виброизолятор

Формула изобретения

Виброизолятор, содержащий основание и платформу для установки защищаемого объекта, связанные между собой витой цилиндрической пружиной с установленным на ней демпфирующим элементом, отличающийся тем, что демпфирующий элемент выполнен в виде втулки, навинченной на витки пружины резьбовым осевым отверстием и имеющей герметичную полость, ограниченную снаружи жесткими торцами втулки и эластичной боковой цилиндрической оболочкой, при этом втулка размещена концентрично с радиальным зазором в осевом отверстии установленного на основании постоянного магнита, а ее полость заполнена ферромагнитным порошком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для защиты различного рода объектов от вибраций и ударов.

Известны магнитные виброизоляторы, содержащие систему подвижных и неподвижных постоянных магнитов, взаимно ориентированных определенным образом с образованием рабочего зазора, заполненного магнитной рабочей средой /см. а.с. СССР №1060831, кл. F 16 F 6/00, 1983 [I]; а.с. СССР №2002139, кл. F 16 F 6/00, 1990 [2]/.

Недостатками данных устройств являются значительная сложность конструкции, предельно ограниченная область использования /микровозмущения/, нестабильность при эксплуатации в широких диапазонах изменения вибрационных нагрузок и при ударах.

Известны пружинные виброизоляторы, содержащие витые цилиндрические пружины, снабженные установленными на них демпфирующими эластичными элементами, фрикционными элементами, инерционными и виброударными гасителями колебаний /см. а.с. СССР №796540, кл. F 16 F 3/00, 1978 [3]; а.с. СССР №1146494, кл. F 16 F 3/00, 1983 [4]/.

Данные конструкции, характеризуясь широкими областями применения и функциональными возможностями, имеют низкую эффективность виброизоляции вследствие слабого демпфирования, особенно в резонансных и виброударных режимах, а также низкую надежность за счет сложного характера взаимодействия указанных выше элементов в данных режимах.

Известны также виброизоляторы, в которых требуемое сочетание упругих и демпфирующих характеристик достигнуто за счет совместного использования витых пружин, подвижных и неподвижных постоянных магнитов, ориентированных и намагниченных определенным образом и имеющих возможность относительного перемещения в среде с ферромагнитным наполнителем /см., например, а.с. СССР №1060831, кл. F 16 F 6/00, 1982 [5]/.

Недостатком известных виброизоляторов является предельная сложность конструкции, практически исключающая возможность его применения для виброизоляции объектов общего назначения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является виброизолятор, содержащий неподвижное основание и платформу для установки защищаемого объекта, связанные между собой витой цилиндрической пружиной с установленным на ней демпфирующим элементом, выполненным в виде диска и упруго закрепленных на нем дополнительных масс с возможностью их виброударного взаимодействия с диском /см. а.с. СССР №1588937, кл. F 16 F 3/00, 1988 [6]/, и принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются слабое демпфирование паразитных колебаний, малая эффективность виброизоляции объектов особенно в резонансных и ударных режимах, а также низкая надежность, обусловленная сложным характером взаимодействия подвижных упругих и инерционных элементов устройства в указанных режимах.

Сущность изобретения заключается в создании устройства на основе конструкции пружинного виброизолятора с использованием для демпфирования принципиальных преимуществ и элементов магнитного виброизолятора: постоянных магнитов, ферромагнитной рабочей среды и т.п., при сохранении простоты конструкций, надежности и стабильности при эксплуатации.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции объектов и надежности устройства при виброрезонансных и ударных режимах.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном виброизоляторе, содержащем основание и платформу для установки защищаемого объекта, связанные между собой витой цилиндрической пружиной с установленным на ней демпфирующим элементом, особенность заключается в том, что демпфирующий элемент выполнен в виде втулки, навинченной на витки пружины резьбовым осевым отверстием и имеющей герметичную полость, ограниченную снаружи жесткими торцами втулки и эластичной боковой цилиндрической оболочкой, при этом втулка размещена концентрично с радиальным зазором в осевом отверстии установленного на основании постоянного магнита, а ее полость заполнена ферромагнитным порошком.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен предлагаемый виброизолятор, общий вид в статическом состоянии; на фиг.2 - в полупериод резонансного режима колебаний.

Виброизолятор содержит основание 1 и платформу 2 для установки защищаемого объекта 3, связанные между собой витой цилиндрической пружиной 4 с установленным на ней демпфирующим элементом, выполненном в виде втулки 5, навинченной на витки пружины 4 резьбовым осевым отверстием 6 и имеющей герметичную полость 7, ограниченную снаружи жесткими торцами 8 втулки 5 и эластичной боковой цилиндрической оболочкой 9, при этом втулка 5 размещена концентрично с радиальным зазором 10 в осевом отверстии II установленного на основании I аксиально намагниченного постоянного магнита 12, а ее полость 7 заполнена ферромагнитным порошком 13.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В статическом состоянии, либо при малых относительных колебаниях объекта 3 в удаленных от резонанса режимах / фиг.1/ эластичная оболочка 9 несколько выпукла наружу за счет взаимодействия ферромагнитного порошка 13 с постоянным магнитом 12, при этом порошок 13 практически полностью и равномерно занимает полость 7 /за исключением малого объема у внутренней стенки полости 7/. Между оболочкой 9 и внутренней поверхностью постоянного магнита 12 имеется довольно значительный радиальный зазор 10. При малых амплитудах относительных колебаний основания I с магнитом 12 и платформы 2 с пружиной 4 и полостью 5 с порошком 13 осуществляется демпфирование колебаний за счет диссипации энергии колебаний при магнитном взаимодействии ферромагнитного порошка 13 с магнитом 12, взаимном смещении частиц порошка 13. Процесс резонансных колебаний платформы 2 с объектом 3 иллюстрируется фиг.2. Например, в один из полупериодов колебаний при направлении скорости движения основания I вверх, а ускорения вниз, то есть при резком торможении основания I, за счет инерционных сил платформа 2 с пружиной 4 и втулкой 5 уходят относительно основания I вверх, при этом также за счет сил инерции ферромагнитный порошок 13 остается в нижней части полости 7, вызывая резкое растяжение /выпучивание/ упругой оболочки 9 также в ее нижней части. Это приводит к значительному уменьшению величины радиального зазора 10 в данной части втулки 5 и, соответственно, к резкому увеличению сил магнитного взаимодействия между ферромагнитным порошком 13 и постоянным магнитом 12, возникновению значительных демпфирующих сил. Величина магнитных сил /параметры, объем постоянного магнита 12 и ферромагнитного порошка 13/ и сил упругости оболочки 9 при растяжении подобраны таким образом, чтобы при резонансных вибрационных нагрузках радиальный зазор 10 уменьшался до минимума, но не было затираний. В случае возникновения ударного режима, то есть резкого и кратковременного увеличения величины ускорения, происходит резкое одностороннее смещение порошка 13, резкое выпучивание оболочки 9 на ограниченном участке /сверху или снизу/ и, как следствие, заклинивание втулки 5 в осевом зазоре II магнитом 12. Сразу же по прекращению импульсного ударного воздействия оболочка 9 восстанавливает свою форму и заклинивание снимается. Такая кратковременная фиксация /арретирование/ подвижной части виброизолятора на момент удара позволяет резко увеличить надежность устройства, предохранить от разрушений, сорвать дальнейшее развитие виброударного режима. По мнению заявителя предлагаемая конструкция предельно проста и может быть использована для широкого класса виброударных систем как эффективное средство виброизоляции.