демпфирующее устройство

Формула изобретения

Демпфирующее устройство, содержащее металлический корпус, внутри которого имеется сферический объем, не полностью заполненный сыпучим материалом - стальными шариками заданного диаметра, - в центре этого объема расположен закрепленный на защищаемом объекте шток особой формы, отличающееся тем, что, с целью эффективного взаимодействия с сыпучим материалом во время ударного импульса, оконечность штока, погруженного в сыпучий материал, выполнена в виде отрезка шнека, у которого нижняя часть развернута относительно верхней на одну четверть витка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для защиты радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и других объектов от сейсмических и виброударных воздействий большой амплитуды и длительности, передаваемых через основания в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и может быть использовано для защиты от низкочастотных вибраций и ударов различной формы и длительности, возникающих при транспортировке и перемещении грузов.

Любой амортизатор состоит из упругого и демпфирующего элементов, которые в некоторых случаях совмещены, например, в резинометаллических или цельнометаллических амортизаторах со структурным демпфированием.

Применяемые для защиты от мощных низкочастотных и ударных воздействий упругие элементы должны сочетаться с эффективными демпфирующими устройствами, воспринимающими и рассеивающими энергию ударов.

Известны демпферы, которые могут работать с различного рода упругими элементами в виде пружин различной формы.

Одним из аналогов предложенного демпфера является инерционный гаситель колебаний [1] . Этот демпфер состоит из закрытого круглого корпуса, внутри которого помещен сыпучий материал (стальные шарики) таким образом, чтобы оставалось пространство для перемещения этих шариков. При резком ударе или низкочастотных колебаниях большой амплитуды происходит перемещение демпфирующего материала, гасящего эти колебания за счет инерции массы шариков, поглощающих энергию удара.

К недостаткам такого гасителя следует отнести сильную зависимость от частоты колебаний и длительности ударного импульса, необходимости вывешивания самого демпфера, узкий диапазон применяемости, значительную массу.

Другим прототипом предложенного устройства является регулируемый виброизолятор, состоящий из диамагнитного стакана, содержащий сыпучий магнитный материал, в котором перемещается шток определенной формы, закрепленный верхним концом на защищаемом изделии. Диамагнитный стакан помещен в катушку электромагнита, заключенного в кожух, внутри которого имеются цилиндрические пружины.

К недостаткам этого виброизолятора относится узкий диапазон перемещений штока, возможность "спрессовывания" демпфирующего материала после многократного воздействия на него нижней утолщенной частью штока, необходимость достаточно сложной электрической схемы [2] .

Техническим результатом предложенного демпфирующего устройства является повышенная степень защиты объектов от мощных низкочастотных и сейсмоударных воздействий, передаваемых через основание.

Технический результат достигается за счет применения в сочетании с упругим элементом цельнометаллического демпфера, состоящего из корпуса, внутри которого имеется сферический объем не полностью заполненный сыпучим материалом (стальными шариками). В центре массы шариков помещен шток, верхним концом закрепленный на защищаемом объекте. При этом за счет определенной формы нижней части штока происходит интенсивное перемешивание и "разбрызгивание" шариков внутри сферического объема.

Предложенный демпфер целиком изготовлен из металла, рассчитан на работу с упругими элементами различной конструкции и устанавливается на основании в нужных точках.

На чертеже представлена схема предложенного демпфирующего устройства.

Круглый закрытый металлический корпус 1 с внутренней сферической камерой не полностью заполнен сыпучим демпфирующим материалом (закаленными металлическими шариками) 2. В центре внутри сферы расположен шток специальной формы, погруженный в массу шариков 3. Верхняя оконечность штока крепится к основанию защищаемого изделия или платформе, на которой установлено это изделие. Нижний конец штока, погруженный в массу шариков, выполнен в виде отрезка шнека 4. В корпусе на выходе шнека имеется сальник 5 и сферические круглые шайбы 6, обеспечивающие герметичность внутреннего объема демпфера и перемещение штока в горизонтальном направлении. Сам демпфер устанавливается в непосредственной близости от упругого элемента или внутри него таким образом, чтобы обеспечить возврат демпфера в исходное положение после ударного воздействия.

Демпфирующее устройство работает следующим образом. При воздействии вертикального ударного импульса через основание срабатывает упругий элемент, не показанный на чертеже, параллельно которому укреплен корпус демпфера. При этом шток жестко закрепленный на корпусе изделия или платформе смещается вниз на величину прогиба упругого элемента (пружины). Нижний конец штока своими наклонными лопастями шнека рассеивает энергию удара, разбрасывая массу шариков по всему объему внутренней сферы. Рассеивание энергии удара происходит по всей массе перемещаемых шариков, в результате чего резко растет эффективность гашения энергии удара. Достоинством является и то, что не происходит "спрессовывания" сыпучего материала в нижней части корпуса, что является неизбежным при другой форме нижней части штока. Демпфирующая способность устройства возрастает с ростом амплитуды и длительности ударного импульса, т. к. при этом растет число перемещаемых шариков, а при окончании действия удара упругий элемент возвращает демпфер в исходное положение. В этом случае также происходит рассеивание энергии за счет перемещения шариков, в результате чего уменьшается амплитуда раскачивания объекта, а время "успокоения" становится минимальным.

При горизонтальном ударе перемешивание шариков осуществляется боковой плоскостью шнека, а перемещение штока происходит в пределах отверстия в верхней части корпуса, закрытого сферическими шайбами.

Литература

1. Инерционный гаситель колебаний, а. с. СССР N 1627764, кл. 16 F 16 7/14.

2. Регулируемый виброизолятор, а. с. N 1778379, кл. 16 F 16 7/14.