Амортизаторы с линейной характеристикой имеют недопустимо большие габа риты из-за их малой жесткости на всем рабочем ходу, а амортизаторы с нелинейной непрерывно возрастающей характеристикой обладают неудовлетворительными виброизолирующими свойства ми,которые значительно ухудшаются в условиях действия линейных перегрузок.Наиболее близким к изобретению является амортизатор, содержащий корпус размещенные в нем связываемые с амортизируемым объектом шток с поршнем, разрезную кольцевую ось с упругими элементами, имеющими прямолинейные концевые участки и установленными на разрезной оси с возможностью переме щения вдоль оси корпуса, шайбу,связанную гибкой связью со штоком, и упоры, расположенные на корпусе на разных уровнях относительно осн последнего 2).Недостатками данного амортизатора являются малая энергоемкость и невысокая эффективность демпфирования колебаний. В свою очередь это приводит к значительным ходам при гашении энергии удара и увеличению габарита амортизатора по высоте, а также к длительному времени затухания колебаний. Эти недостатки связаны с неэффективной работой упругих пружинных элементов, подвергаемых только деформации кручеНия и изгиба, и наличием в указанном амортизаторе слабого неорганизованного демпфирования в парах трения. Демпфирование со стороны пар трения, образованных в амортизаторе прямолинейными концевыми участками упругих пружинных элементов с одной стороны и поршнем и шайбой с другой стороны,недостаточно эффективно, так как силы трения в указанных парах малы и нестабильны по величине.Цель изобретени вышение энер гоемкости и эффект и демпфирования.диаметра проволоки, и имеют короткие прямолинейные концевые участки б. Рычаги попарно.размещены на разрезной кольцевой оси 4 между упругими элементами 5.(.Рычаги 7-10 выполнены с консольными упорами 16 вблизи разрезной оси для соединения с прямолинейнымй концевыми участками б упругих пружинных элементов 5, а на поверхности каждого рычага вокруг разрезной оси 4 выполнены равномерно расположенные вы"Ступыи впадины 17 сферической форяя, рычаги расположены таким образом, что выступыодного рычага контактируют со впадинами другого. В случае выполнения рычагов в виде пластин, например, из пружинной листовой стали 65 Г, выступы и впадины 17 могут быть выполнены "в"вйде сферических поверхйостеййэй йдиальных"гофр".Консольйые упо-" ры 16 и контактные площадки 18 при 60 "этом выполняются в виде отогнутых отпластин элементов. На концах рычагов, 7-10"Подпол нейМ"отогйутйе "йбйтактнйе площадки 18, которыми они взаимодействуют с поршнем 3 и шайбой 11. На 65 Указанная цельдостигается тем,что амортизатор снабжен рычагами, попарно размещенными на разрезной кольцевой оси между упругими пружиннымиэлементами и связанными с последнимиодин иэ рычагов пары взаимодействуетс шайбой, другой - с поршнем или упорами корпуса, а на поверхности каждого рычага вокруг разрезной оси выполнены равномерно расположенные выступыи впадины сферической формы, рычагирасположены таким образом, что выступы одного рычага контактируют со впа-динами другого,На фиг, 1 изображен предлагаемыйамортизатор в разрезе, общий вид; нафиг. 2 - рычаги с выпукло-вогнутымикопирами на концевой части; на Фиг. 3 силовые характеристики предлагаемогоамортизатора (кривые 1-11) и известного амортизатора (кривые 111-1 Ч);на Фиг. 4 - силовые характеристикидемпферов трения, образованных тремягруппами пар рычагов с выпукло-вогнутыми койирами (кривые 1-11, 111-1 Чи Ч-Ч 1), и взаимное положение копиров рычагов в зависимости от деформации амортизатора ,Предлагаемый амор.изатор содержиткорпус 1, размещенные в немсвязываемые с амортизируемым объектом шток 2с поршнем 3, разрезную кольцевуюось 4, упругие пружинные элементы 5(в виде пружин кручения) с прямолинейными концевыми участками б и рычаги 7-10, установленные на разрезнойоси, шайбу 11, связанную со штоком"гибкой свяэью 12 и взаимодействующуюс рычагами 10, и упоры 13-15, расположенные на корпусе на разных уровнях относительно оси последнего. Пружины кручения навйты с шагом, большим 1 О 20 ЗО 35 верхнем торце штока выполнен шлиц 19,"а"на нйжнем торце - проушина 20 длякрепления гибкой связи (цепи) 12. Наторце шайбы 11 выполнена проушина 21для крепления нижнего конца гибкойсвязи. Поршень выполнен с реэьбовымотверстием 22 по центру и лысками 23на наружной цилиндрической поверхности. Снизу амортизатор закрыт, пластиной 24, соединенной крепежными втулками 25 с корпусом. Разрезная кольцеваяось выполнена в виде одного витка иимеет замок состоящий иэ выступа 26на одном конце витка и соответствующего по форме йаэа(на фиг, 1 не показан) на другом конце витка. Послетого, как пружины и рычаги установлены на разрезной кольцевой оси, выступ 26 заводится в паэ, кольцеваяось замыкается.Рычаги 7-10 (условно показанныена фйг. 1 в одной плоскости) при движении их друг относительно друга поповерхностям 17 по существу представляют собой демйферы трения.Вес амортиэируемого объекта воспринимается только частью пружин кручейия,с которыми соединены рычаги 7,находящиеся в контакте с поршнем 3,амортизатор имеет низкую частоту(3-4 Гц) собственных колебаний (участок А силовой характеристики предлагаемого амортизатора, Фиг. 3), Гибкая связь 12 при этом имеет незначительное (1-2 мм) провисание, необходимое для изоляции вибраций с амплитудами, меньшими укаэанной величиныпровисания гибкой связи. Трение в парах рычагов 7 10 практически отсутствует, так как в исходном положенииобеспечен контакт выступов и впадин17 по сферическим поверхностям рычагов 7 и 10, "пружины кручения своимиторцами не воздействуют на торцы рычагов.В случае излишнего провисания гибкой связи 12, производится регулировка размера Н-высоты амортизатора путем поворота поршня 3, имеющего лыску 23 на его цилиндрической поверхности. Шток 2 удерживается при, этомот вращения через шлиц 19 и перемещается поступательно вверх вдоль осипоршня 3 с резьбовым отверстием 22по центру,Предлагаемый амортизатор работаетследующим образом.При действии линейной перегрузкисо стороны носителя амортизатор деформируется на величину %., котораязависит отвеличины линейной перегрузки (фиг. 3).При действия вертикальных линейных перегрузок шток 2 с поршнем 3 иразмещенным на нем амортиэируемымобъектом смещается в этом случае внизотносительно корпуса 1 (при действии вертикальных линейных перегрузок в направлении снизу вверх), Поршень 3/8144) отогнутые площадки 18 рычагов 7, размещенных на уровне В относительно оси корпуса, и поворачивает их к нижним рычагам 10. При этом вступают в работу пружины кручения, прямолинейные концевые участки б которых оперты в консольные упоры 16 рычагов 7 и 10 (участок А силовой характеристики 1-11, фиг, 3).При дальнейшем перемещении поршня 3 вниз его торец входит в контакт с отогнутыми площадками 18 рычагов 8, подключая в работу соединенные с ними через консольные упоры пружины кручения (участок В силовой характеристики 1-11, фиг. 3). 15увеличение силы со значения Р до значения Р соответствует величине+предварительного поджатия тех пружин кручения, чьи рычаги 8 оперты в упоры 14, размещенные на среднем уровне 2 О й относительно оси корпуса 1. Кроме того, на этом участке уже действует приведенная кпоршню 3 демпфирующая сила Рр (кривая 1-11, фиг. 4), возникающая на сферических поверхностях 17 в парах рычагов 7 и 10, получающих смещение вдоль оси 4 относительно друг друга. Здесь же подключаются в работу аналогичные выступы и впадины 17 пар рычагов 8 и 10, получающих смещение Х. Приведенная к поршню 3 30 демпфирующая сила Р (кривая 11-1 Ч, фиг. 4) имеет начальное значение, большее нуля, так как все рычаги 7- 10 при деформации амортизатора Х, получили смещение Хи подключили в рабо ту через сферические поверхности всепружины (деформация сжатия). тоты (до 3-4 Гц) собственных колебаний нагруженного амортизатора и в случае действия линейной перегрузки различной величины.При действии линейной перегрузки протквоположнога направления(сверху вниз) шток 2 с аморткзируемым объектом смещается вверх относительно корпуса 1, в гибкой связи 12 выбирается провисанке, шайба 11, размещенная своим вогнутым торцом воздействуетна Далее в контакт с торцом поршня 3 входят рычаги 9, происходит деформация тех пружин кручения, чьи прямоли нейные участки б соединены с рычагами 9 и 10 (участок С силовой характеристики 1-11, фиг. 3).Увеличение силы со значения Р до значения Р соответствует величине 454предварительного поджатия пружин кручения за счет того, что рычаги 9 оперты в упоры 15, расположенные на уровне й относительно оси корпуса 1 (фиг. 1), Приведенная к поршню 3 демпфкрующая сила Р 9 на этом участке силовой характеристики представляет собой сумму приведенных к поршню 3 демпфкрующкх сил Р 1 Р, и Ру , действующих на сферических поверхностях пар рычагов 7 и 10, 8 к. 10, 9 и 10 (кривйе 1- 11, 111-1 Ч, Ч-У 1, фиг, 4), Причем величина смещения пар рычагов 9 и 10 равна Хь.Благодаря .тому, что торец поршня 3 выполнен вогнутым, иа некоторой ве- щ личине деформации амортизатора, равной Ъ край поршня 3 войдет в контакт с рычагами 7, 8 к 9 значительно ближе к оси кх поворота, .чем в начале деФормации. В этом случае жесгкость амортизатора значительно (в два и более раз) возрастает, соответственно увеличиваются приведенные к поршнюупругая сила (со значения +РЗ до значения РЬ) и сила трения на демпферах, энергоемкость амортизатора существенно повышается (участок Д силовой характеристики 1-11, фиг.3). Причем на участке Д сиМовой характеристики имеет место перемещение пружин кручения вместе с разрезной кольцевой осью 4 и рычагами 7-10 вдольоси корпуса 1 до упора их в шайбу 11.Приведенная к поршню суммарная силатрения Р = Р + Р. + Р (соответственно кривые 1-11, 111-1 Ч, Ч-Ч 1,фиг. 4) на сферических поверхностях в рычагах 7-10 изменяется по оптимальному закону, в силовой характеристике 1-1 (фиг. 3) имеет место существенное возрастание энергоемкости по сравнению с энергоемкостью известного амортизатора (кривые 111-1 Ч, фиг. 3),Приведенная на фиг. 3 силовая характеристика Р = Г(Х) построена по аналитическим зависимостям, учитывающим смещение точек контакта поршня Э с рычагами 7-9, углы поворота рычагов 7-9 относительно рычагов 10, перемещение пружин кручения вдоль оси корпуса 1 и смещение рычагов 7-10 относительно друг друга вдоль разрезной кольцевой оси 4. Кривая 1 - силовая характеристика прямого хода (нагружение амортизатора), кривая 1 силовая характеристика обратного хода (разгружение амортизатора). Приведенные к поршню амортизатора характеристики демпферов Ру, = Г, ( ), РуГу(1-), Рр = Гь (.) входят в суммарную силовую характеристику амортизатора Р = 1(.). Кривые 1, 11, Ч приведенные характеристики демпферов прямого хода (нагружение амортизатора) кривые 1, 1 Ч, У - приведенные характеристики демпферов обратного хода (разгружение амортизатора),Предлагаемый амортизатор обладает оптимальной силовой характеристикой (кривая 1-11, фиг. 3) и способен воспринимать до 4-15 д линейные перегрузки при небольших ходах штока относительно корпуса 1 с выходом на участки В, С к Д силовой характеристики, отличающиеся несущественно по жесткости от участка А. Причем в конце участка Д наклон кривой 1 практически отсутствует, а потому достигается возможность получения низкой часснизу в корпусе, начинает перемещаться вверх вдоль оси корпуса 1. Пружиныкручения и демпферы трения включаютсяв работу рычагами 10 в обратной последовательности: сначала деформируютсяпружины кручения, с которыми соединены рычаги 8 и 9, опертые в упоры 14и 15, размещенные на уровнях В и йъ,а затем - пружины кручения, связанныес рычагами 7, опертыми в упоры 13, размещенные на дальнем уровне В от осикорпуса (фиг. 1). В соответствии сэтим происходит также подключениедемпферов трения в парах рычагов 9и 10 у 8 и 10, 7 и 10,Характер изменения нагрузки отдеформации амортизатора в этом случае принципиально не отличается от силовой характеристики 1-)1, приведенной на фиг 3.При действии ударов со стороны носителя в вертикальном направлении 20также подключаются в работу пружиныкручения и демпферы трения в парахрычагов 7 и 10, 8 и 10, 9 и 10 независимо от направления действия первых импульсов (сверху вниз или снизувверх),Работа предлагаемого амортизаторапри действии горизонтальных линейныхперегрузок с вибрацией и ударов принципиально не отличается от рассмотренной выше работы амортизатора при 30действии вертикальных нагрузок.Горизонтальное смещение поршня 3с амортизируемым объектом относительно корпуса 1 приводит к деформациитех пружин кручения, рычаги 7 которых 35при контакте с вогнутой поверхностьюторца поршня 3 поворачиваются относительно нижних рычагов 10, соединенныхс этими же пружинами кручения черезконсольные упоры 16. Одновременно 4 Овключаются в работу демпферы тренияв парах рычагов 7 и 10. Затем в контакт с поршнем 3 входят рычаги 8, чтоприводит к деформации соединенных суказанными рычагами пружин крученияи включению в работу демпферов трения в парах 8 и 10, далее - рычаги 9,подключающие в работу третью группупружин кручения, и демпферы трения впарах рычагов 9 и 10.После того, как выбрано провисание ЗОгибкой связи 12, поршень 3 вместе сустановленным на нем амортиэируемямобъектом совершает движение, близкоек плоскопараллельному движению, деФормируя весь комплект пружин круче ния и включая в работу все демпферы,Введение рычагов обеспечивает более полное использование упругих пружинных элементов. В целом энергоемкость увеличивается минимально на 30 в сравнении с известным амортизатором, существенно возрастает эффективность демпфирования.Предлагаемый амортизатор позволяет обеспечить надежную виброизоляцию аппаратуры, включая случай действия низких частот (до 5 Гц), при наличии линейных перегрузок до 15 д.Кроме того, предлагаемый амортизатор позволяет защищать РЭА и телевизионную аппаратуру от действия многократных ударов с ускорением 40 9 и длительностью импульса до 15 мс, а также одиночных ударов с ускорением 1000 9 и длительностью импульса до 0,5 мс.формула изобретенияАмортизатор, содержащий корпус,размещенные в нем связываемые с амортизируемым объектом шток с поршнем,разрезную кольцевую ось с упругимипружинными элементами, имеющими прямолинейные концевые участки и установленными на разрезной оси с возможностью перемещения вдоль оси корпуса,шайбу, связанную гибкой связью соштоком, и упоры, расположенные на корпусе на разных уровнях относительнооси последнего, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышенияэнергоемкости и эфФективности демпфирования, он снабжен рычагами, попарно размещенными на разрезной кольцевой оси между упругими пружиннымиэлементами и связанными с последними, один из рычагов пары взаимодействует с шайбой, другой - с поршнемили упорами корпуса, а на поверхности каждого рычага вокруг разрезнойоси выполнены равномерно расположенные выступй и впадины сферическойформы, рычаги расположены таким образом, что выступы одного рычага контактируют со впадинами другого.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 507724, кл. Г 16 Г 7/08 с 1976,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2438164/25-28,кл. Г 16 Г 7/08, 1977 (прототип),,ммЬе ВНИИПИ Заказ 8096/34 Тираж 1095 Подписное Фйлиал ППП "Патейт , г. Ужгород, ул. Проектная,4