Результат интеллектуальной деятельности: Виброизолятор "двойной колокольчик" (варианты) и способ изготовления его упругогистерезисных элементов из проволочного материала

Изобретение относится к цельнометаллическим виброизоляторам с упругогистерезисным элементом из проволочного материала, способным работать в агрессивной среде, в условиях радиации, открытого космоса и повышенной температуры (до 500°С).

Известны виброизоляторы типа ДКУ («двойной колокольчик усиленный») (Лазуткин Г.В. Совершенствование конструкций и методов расчета виброизоляторов на основе проволочного волокнового материала / Г.В. Лазуткин, В.А. Антипов, А.Л. Рябков. - Самара: Самарский государственный университет путей сообщения. 2008. - 200 с.), применяемые в настоящее время для подвески приборов, установленных на космических кораблях.

Эти виброизоляторы выполнены в виде двух колоколообразных элементов - «колокольчиков», изготовленных путем холодного прессования из проволочного материала MP (металлорезины), армированного проволочным жгутом, обмотанным проволочной растянутой спиралью, установленных друг на друга основаниями, жестко скрепленных по периферии сшивкой из стальной проволоки. На колокольчиках закреплены болты, на одном из болтов может быть закреплена противоударная подушка из материала MP. На болтах установлены спрофилированные ограничительные шайбы и гайки.

Эти виброизоляторы в классе цельнометаллических виброизоляторов небольшой грузоподъемности (до 1000 Н), по нашему мнению, в настоящее время обладают наилучшими виброизолирующими, противоударными и прочностными характеристиками.

Недостатком этих виброизоляторов является большая сложность разработки их автоматизированного изготовления. В настоящее время на изготовление этих виброизоляторов затрачивается большой объем ручного труда. К числу недостатков этого виброизолятора следует отнести сложность его конструкции и высокую стоимость виброизолятора.

Наиболее трудоемкими технологическими операциями при изготовлении этого виброизолятора, на которые затрачивается основная часть объема ручного труда, являются формирование заготовок из проволочного материала MP, изготовление армирующего жгута и армирование им этих заготовок, сшивка его упругогистерезисных элементов (УГЭ) проволокой.

Известны также виброизоляторы ДК (см. ту же книгу), выполненные в виде двух колоколообразных элементов - «колокольчиков», изготовленных путем холодного прессования из проволочного материала MP, установленных друг на друга основаниями, жестко скрепленных по периферии сшивкой из стальной проволоки. На колокольчиках закреплены болты, на одном из болтов может быть закреплена противоударная подушка из материала MP. На болтах установлены спрофилированные ограничительные шайбы и гайки.

Основным недостатком этих виброизоляторов является их низкая прочность на разрыв. Из-за этого недостатка эти виброизоляторы в настоящее время не применяются.

Виброизолятор ДК по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.

Ставится задача создания цельнометаллического виброизолятора, изготовление которого можно было легко автоматизировать и выпускать виброизолятор большими сериями с упругофрикционными, противоударными и виброизолирующими свойствами, по крайней мере, не худшими, чем у виброизолятора ДКУ с прочностными свойствами, вполне достаточными для его широкого использования в авиационной технике, наземном транспорте, химической промышленности, общем машиностроении, радиоэлектронике и бытовой технике, с себестоимостью, в разы меньшей себестоимости изготовления виброизолятора ДКУ, и рентабельной при использовании его в указанных областях техники.

Поставленная задача решается тем, что предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик», содержащий два упругогистерезисных элемента, выполненных в виде колоколообразных элементов, изготовленных путем холодного прессования из проволочного материала, установленных друг на друга основаниями, скрепленных по периферии оснований, болты, закрепленные на колокообразных элементах с помощью профилированных ограничительных шайб и гаек, и противоударную подушку из материала MP, «Металлорезины», закрепленную на головке одного из болтов, отличающийся тем, что упругогистерезисные элементы изготовлены из чулок, изготовленных из сетки, сплетенной из проволочных спиралей правой свивки, растянутых до шага t, определяемого из диапазона значений D<t≤D+d, где D - диаметр спирали, d - диаметр проволоки, и чулок, изготовленных из сетки, сплетенной из спиралей с такими же параметрами, но левой свивки, причем в теле каждого упругогистерезисного элемента слои, образованные витком чулка со спиралями правой свивки, чередуются со слоями, образованными витком чулка со спиралями левой свивки, и опорное основание каждого колокольчика выполнено в виде цилиндрического фланца, плавно переходящего в коническую часть колоколообразного элемента, и оба эти элемента скреплены друг с другом спиральной пружиной сжатия, свитой из одной или трех проволок, либо двумя пружинами, свинченными друг с другом, между витками цилиндрической части пружины или пружин и цилиндрической наружной поверхностью опорного основания каждого колоколообразного элемента имеется концентричный зазор, величина которого минимально возможная, но такая, что обеспечивает свободное увеличение наружного диаметра оснований этих элементов при рабочих деформациях сжатия вдоль оси виброизолятора, и опорные витки - один или два у каждого торца пружины, или витки пружин, свитые вплотную друг к другу и выступающие из свинченной части, сдеформированы в радиальных направлениях и отогнуты на цилиндрические фланцы колоколообразных элементов таким образом, что с распределенной по опорным площадкам оснований силой прижимают эти элементы друг к другу, и между каждым наружным опорным витком пружины или пружин и основанием конической части колоколообразного элемента радиальный, концентричный оси виброизолятора зазор либо отсутствует, либо имеется некоторая величина этого зазора, для чего конец каждого из наружных опорных витков срезан таким образом, чтобы каждый наружный опорный виток пружины после его деформации в радиальных направлениях имел форму окружности с центром на оси виброизолятора, и острые кромки контура среза скруглены.

Виброизоляторы типа «Двойной колокольчик» в технической литературе и документации принято обозначать с использованием аббревиатуры, отражающей конструктивные особенности виброизолятора. Например, «Виброизолятор ДК», «Виброизолятор ДКА», «Виброизолятор ДКУ» и «Виброизолятор ДКМ» (см. ту же книгу). В этих аббревиатурах ДК расшифровывается как двойной колокольчик, А - армированный, У - усиленный и М - модернизированный.

Согласно этой традиции предлагаемому виброизолятору присвоена аббревиатура ДКЧП.

Аббревиатура ДКЧП расшифровывается как виброизолятор типа «двойной колокольчик» с упругогистерезисными элементами, выполненными из чулка, изготовленного из плетеной сетки, с скреплением колокообразных элементов – колокольчиков - спиральными пружинами сжатия.

Изготовление колокольчиков нижепредложенным способом из чулок, выполненных из плетеной сетки, обеспечивает их прочность на разрыв при приложении растягивающей нагрузки вдоль оси виброизолятора, так как для разрыва колокольчиков в этом случае потребуется разорвать все витки спиралей сетки в каждом слое колокольчика, и, следовательно, армирование проволочного материала армирующим жгутом в этом случае не нужно.

Изготовление заготовок колокольчиков из плетеной сетки обеспечивает регулярную структуру материала колокольчиков, равномерное распределение плотности материала в их объеме. Формирование заготовок колокольчиков из чередующихся чулок из спиралей правой и левой свивки обеспечивает прочное сцепление витков спиралей сетки в соседних слоях. Все это улучшает прочностные и упругофрикционные характеристики виброизолятора. Отметим, что максимальный коэффициент рассеивания изделий из проволочного материала, изготовленного из сетки, при циклическом сжатии ψ_max=2,5-2,6 выше, чем у изделий из проволочного материала MP, у которых ψ_max=2,2-2,3, и примерно такой или немного меньший, как у изделий из материала MP, армированного проволочным жгутом, обмотанным спиралью.

Кроме того, спирали чулок предлагаемых виброизоляторов ДКЧП изготавливаются из проволоки большего диаметра, чем у спиралей виброизолятора ДКУ с аналогичными виброизолирующими характеристиками, что весьма существенно снижает себестоимость изготовления предлагаемого виброизолятора.

Скрепление колокольчиков с помощью спиральной пружины сжатия позволяет значительно проще автоматизировать эту операцию (см. ниже), чем операцию сшивки колокольчиков виброизолятора ДКУ проволочной спиралью.

Для обеспечения требуемой прочности на разрыв предлагаемого виброизолятора ДКЧП скрепляющая пружина изготавливается из нагартованной проволоки из пружинной стали с диаметром большим, чем диаметр проволоки сшивки колокольчиков виброизолятора ДКУ.

Отметим, что придание наружным опорным виткам пружины формы окружности с центром на оси виброизолятора, обеспечивает концентричность и постоянство зазора между наружным опорным витком и основанием конической части колокольчика. Соблюдение концентричности этого зазора и зазора между опорными основаниями колокольчиков и скрепляющей их пружиной является одним из важных условий для обеспечения изотропности УФХ в окружном направлении и одинаковости их в серийной партии виброизоляторов.

Величина радиального зазора между наружным опорным витком и основанием конической части колокольчика, геометрия очерковой кривой зоны плавного перехода цилиндрического фланца в коническую часть колокольчика, величина усилия, прижимающего колокольчики друг к другу, существенно влияют на УФХ виброизолятора и подбираются экспериментально.

Изготовление колокольчиков предлагаемого виброизолятора ДКЧП может быть полностью автоматизировано (см. ниже).

Все вышеперечисленные качества предлагаемого виброизолятора ДКЧП позволяют разработать технологию серийного производства этого виброизолятора с себестоимостью, рентабельной для его применения даже в бытовой технике, что и решает поставленную задачу.

Кроме того, с целью повышения упругофрикционных характеристик (УФХ) виброизолятора предлагается виброизолятор «Двойной колокльчик», отличающийся тем, что чулки изготавливают из предварительно напряженной сетки, у которой из каждой пары контактирующих спиралей одна упруго растянута, а другая упруго сжата одной и той же нагрузкой, приложенной вдоль оси спиралей.

Применение чулок из предварительно напряженной плетеной сетки улучшает диссипативные свойства предлагаемого виброизолятора ДКЧП за счет увеличения сил сухого трения на контактных поверхностях витков спиралей сетки каждого чулка и, следовательно, увеличение энергии, рассеиваемой при взаимном проскальзывании витков материала колокольчиков при их циклическом деформировании.

С целью повышения стабильности УФХ виброизоляторов ДКЧП при наработке предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик», отличающийся тем, что усилие прижатия колоколообразных элементов друг к другу обеспечивается за счет упругой деформации растяжения скрепляющей пружины в направлении оси виброизолятора.

При наработке происходит усадка и износ витков проволочного материала колокольчиков, за счет чего происходит уменьшение силы прижатия колокольчиков друг к другу и, следовательно, ухудшение УФХ виброизолятора. Создание этой силы за счет упругой деформации скрепляющей пружины может существенно увеличить диапазон наработки, в котором УФХ виброизолятора будут оставаться в приемлемых пределах.

Кроме того, предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик», отличающийся тем, что один из опорных витков каждого торца скрепляющей пружины отгибается на фланец колоколообразного элемента, а второй - на часть плавного перехода от фланца к его конической части или на его коническую часть с некоторым усилием прижатия либо с небольшим зазором.

С целью обеспечения фиксации колокольчиков от проворота относительно друг друга предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик», отличающийся тем, что во фланцах колоколообразного элемента выполнено одно или два диаметрально расположенные сквозные отверстия, в которые вставлены скрепы, выполненные в виде скоб из стальной проволоки, концы которых отогнуты в радиально расположенные пазы во фланцах колоколообразных элементов заподлицо с их наружной поверхностью.

С целью увеличения несущей способности предлагаемого виброизолятора на его упругогистерезисные элементы снаружи установлены две спиральные пружины сжатия, имеющие цилиндрическую и коническую часть, свитые из одной, трех и более проволок, цилиндрическими частями с натягом свинченные друг с другом таким образом, что первый виток цилиндрической части каждой пружины выступает наружу из свинченной части этих пружин, сдеформирован в радиальных направлениях и отогнут на цилиндрический фланец каждого колоколообразного элемента таким же образом, как и витки скрепляющей пружины других предлагаемых вариантов виброизолятора, а конической частью прикрепленные к упругогистерезисным элементам теми же болтами, которыми виброизолятор крепится к виброизолирующему объекту и опоре, с помощью упругих шайб и гаек.

Отметим, что применение многожильных пружин (трехжильных и более) улучшает диссипативные свойства предлагаемых виброизоляторов.

Пластическая деформация в радиальных направлениях первого витка цилиндрической части каждой пружины обеспечивает надежность соединения пружин друг с другом, исключает возможность частичного или полного их отвинчивания при наработке.

Кроме того, с целью улучшения УФХ предлагаемых виброизоляторов пружины сжатия выполнены таким образом, что после ввинчивания пружин друг в друга между наружными торцами упругогистерезисных элементов и ответными торцами конических частей пружин остаются зазоры, величина которых и параметры пружин подобраны таким образом, что обеспечивается надежность скрепления колоколообразных элементов и при постановке виброизолируемого объекта на виброизоляторы без установленных на болты упругих шайб и гаек эти зазоры полностью выбираются либо остается некоторая величина этих зазоров, которая полностью выбирается при закреплении с помощью упругих шайб и гаек виброизолятора на опоре и виброизолируемого объекта на виброизоляторе.

В тех случаях, когда одновременное обеспечение надежного скрепления колокольчиков и разгрузки УГЭ от действия силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, при применении указанных пружин приводит к нежелательному увеличению среднециклической жесткости виброизолятора и, следовательно, к нежелательному увеличению резонансной частоты виброизолятора предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик», отличающийся тем, что на упругогистерезисные элементы устанавливают пружины, цилиндрическая часть которых свита из трех и более проволок и параметры этой части пружин подобраны так, что обеспечивается надежность скрепления колоколообразных элементов, а коническая часть пружин свита только из одной проволоки каждой пружины, причем параметры конической части пружин подбирают таким образом, чтобы при установке виброизолируемого объекта на виброизоляторы они полностью или частично разгружали упругогистерезисный элемент от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор.

В этом случае конические части пружин будут обладать большой податливостью и постановка таких пружин на виброизолятор не будет чрезмерно увеличивать его резонансную частоту.

У виброизоляторов, разгруженных от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, существенно расширяется диапазон деформаций УГЭ, где его процессы загружения (нагрузочные, разгрузочные) происходят без «хвостов» (под «хвостом» здесь понимается диапазон деформаций (больших деформаций) загрузочных процессов, в котором с ростом деформации резко возрастает среднециклическая жесткость УГЭ и снижается его коэффициент рассеивания), за счет чего и улучшаются УФХ виброизолятора.

Кроме того, с целью обеспечения большего ресурса и большей стабильности УФХ виброизолятора при наработке предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик», содержащий два упругогистерезисных элемента, выполненных в виде колоколообразных элементов, изготовленных путем холодного прессования из проволочного материала, установленных друг на друга основаниями, скрепленных по периферии оснований, болты, закрепленные на колоколообразных элементах с помощью профилированных ограничительных шайб и гаек, и противоударную подушку из материала MP, «Металлорезины», закрепленную на головке одного из болтов, отличающийся тем, что упругогистерезисные элементы - колоколообразные элементы - изготовлены из чулок, изготовленных из сетки, сплетенной из проволочных спиралей правой свивки, растянутых до шага t, определяемого из диапазона значений D<t≤D+d, где D - диаметр спирали, d - диаметр проволоки, и чулок, изготовленных из сетки, сплетенной из спиралей с такими же параметрами, но левой свивки, причем в теле каждого упругогистерезисного элемента слои, образованные витком чулка со спиралями правой свивки, чередуются со слоями, образованными витком чулка со спиралями левой свивки, и опорное основание каждого колоколообразного элемента выполнено в виде цилиндрического фланца, плавно переходящего в коническую часть этого элемента, и скреплены тремя пружинами сжатия - двумя коническими с большой податливостью, свитыми из одной проволоки, и цилиндрической с большей жесткостью, свитой из одной, двух или трех проволок, конические пружины одеты на колоколообразные элементы до упора в их фланцы, первый и последний виток цилиндрической пружины сдеформированы в радиальных направлениях таким образом, что фиксируют конические пружины от отворачивания и прижимают опорные витки конических пружин к фланцам этих элементов силой, созданной упругой деформацией растяжения цилиндрической пружины, причем величина этой деформации выбрана из условия недопущения появления зазора между этими витками при установке на виброизолятор виброизолируемого объекта и наработке виброизолятора, и между торцами упругогистерезисных элементов и ответными торцами конических пружин имеются зазоры, величина которых и параметры пружин подобраны таким образом, что они полностью выбираются при постановке на виброизоляторы виброизолируемого объекта и при этом создается требуемая величина силы, прижимающей опорные витки конических пружин к упругогистерезисным элементам, и в этом положении виброизолятор крепится к виброизолируемому объекту и опоре с помощью упругих шайб и гаек.

При полном выборе зазоров между торцами конических пружин и УГЭ УГЭ виброизолятора либо полностью разгружаются от силы веса виброизолируемого объекта, приходящегося на виброизолятор, либо частично, но в любом случае опорные витки конических пружин прижимаются к площадкам УГЭ с силой, обеспечивающей такие граничные условия колокольчикам, при которых виброизолятору обеспечиваются хорошие УФХ.

По опорным площадкам УГЭ виброизолятора в любом из этих случаев прижимаются силой, равной силе веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, и, следовательно, у предлагаемого виброизолятора ДКЧП с тремя скрепляющими пружинами либо вся сила прижатия колокольчиков друг к другу, либо ее большая часть обеспечивается за счет упругой деформации конических пружин и этим обеспечивается хорошая стабильность УФХ при наработке и увеличение ресурса виброизолятора.

Отметим также, что головки крепежных болтов у всех предлагаемых виброизоляторов ДКЧП утоплены в теле УГЭ, чем обеспечивается при таких же высотных габаритах, как у виброизоляторов серии ДК, больший рабочий ход виброизолятора. Постановка на одну из головок болтов противоударной подушки из материала MP улучшает противоударные характеристики виброизолятора, но она может не ставиться в тех случаях, когда шаг свивки и число витков конической части каждой пружины таковы, что при ударе посадка витков пружин друг на друга происходит раньше, чем противоударная подушка вступит в контакт с головкой другого болта.

Известен способ изготовления УГЭ, выполненных в виде колокольчиков из проволочного материала, (см. а.с. СССР №1712049, МПК B21F 21/00. Эскин И.Д. Способ изготовления конусообразных упругогистерезисных элементов из проволочного материала / И.Д. Эскин, Р.В. Маслов. - Опубл. 1992, Бюл. №6) путем опрессовывания заготовки, которую предварительно изготавливают из сформированной в виде чулка сетки, сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали, таким образом, что оси спиралей располагают параллельно образующей чулка и наматывают в форме шара на центральный стержень, диаметр которого равен диаметру крепежного болта, отличающийся тем, что одну часть отрезков чулок сплетают из спиралей правой свивки, а другую часть - из спиралей левой свивки, соединяют отрезки чулок из спиралей одинаковой свивки в один чулок, для чего вставляют один конец одного отрезка внутрь другого и обжимают место соединения, затем укладывают на чулок из спиралей правой свивки чулок из спиралей левой свивки и обжатием внедряют витки спиралей одного чулка в спирали другого чулка по всей его длине без сжатия витков спиралей, после чего полученную полосу наматывают на стержень с перекрытием слоев и с максимально близким к 90° по отношению к оси стержня углом свивки.

Этот способ удобно применять для изготовления УГЭ предлагаемых виброизоляторов ДКЧП при небольших сериях, например, для использования их в космической технике.

Но у этого способа выполнение операции вставки конца одного отрезка чулка в другой отрезок затруднительно полностью автоматизировать.

Поэтому ставится задача разработки способа изготовления УГЭ предлагаемых виброизоляторов ДКЧП, позволяющего до минимума сократить объем ручного труда при изготовлении УГЭ и рентабельного при больших сериях выпуска предлагаемых виброизоляторов.

Способ изготовления УГЭ по а.с. СССР №1712049 по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ изготовления упругогистерезисных элементов предлагаемого виброизолятора «Двойной, колокольчик» из проволочного материала путем прессования заготовки вдоль оси виброизолятора, которую предварительно изготавливают из сформированной в виде чулка сетки, сплетенной из проволочных растянутых спиралей, таким образом, что оси спиралей располагают параллельно образующей чулка, сетки одной части чулок сплетают из спиралей правой свивки, а другую часть - из спиралей левой свивки, формируют непрерывную полосу из слоя с чулками из спиралей правой свивки и слоя с чулками из спиралей левой свивки и обжатием внедряют витки спиралей одного слоя в спирали другого слоя по всей длине полосы без сжатия витков спиралей, и из полученной полосы формируют заготовку, отличающийся тем, что чулки сплетают из спиралей, растянутых до шага t, определяемого из диапазона значений D<t≤D+d, где D - диаметр спирали, d - диаметр проволоки, и в каждом слое непрерывной полосы чулки укладывают встык к друг другу, а стыки чулок в разных слоях разносят друг от друга таким образом, что в объеме заготовки они приблизительно равномерно распределяются по окружности и длина полосы выполнена такой, чтобы после выполнения требуемого числа витков полосы, ее концы располагались в одном радиальном сечении заготовки друг против друга и, следовательно, в каждом радиальном сечении упругогистерезисного элемента располагалось одинаковое число слоев непрерывной полосы.

В предлагаемом способе операция вставки конца одного чулка в другой исключена. Выполнение других операций предлагаемого способа может быть автоматизировано без особых затруднений. Это и решает поставленную задачу.

Кроме того, предлагается способ изготовления упругогистерезисных элементов виброизолятора «Двойной колокольчик» из проволочного материала, отличающийся тем, что чулки выполнены из предварительно напряженной сетки, у которой из каждой пары контактирующих спиралей одна упруго растянута, а другая упруго сжата одной и той же нагрузкой, приложенной вдоль оси спиралей.

Применение предварительно напряженной сетки не только улучшает диссипативные свойства виброизолятора, но и облегчает выполнение операции внедрения витков спиралей одного слоя в спирали другого слоя за счет того, что сетки слоев упруго растянуты и их спирали находятся в контакте друг с другом.

Предлагается также способ изготовления упругогистерезисных элементов виброизолятора «Двойной колокольчик» из проволочного материала, отличающийся тем, что шаровидную заготовку формируют намоткой непрерывной полосы на центральный цилиндрический стержень, диаметр которого равен или немного больше диаметра болтов, закрепляемых на колоколообразных элементах, витки полосы укладывают с перекрытием друг на друга, и оси витков либо совпадают с осью виброизолятора, либо располагаются к ней под небольшими углами.

Кроме того, предлагается способ изготовления упругогистерезисных элементов виброизолятора «Двойной колокольчик» из проволочного материала, отличающийся тем, что чулки изготавливают с диаметром L/π, где L - длина развертки очерковой образующей упругогистерезисного элемента, затем полученную непрерывную полосу наматывают на матрицу с такой же формой наружной поверхности, как у внутренней поверхности упругогистерезисного элемента, выполненную за одно целое с центральным стержнем с диаметром, равным диаметру крепежного болта, а непрерывную полосу наматывают так, чтобы за каждый оборот ее виток смещался вдоль стержня, как по направляющей, без зазора на шаг, равный толщине полосы и угол наклона поперечного сечения полосы к оси центрального стержня при намотке остается постоянным и равным углу наклона к оси стержня касательной к очерковой образующей матрицы, проведенной из вершины угла наклона, расположенной на оси матрицы.

Выполнение чулок с диаметром, равным L/π, позволяет получить готовое изделие, у которого в каждом слое линии контактов сцепления соседних спиралей в каждом слое расположены концентрично оси конического упругогистерезисного элемента, и вдоль его образующей все спирали в каждом слое сцеплены друг с другом, что существенно повышает прочность на разрыв при осевом приложении растягивающей нагрузки, в том числе и по сравнению с прототипом.

При таком способе намотки полосы и расположения начала и конца полосы в одном радиальном сечении спирали чулок будут подвергаться упругому растяжению, причем тем большему, чем ближе спираль располагается к большему основанию матрицы.

Предлагаемые конструкции виброизоляторов ДКЧП и способы изготовления их упругогистерезисных элементов поясняются чертежами. На чертежах детали, относящиеся к технологическому оборудованию, виброизолируемый объект и основание, на котором крепятся виброизоляторы, изображены тонкой сплошной линией, как «обстановка» на сборочном чертеже. Конструктивно одинаковые детали и сборочные единицы различных вариантов виброизолятора ДКЧП на чертежах обозначены одной и той же позицией. Зазоры на чертежах условно обозначены размером. Структура непрерывной полосы, заготовки и УГЭ на чертежах показана условно: спирали правой свивки на главном виде обозначены так «//////» и в поперечном сечении или на виде сбоку - «)», спирали левой свивки соответственно обозначены так: «\ \ \ \ \ \», «(».

На фиг. 1 изображен продольный разрез виброизолятора ДКЧП, УГЭ которого скреплены пружиной сжатия, свитой из одной проволоки.

На фиг. 2 изображен вид сверху этого виброизолятора.

На фиг. 3 изображен продольный разрез виброизолятора ДКЧП, УГЭ которого скреплены пружиной, свитой из трех проволок.

На фиг. 4 изображен продольный разрез виброизолятора ДКЧП, УГЭ которого скреплены пружиной, у которой один опорный виток отогнут на фланец колокольчика, а другой - с зазором на его коническую часть. На фиг. 4 изображен вариант с двумя скрепами, установленными в отверстия во фланцах колокольчиков.

На фиг. 5 изображен продольный разрез виброизолятора ДКЧП с повышенной несущей способностью.

На фиг. 6 изображен продольный разрез виброизолятора ДКЧП с разгрузкой его УГЭ от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, перед установкой виброизолируемого объекта на виброизоляторы.

На фиг. 7 изображен виброизолятор (фиг. 6) после закрепления на нем виброизолируемого объекта.

На фиг. 8 изображен продольный разрез виброизолятора ДКЧП с разгрузкой его УГЭ от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, с разгрузочными пружинами большой податливости.

На фиг. 9 изображен продольный разрез виброизолятора ДКЧП с разгрузкой его УГЭ от силы веса виброизолируемого объекта, приходящейся на виброизолятор, у которого УГЭ скреплены тремя пружинами - цилиндрической и двумя коническими.

На фиг. 10 изображено формирование непрерывной полосы из чулок, изготовленных из сетки, сплетенной из спиралей правой свивки, и чулок из спиралей левой свивки.

На фиг. 11 условно изображено формирование шаровидной заготовки УГЭ намоткой непрерывной полосы на центральный стержень. Стыки чулок не показаны.

На фиг. 12 условно изображено формирование заготовки УГЭ из непрерывной полосы намоткой ее на матрицу. Расположение концов полосы и стыки чулок не показаны.

Предлагаемый виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (см. фиг. 1), содержит два упругогистерезисных элемента 1, выполненных в виде колоколообразных элементов - колокольчиков, изготовленных путем холодного прессования из проволочного материала, установленных друг на друга основаниями 2, скрепленных по периферии оснований спиральной пружиной сжатия 3, болты 4, закрепленные на колокольчиках 1 с помощью профилированных ограничительных шайб 5 и гаек 6, и противоударную подушку 7 из проволочного материала MP, закрепленную на головке одного из болтов 4. Упругогистерезисные элементы 1 изготовлены ниже предлагаемым способом (см. фиг. 10, 11 и 12) из чулок 8, сплетенных из проволочных спиралей 9 правой свивки, растянутых до шага t, определяемого из диапазона значений D<t≤D+d, где D - диаметр спирали, d - диаметр проволоки, и чулок 10, сплетенных из спиралей 11 с такими же параметрами, но левой свивки. В теле каждого упругогистерезисного элемента 1 слои 12, образованные витком чулка 8 (каждый слой образуется одним витком), чередуются со слоями 13, образованными витком чулка 10 со спиралями левой свивки. Опорное основание 2 каждого колокольчика 1 (см. фиг. 1) выполнено в виде цилиндрического фланца 14, плавно переходящего в коническую часть 15 колокольчика. Опорные витки 16 пружины 3 или пружин 3 (см. фиг. 1 и 2), свитые вплотную друг к другу и выступающие из свинченной части, сдеформированы в радиальных направлениях и отогнуты на цилиндрические фланцы 14 таким образом, что с распределенной по опорным площадкам 17 оснований 2 силой прижимают колокольчики 1 друг к другу. Между каждым наружным опорным витком 16 пружины 3 или пружин 3 и основанием конической части колокольчика 1 радиальный концентричный оси виброизолятора зазор 18 либо отсутствует, либо имеется некоторая величина этого зазора. Для чего конец 19 каждого из наружных опорных витков 16 срезан таким образом, чтобы каждый наружный опорный виток 16 пружины 3 или пружин 3 после его деформации в радиальных направлениях имел форму окружности с центром на оси виброизолятора, а острые кромки контура среза скруглены.

Между витками цилиндрической части пружины 3 и цилиндрической наружной поверхностью 20 опорного основания 2 каждого колокольчика 1 (см. фиг. 1) имеется концентричный зазор 21, величина которого минимально возможная, но такая, что обеспечивает свободное увеличение наружного диаметра оснований 2 колокольчиков при рабочих деформациях сжатия вдоль оси виброизолятора.

Предлагается также виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (не показан), отличающийся тем, что чулки изготавливают из предварительно напряженной сетки, у которой из каждой пары контактирующих спиралей одна упруго растянута, а другая упруго сжата одной и той же нагрузкой, приложенной вдоль оси спиралей.

Предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (не показан), у которого усилие прижатия колокольчиков к друг другу обеспечивается за счет упругой деформации растяжения скрепляющей пружины в направлении оси виброизолятора.

Предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (см. фиг. 3), у которого скрепляющая пружина 22 свита из двух, трех и более проволок 23 (на фиг. 3 изображен виброизолятор с пружиной 22, свитой из трех проволок 23). Все предлагаемые виброизоляторы ДКЧП могут использоваться без противоударной подушки. При этом у этих виброизоляторов головки болтов утоплены в теле колокольчиков 1. На фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 изображены предлагаемые виброизоляторы ДКЧП без противоударной подушки.

Кроме того, предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (см. фиг. 4), отличающийся тем, что один из опорных витков 16 каждого торца скрепляющей пружины 3 отгибается на фланец 14 колокольчика 1, а второй - на часть плавного перехода от фланца 14 к конической части 15 колокольчика или на его коническую часть 15 с некоторым усилием прижатия либо с небольшим зазором 24.

Предлагается также виброизолятор (см. фиг. 4), у которого во фланцах 14 колокольчиков 1 выполнены одно или два диаметрально расположенные сквозные отверстия 25, в которые вставлены скрепы 26, выполненные в виде скобы из стальной проволоки, концы которых отогнуты в радиально расположенные пазы 27 во фланцах 14 колокольчиков 1 заподлицо с их наружной поверхностью.

Кроме того, предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (см. фиг. 5), отличающийся тем, что на его упругогистерезисные элементы 1 снаружи установлены две спиральные пружины сжатия 28, имеющие цилиндрическую 29 и коническую часть 30, свитые из одной, трех и более проволок 31. Цилиндрическими частями 29 с натягом они свинчены друг с другом таким образом, что первый виток 32 цилиндрической части 29 каждой пружины 28 выступает наружу из свинченной части 33 этих пружин, сдеформирован в радиальных направлениях и отогнут на цилиндрический фланец 14 каждого колокольчика 1 таким же образом, как и витки скрепляющей пружины других предлагаемых вариантов виброизолятора ДКЧП, а конической частью 30 прикрепленные к упругогистерезисным элементам 1 теми же болтами 34, которыми виброизолятор крепится к виброизолирующему объекту 35 и опоре 36 (см. фиг. 7), с помощью упругих шайб 37 и гаек 38.

Предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (см. фиг. 6), у которого пружины сжатия 39 выполнены таким образом, что после ввинчивания пружин 39 друг в друга описанным выше образом между торцом 40 упругогистерезисного элемента 1 и ответным торцом 41 конической части 42 каждой пружины 39 остается зазор 43, величина которого и параметры пружин 39 подобраны таким образом, что обеспечивается надежность скрепления колокольчиков 1 и при постановке виброизолируемого объекта 35 (см. фиг. 7) на виброизоляторы без установленных на болты 34 упругих шайб и гаек эти зазоры полностью выбираются либо остается некоторая величина этих зазоров, которая полностью выбирается при закреплении с помощью упругих шайб 37 и гаек 38 виброизолятора на опоре 36 и виброизолируемого объекта 35 на виброизоляторе.

Кроме того, предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (см. фиг. 8), у которого на упругогистерезисные элементы 1 устанавливают пружины 44, цилиндрическая часть 45 которых свита из трех и более проволок 46 и параметры этой части пружин подобраны так, что обеспечивается надежность скрепления колокольчиков 1. Коническая часть 47 пружин 44 свита только из одной проволоки 46 каждой пружины 44, причем параметры конической части пружин подбирают таким образом, чтобы при установке виброизолируемого объекта 35 на виброизоляторы они полностью или частично разгружали упругогистерезисный элемент 1 от силы веса виброизолируемого объекта 35, приходящейся на виброизолятор.

Предлагается виброизолятор «Двойной колокольчик» (ДКЧП) (см. фиг. 9), у которого упругогистерезисные элементы - колокольчики 1 скреплены тремя пружинами сжатия - двумя коническими 48 с большой податливостью, свитыми из одной проволоки 49, и цилиндрической 50 с большей жесткостью, свитой из одной, двух или трех проволок 51. Конические пружины 48 одеты на колокольчики 1 до упора в их фланцы 14. Два первых и последний витки 52 цилиндрической пружины 50 сдеформированы в радиальных направлениях таким образом, что фиксируют конические пружины 48 от отворачивания и прижимают опорные витки 53 конических пружин 48 к фланцам 14 колокольчиков 1 силой, созданной упругой деформацией растяжения цилиндрической пружины 50. Причем величина этой деформации выбрана из условия недопущения появления зазора между этими витками при установке на виброизолятор виброизолируемого объекта 35 и наработке виброизолятора. Между торцами 40 упругогистерезисных элементов 1 (см. фиг. 6) и ответными торцами 41 конических пружин 48 имеются зазоры 43, величина которых и параметры пружин 48 подобраны таким образом, что они полностью выбираются при постановке на виброизоляторы виброизолируемого объекта 35 (см. фиг. 9), и при этом создается требуемая величина силы, прижимающей опорные витки конических пружин к упругогистерезисным элементам, и в этом положении виброизолятор крепится к виброизолируемому объекту 35 и опоре 36 с помощью упругих шайб 37 и гаек 38.

Предлагается способ изготовления упругогистерезисных элементов предлагаемого виброизолятора «Двойной колокольчик» (ДКЧП) из проволочного материала (см. фиг. 10 и 11) путем прессования заготовки вдоль оси виброизолятора, которую предварительно изготавливают из сформированной в виде чулка сетки, сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага t, определяемого из диапазона значений D<t≤D+d, таким образом, что оси спиралей располагают параллельно образующей чулка. Одну часть чулок 8 сплетают из спиралей 9 правой свивки, а другую часть чулок 10 - из спиралей 11 левой свивки. Формируют непрерывную полосу 54 (см. фиг. 10) из слоя 12 с чулками 8 из спиралей правой свивки и слоя 13 с чулками 10 из спиралей левой свивки. Обжатием внедряют витки спиралей одного слоя в спирали другого слоя по всей длине полосы 54 без сжатия витков спиралей. В каждом слое непрерывной полосы 54 чулки укладывают встык к друг другу, а стыки чулок в разных слоях разносят друг от друга таким образом, что в объеме заготовки они приблизительно равномерно распределяются по окружности и длина полосы 54 выполнена такой, что после выполнения требуемого числа витков полосы 54 ее концы 55 (см. фиг. 11) располагались в одном радиальном сечении заготовки 56 друг против друга и, следовательно, в каждом радиальном сечении упругогистерезисного элемента 1 (см. фиг. 1) располагалось одинаковое число слоев непрерывной полосы 54. Формируют шаровидную заготовку 56 намоткой непрерывной полосы 54 на центральный цилиндрический стержень 57, диаметр которого равен или немного больше диаметра болтов, закрепляемых на колокольчиках. Витки полосы 54 укладывают с перекрытием друг на друга, и оси витков либо совпадают с осью виброизолятора, либо располагаются к ней под небольшими углами. Сформированную заготовку 56 прессуют.

В готовых колокольчиках могут быть проколоты отверстия 25 (см. фиг. 4) и выштампованы пазы 27.

Кроме того, предлагается способ изготовления упругогистерезисных элементов предлагаемого виброизолятора «Двойной колокольчик» (ДКЧП) из проволочного материала (см. фиг. 12), отличающийся тем, что чулки 8 и 9 (см. фиг. 10) изготавливают с диаметром L/π, где L - длина развертки очерковой образующей упругогистерезисного элемента 1 (см. фиг. 1). Формируют непрерывную полосу 54 (см. фиг. 10) из слоя 12 с чулками 8 и слоя 13 с чулками 9. Обжатием внедряют витки спиралей одного слоя в спирали другого слоя по всей длине полосы 54 без сжатия витков спиралей. Полученную непрерывную полосу 54 (см. фиг. 12) наматывают на матрицу 58 с такой же формой наружной поверхности, как у внутренней поверхности упругогистерезисного элемента, выполненную за одно целое с центральным стержнем 59 с диаметром, равным диаметру крепежного болта 4 (см. фиг. 1). Причем непрерывную полосу 54 (см. фиг. 12) наматывают так, чтобы за каждый оборот ее виток 60 смещался вдоль стержня 59, как по направляющей, без зазора на шаг, равный толщине полосы 54, и угол наклона поперечного сечения полосы 54 к оси центрального стержня 59 при намотке оставался постоянным и равным углу наклона к оси стержня 59 касательной к очерковой образующей матрицы 58, проведенной из вершины угла наклона, расположенной на оси матрицы.

Кроме того, предлагается способ изготовления упругогистерезисных элементов предлагаемого виброизолятора «Двойной колокольчик» (ДКЧП) из проволочного материала (не показан), отличающийся тем, что чулки выполнены из предварительно напряженной сетки, у которой из каждой пары контактирующих спиралей одна упруго растянута, а другая упруго сжата одной и той же нагрузкой, приложенной вдоль оси спиралей.

Сборку виброизолятора ДКЧП (фиг. 1) выполняют следующим образом.

На упругогистерезисных элементах - колокольчиках 1 закрепляются болты 4 с помощью ограничительных профилированных шайб 5 и гаек 6. Причем один из болтов 4 подается на сборку с закрепленной на его головке противоударной подушкой 7, изготовленной из материала MP. Скрепляющая колокольчики пружина сжатия 3 подается на сборку с уже пластически сдеформированными в радиальных направлениях к оси пружины 3 и в направлении оси виброизолятора опорными витками 16 одного из торцов пружины. Причем опорные витки 16 сдеформированы таким образом, что при установке пружины 3 на колокольчик 1 они плотно прилегают к фланцу 14 колокольчика. Устанавливают пружину 3 на один из колокольчиков 1. На этот колокольчик устанавливают второй колокольчик 1. Пластически деформируют в радиальных направлениях опорные витки 16 второго торца пружины 3. Затем усилием, направленным вдоль оси колокольчика, пластически деформируют опорные витки 16 таким образом, чтобы они плотно легли на фланец 14 колокольчика и при этом колокольчики 1 опорными площадками 17 прижались друг к другу с требуемым усилием, равнораспределенным по площади площадки 16. Приспособление, необходимое для выполнения этих операций, не описывается. У собранного виброизолятора контролируют концентричность зазора 20.

Отметим, что возможно сборку виброизолятора выполнить таким образом, что усилие прижатия колокольчиков друг к другу будет обеспечиваться за счет упругой деформации растяжения скрепляющей пружины. В этом случае для сборки виброизолятора потребуется более сложное технологическое оборудование, так как пластически деформировать указанным образом опорные витки в этом случае придется у предварительно упруго растянутой пружины.

При фиксации от взаимного проворота колокольчиков 1 с помощью скреп 26 (см. фиг. 4) сначала устанавливают колокольчики 1 друг на друга и вставляют скрепы в отверстия 25 во фланцах 14 колокольчиков 1. Отгибают концы скреп в пазы фланцев заподлицо с их наружной поверхностью. Устанавливают скрепляющую пружину 3 на колокольчики 1. В остальном сборка виброизолятора (фиг. 4) мало отличается от уже описанной сборки виброизолятора (фиг. 1).

Сборка виброизоляторов ДКЧП (фиг. 3) мало отличается от описанной и поэтому не описывается.

Сборки виброизоляторов ДКЧП (фиг. 5, 6, и 8) также мало отличаются друг от друга. Поэтому опишем только сборку виброизолятора ДКЧП (фиг. 8).

В упругогистерезисные элементы 1 устанавливают болты 34. Устанавливают упругогистерезисные элементы 1 друг на друга и одевают на болты 34 скрепляющие пружины 44 до упора цилиндрическими частями 45 друг в друга. Свинчивают обе пружины 44 цилиндрическими частями 45 таким образом, чтобы первые витки 32 пружин 44 полностью вышли наружу. Пластически деформируют в радиальных направлениях и отгибают на фланцы 14 первые витки 32 таким образом, чтобы упругогистерезисные элементы 1 прижимались друг к другу с заданной нагрузкой, равномерно распределенной по опорным площадкам 17 упругогистерезисных элементов. Устанавливают на болты 34 упругие шайбы 37 и навинчивают гайки 38. На рабочем месте гайки 38 и упругие шайбы 37 демонтируют с виброизолятора. Устанавливают виброизолятор на опору 36 и виброизолируемый объект 35 на виброизолятор и закрепляют виброизолятор на опоре 36 и виброизолируемый объект 35 на виброизоляторе теми же упругими шайбами 37 и гайками 38, при этом зазоры 43 полностью выбираются.

Виброизолятор ДКЧП (фиг. 9) собирают следующим образом.

В упругогистерезисные элементы 1 устанавливают болты 34. Устанавливают упругогистерезисные элементы 1 друг на друга и одевают на болты 34 конические пружины 48 до упора во фланцы 14 упругогистерезисных элементов 1. Устанавливают на упругогистерезисные элементы 1 скрепляющую цилиндрическую пружину 50. Растягивают цилиндрическую пружину 50 и пластически деформируют в радиальных направлениях и отгибают на опорные витки 53 ее первый и последний витки 52 таким образом, что фиксируют конические пружины 48 от отворачивания и прижимают опорные витки 53 конических пружин 48 к фланцам 14 колокольчиков 1 силой, созданной упругой деформацией растяжения цилиндрической пружины 50, причем величина этой деформации выбрана из условия недопущения появления зазора между этими витками при установке на виброизолятор виброизолируемого объекта 35 и наработке виброизолятора. Устанавливают на болты 34 упругие шайбы 37 и навинчивают гайки 38. На рабочем месте гайки 38 и упругие шайбы 37 демонтируют с виброизолятора. Устанавливают виброизолятор на опору 36 и виброизолируемый объект 35 на виброизолятор и закрепляют виброизолятор на опоре 36 и виброизолируемый объект 35 на виброизоляторе теми же упругими шайбами 37 и гайками 38, при этом зазоры 43 полностью выбираются.

Изготовление упругогистерезисных элементов виброизоляторов ДКЧП предлагаемыми способами ясно из описаний содержания этих способов и не нуждается в дополнительных пояснениях.

Предлагаемые виброизоляторы ДКП пространственного нагружения. Они работают на все виды нагрузки - периодической, ударной, случайной и т.д., действующей по всем шести степеням свободы.

Они обладают высокими диссипативными свойствами. Кинетическая энергия динамического воздействия рассеивается ими за счет работы сил сухого трения на взаимных проскальзываниях витков спиралей проволочного материала колокольчиков, на взаимных проскальзываниях колокольчиков относительно опорных витков скрепляющей пружины.

При применении трехжильных пружин сжатия при их деформации также рассеивается некоторое количество энергии.

При таких же УФХ и прочности, как у виброизоляторов типа ДК, предлагаемые виброизоляторы ДКЧП существенно более проще их по конструкции и технологии изготовления. Как уже отмечалось выше, технологический процесс их изготовления может быть полностью автоматизирован, и они могут выпускаться большими сериями. При этом рыночная цена их может быть существенно снижена и окажется вполне приемлемой не только для тех областей техники, где в настоящее время применяются виброизоляторы типа ДК, но и во многих других областях техники, и, по нашему мнению, в том числе и в бытовой технике.