групповое защитное устройство
Классы МПК: | F16F7/08 с фрикционными поверхностями, имеющими прямолинейное относительное перемещение |
Автор(ы): | Кузьмин Э.Н., Аникеев А.В., Малков М.В. |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт технической физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-04-07 публикация патента:
10.11.1999 |
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты объекта от действия вибрации и ударов. Технический результат - снижение виброударных нагрузок на защищаемом объекте за счет уменьшения крутильных колебаний. Для этого устройство снабжено основанием в виде двух параллельных фланцев с установленными в них виброизоляторами и опорным элементом, выполненным также в виде двух параллельных крепежных фланцев. Каждый виброизолятор состоит из крепежной втулки, в которую вставлены упругие элементы, демпфирующая втулка и втулка с фланцами, установленная в отверстии опорного элемента с радиальным натягом. При этом в одном фланце значение радиального натяга 0<
1![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
(Pв) в другом крепежном элементе значение радиального натяга втулки с фланцами
2![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
(Pу) 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
Формула изобретения
Групповое защитное устройство, содержащее основание, опорный элемент с отверстиями, в которых установлены виброизоляторы, каждый из которых состоит из крепежной втулки, на которой размещены упругие элементы, демпфирующая втулка и втулка с фланцами, установленная в отверстии опорного элемента с радиальным натягом и с осевым натягом между фланцами крепежной втулки и упругими элементами, а демпфирующая втулка установлена в отверстии втулки с фланцами между упругими элементами с осевым натягом, при этом каждый виброизолятор закреплен на основании крепежным элементом, проходящим через отверстие крепежной втулки, отличающееся тем, что основание снабжено двумя параллельными фланцами, а опорный элемент выполнен в виде двух параллельных крепежных фланцев, причем значения![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
0 <
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
где
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты изделия от действия вибрации и ударов. Известно групповое защитное устройство (ГЗУ), содержащее основание, опорный элемент с отверстиями, в которые установлены виброизоляторы, закрепленные на основании /1/. Однако, это устройство не обеспечивает защиты объекта от ударных нагрузок большой амплитуды из-за низкой энергоемкости. Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности признаков и достигаемому результату является групповое защитное устройство, состоящее из основания, опорного элемента с отверстиями, в которых установлены виброизоляторы, каждый из которых состоит из крепежной втулки, на которой расположены упругие элементы, демпфирующая втулка, втулка с фланцами, установленная в отверстии опорного элемента с радиальным натягом и с осевым натягом между ее фланцами и упругими элементами, а демпфирующая втулка размещена в отверстии втулки с фланцами между упругими элементами с осевым натягом, при этом каждый виброизолятор закреплен на основании крепежным элементом, проходящим через отверстие крепежной втулки. Это устройство принято за прототип /2/. В данной конструкции гашение ударной нагрузки происходит за счет большой энергоемкости соединения втулки с опорным элементом (втулка установлена с натягом) и демпфирующей втулки. Однако, такое групповое защитное устройство не обеспечивает эффективного гашения вибрационных и ударных нагрузок из-за возникновения крутильных колебаний при смещении центра масс объекта относительно опорного элемента. Для исключения крутильных колебаний защищаемого объекта, оптимальным решением было бы снабжение защищаемого объекта двумя параллельными крепежными фланцами, между которыми расположен центр масс объекта. Однако, за счет допусков на расстояние между установочными поверхностями виброизоляторов, находящихся в разных фланцах опорного элемента, и на расстояние между фланцами основания, к которым крепятся виброизоляторы, при закреплении группового защитного устройства (ГЗУ) неизбежно происходит значительная деформация упругих элементов, приводящая к увеличению виброударных нагрузок на защищаемом объекте (в экстремальных случаях пережатие упругих элементов может привести к нарушению их прочности). При осуществлении данного изобретения, технический результат выражается в снижении виброударных нагрузок на защищаемом объекте за счет уменьшения крутильных колебаний. Указанный технический результат, при осуществлении данного изобретения, достигается тем, что в групповом защитном устройстве, содержащем основание, опорный элемент с отверстиями, в которые установлены виброизоляторы, каждый из которых состоит из крепежной втулки, на которой размещены упругие элементы, демпфирующая втулка и втулка с фланцами, установленная в отверстии опорного элемента с радиальным натягом и с осевым натягом между фланцами крепежной втулки и упругими элементами, а демпфирующая втулка установлена в отверстии втулки с фланцами между упругими элементами с осевым натягом, при этом каждый виброизолятор закреплен на основании крепежным элементом, проходящим через отверстие крепежной втулки, в соответствии с изобретением, основание снабжено двумя параллельными фланцами, а опорный элемент выполнен в виде двух параллельных крепежный фланцев, причем значения радиальных натягов втулок с фланцами, установленных в каждом из крепежных фланцев, выбраны из неравенств:0 <
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/8773.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
где
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
на фиг. 2 - то же, вид спереди;
на фиг. 3 - конструктивная схема ГЗУ, разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 4 - конструктивная схема ГЗУ, разрез Б-Б на фиг. 1. ГЗУ содержит основание в виде параллельных фланцев 1 и 2, опорный элемент в виде двух параллельных крепежных фланцев 3 и 4, в отверстиях которых установлены виброизоляторы. Каждый виброизолятор состоит из крепежной втулки 5, демпфирующей втулки 6 и втулок с фланцами 7 и 8, которые установлены в отверстиях крепежных фланцев 3 и 4 соответственно, с радиальными натягами
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/948.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/948.gif)
А = 89,5
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141001/177.gif)
Б = 89,5
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141001/177.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/948.gif)
- в крепежном фланце 3 - 2 виброизолятора;
- в крепежном фланце 4 - 4 виброизолятора;
m = 3,1 кг - масса прибора;
jв = 180 м/с2 - допустимая амплитуда вибрационного ускорения крепежного фланца 3;
jу = 10000 м/с2 - допустимая амплитуда ударного ускорения крепежного фланца 4. Проектирование группового защитного устройства проводилось в следующей последовательности:
- определялись значения
Pв = jв
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141001/183.gif)
Pу = jу
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141001/183.gif)
Pв - допустимая амплитуда вибрационной нагрузки опорного элемента 3;
Pу - допустимая амплитуда ударной нагрузки опорного элемента 4. На основании экспериментальных данных были выбраны радиальные натяги втулок с фланцами:
- в крепежном фланце 3 -
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
- в крепежном фланце 4 -
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141004/916.gif)
180 H < Pв
![групповое защитное устройство, патент № 2141065](/images/patents/330/2141065/2141065-2t.gif)
9600 H < Pу = 31000 H - в крепежном фланце 4;
что соответствует амплитудам ускорений:
60 м/с2 < jв = 180 м/с2;
3300 м/с2 < jу = 10000 м/с2. Испытания показали, что ГЗУ, несмотря на значительные допуски на размеры А и Б, легко собирается, втулки с фланцами 7 крепежного фланца 3 обеспечивают демпфирование (за счет смещения с трением втулки с фланцами 7 в отверстиях крепежного фланца) при вибрации с амплитудой больше 60 м/с2, а втулки с фланцами 8 крепежного фланца 4 обеспечивают эффективную защиту от ударных нагрузок. Таким образом, выполнение основания в виде двух параллельных фланцев, опорного элемента в виде двух параллельных фланцев, а также установка втулок с фланцами в отверстии одного из фланцев с радиальным натягом, обеспечивающим их осевое смещение, при усилии, меньшем допустимой амплитуды Pв вибрационной нагрузки, а в отверстии другого фланца с радиальным натягом, обеспечивающим их осевое смещение, при усилии, меньшем допустимой амплитуды Pу ударной нагрузки, позволяет снизить виброударные нагрузки на защищаемом объекте за счет уменьшения крутильных колебаний. Источники информации. 1. В. С. Ильинский "Защита аппаратов от динамических воздействий" - М.: Энергия, 1970, с. 131-132. 2. Отчет "Статистическая обработка усилия запрессовки защитных устройств", номер ГОСучета Г77381, 1985 г. 3. Расчеты на прочность в машиностроении, т.II, М.: Машгиз, 1985, с. 321-379.
Класс F16F7/08 с фрикционными поверхностями, имеющими прямолинейное относительное перемещение