RU2025608C1 - Flexible bearing - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: flexible bearing has hollow central core made up of a unit having carrying flexible member and ring space between the unit and rigid central part of a movable corrugated diaphragm. The diaphragm has at least one throttle opening and separates internal space of the bearing, which is fully filled with fluid, into two parts. The hollow central core has flexible side walls. The area of the ring space is less than the area of the throttling openings of the diaphragm. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям виброизолирующих опор, предназначенных для гашения колебаний различных объектов, в том числе автотехники. The invention relates to mechanical engineering, in particular to structures of vibration-isolating supports intended for damping vibrations of various objects, including motor vehicles.

Известна упругая опора, содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус в виде несущего упругого элемента, прикрепленного к нему крепежного элемента и крышки, прикрепленной к несущему упругому элементу, опорный центральный сердечник с выемкой, обращенной к крышке, закрепленную по периферии в крепежном элементе гофрированную мембрану, образующую с несущим упругим элементом и крышкой соответственно над- и подмембранную полости и имеющую прикрепленную к опорному центральному сердечнику жесткую центральную часть с по крайней мере двумя отверстиями различного диаметра, из которых отверстие большого диаметра расположено в центре жесткой центральной части и снабженную размещенной в выемке упругой перегородкой, делящей ее на две полости, одна из которых заполнена газом, другая сообщена посредством отверстия меньшего диаметра с надмембранной полостью, а большего диаметра - с подмембранной полостью опоры [1]. Known is an elastic support comprising a housing filled with working fluid in the form of a supporting elastic element, a fastening element attached to it and a cover attached to the supporting elastic element, a central supporting core with a recess facing the cover, a corrugated membrane fixed around the periphery of the fastening element forming with with a supporting elastic element and a cover, respectively, above and below the membrane cavity and having a rigid central part attached to the supporting central core with at least two holes of various diameters, of which a large diameter hole is located in the center of the rigid central part and is equipped with an elastic partition located in the recess, dividing it into two cavities, one of which is filled with gas, the other is communicated through a hole of a smaller diameter with a supmembrane cavity, and a larger diameter with the submembrane cavity of the support [1].

Известна также наиболее близкая по технической сущности к изобретению упругая опора Д.И.Образцова, принятая в качестве прототипа и содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус в виде несущего упругого элемента, прикрепленного к нему крепежного элемента и крышки, прикрепленный к несущему упругому элементу полый опорный центральный сердечник с по крайней мере одним отверстием и с упругой перегородкой, делящей его на полости, закрепленную по периферии в крепежном элементе гофрированную мембрану, образующую с несущим упругим элементом и крышкой соответственно над- и подмембранные полости и имеющую прикрепленную к полому центральному сердечнику жесткую центральную часть с по крайней мере одним отверстием, сообщающим подмембранную полость с полостью под упругой перегородкой. Последняя сообщена с надмембранной полостью по крайней мере одним отверстием сердечника, площадь сечения которого меньше площади сечения отверстия в жесткой центральной части, причем полость над упругой перегородкой заполнена рабочей жидкостью и сообщена посредством по крайней мере одного из других отверстий сердечника с надмембранной полостью, площадь сечения которого меньше площади сечения отверстия сердечника, соединяющего надмембранную полость с полостью под упругой перегородкой, а разность между площадью отверстия, сообщающего полость под упругой перегородкой с подмембранной полостью, и площадь отверстия, сообщающего полость под упругой перегородкой с надмембранной полостью, больше площади сечения отверстия, сообщающего полость над упругой перегородкой с надмембранной полостью [2]. Also known is the closest in technical essence to the invention elastic support D.I. Obraztsova, adopted as a prototype and containing a housing filled with working fluid in the form of a supporting elastic element, a fastening element and a cover attached to it, a hollow supporting central core attached to the elastic bearing element with at least one hole and with an elastic partition dividing it into cavities, a corrugated membrane fixed around the periphery in the fastening element, forming with the supporting elastic element and the cover respectively supra- and submembrane cavity and having attached to the hollow central core with the rigid central part of at least one opening communicating with the cavity submembrane cavity under elastic septum. The latter is communicated with the supranembrane cavity with at least one core hole, the cross-sectional area of which is smaller than the cross-sectional area of the hole in the rigid central part, the cavity above the elastic partition being filled with a working fluid and communicated through at least one of the other holes of the core with the suprasembrane cavity, whose cross-sectional area less than the cross-sectional area of the hole of the core connecting the supranembrane cavity with the cavity under the elastic partition, and the difference between the area of the hole communicating a cavity under the elastic septum with a submembrane cavity, and the opening area communicating the cavity with a resilient septum nadmembrannoy cavity sectional area larger holes communicating the cavity above the elastic septum with nadmembrannoy cavity [2].

Недостатком данных конструкций является недостаточные эффективность демпфирования и диссипация виброэнергии на резонансных частотах. The disadvantage of these designs is the lack of damping efficiency and the dissipation of vibration energy at resonant frequencies.

Целью изобретения является расширение функциональных свойств, повышение надежности опоры путем снижения амплитуды колебаний на резонансных частотах, улучшение диссипативных свойств и повышение эффективности демпфирования. The aim of the invention is to expand the functional properties, increase the reliability of the support by reducing the amplitude of the oscillations at the resonant frequencies, improve the dissipative properties and increase the damping efficiency.

Это достигается тем, что полый центральный сердечник выполнен с упругими боковыми стенками и снабжен дроссельным устройством для сообщения между полостью центрального сердечника и надмембранной полостью опоры в форме кольцевого зазора, который образован торцом упругих боковых стенок полого центрального сердечника и жесткой центральной частью гофрированной мембраны, последняя жестко соединена с днищем полого центрального сердечника, а площадь проходного сечения кольцевого зазора меньше площади сечения дросселирующих отверстий в жесткой центральной части гофрированной мембраны. This is achieved by the fact that the hollow central core is made with elastic side walls and is equipped with a throttle device for communication between the cavity of the central core and the supmembrane support cavity in the form of an annular gap, which is formed by the end face of the elastic side walls of the hollow central core and the rigid central part of the corrugated membrane, the latter is rigidly connected to the bottom of the hollow central core, and the passage area of the annular gap is less than the cross-sectional area of the throttling holes in JCOMM central part of the bellows.

Ожидаемый положительный эффект от использования изобретения может быть выражен в повышении надежности виброизолируемых объектов, машин, механизмов, в улучшении комфортабельности автотехники, повышении потребительских свойств, а значит и конкурентноспособности на рынке. The expected positive effect of the use of the invention can be expressed in increasing the reliability of vibration-insulated objects, machines, mechanisms, in improving the comfort of vehicles, improving consumer properties, and hence competitiveness in the market.

Изобретение иллюстрируется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Упругая опора содержит крепежные элементы 1 и 2, предназначенные для крепления опоры к колеблющемуся объекту и к несущей конструкции, корпус в виде несущего упругого элемента 3, соединяющего крепежные элементы, полый центральный сердечник 4 с упругими стенками, выполненный в единой конструкции с несущим упругим элементом, подвижную гофрированную мембрану 5, включающую упругий упор 6 и жесткую центральную часть 7, жестко соединенную посредством сердечника 8 с днищем полого центрального сердечника, дроссельное устройство в форме кольцевого зазора 9, образованного между торцом упругих боковых стенок сердечника и жесткой центральной частью гофрированной мембраны, основную рабочую камеру, полностью заполненную демпфирующей жидкостью и состоящую из надмембранной полости 10, в которой расположена внутренняя полость 11 упругого полого сердечника и подмембранной полости 12, ограниченная снизу жесткой крышкой 13. В жесткой части гофрированной мембраны выполнены дросселирующие отверстия 14, суммарная площадь которых больше площади дроссельного кольцевого зазора 9. The elastic support contains fasteners 1 and 2, intended for fastening the support to an oscillating object and to the supporting structure, a housing in the form of a supporting elastic element 3 connecting the fastening elements, a hollow central core 4 with elastic walls, made in a single structure with a supporting elastic element, movable corrugated membrane 5, including an elastic stop 6 and a rigid central part 7, rigidly connected by a core 8 to the bottom of the hollow central core, an annular throttle device azor 9, formed between the end face of the elastic side walls of the core and the rigid central part of the corrugated membrane, the main working chamber, completely filled with damping fluid and consisting of a supmembrane cavity 10, in which there is an internal cavity 11 of the elastic hollow core and the submembrane cavity 12, bounded below by a hard cover 13. In the rigid part of the corrugated membrane, throttling holes 14 are made, the total area of which is larger than the area of the throttle annular gap 9.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При высокой амплитуде колебаний и низких частотах - до 60 Гц (удар, резонанс), когда упругий сердечник 4 вместе с жесткой центральной частью 7 подвижной гофрированной мембраны 5 под действием внешней возмущающей силы, приложенной к крепежному элементу 1, движется вниз в сторону крышки 13, давление Р₁ в подмембранной полости 12 повышается и по абсолютной величине будет превышать давление Р₂ в надмембранной полости 10 за счет упругости подвижной гофрированной мембраны 8 и вязкости демпфирующей жидкости. В то же время давление Р₃ в полости 11 полого упругого центрального сердечника будет больше давления Р₂ и меньше давления Р₁ поскольку площадь кольцевого зазора 9 в надмембранную полость 10 меньше, чем площадь отверстий 14 в подмембранную полость 12.With a high amplitude of oscillations and low frequencies - up to 60 Hz (shock, resonance), when the elastic core 4 together with the rigid central part 7 of the movable corrugated membrane 5 under the action of an external perturbing force applied to the fastening element 1 moves down towards the cover 13, the pressure P ₁ in the submembrane cavity 12 rises and in absolute value will exceed the pressure P ₂ in the supmembrane cavity 10 due to the elasticity of the movable corrugated membrane 8 and the viscosity of the damping fluid. At the same time, the pressure P ₃ in the cavity 11 of the hollow elastic central core will be greater than the pressure P ₂ and less than the pressure P ₁ since the area of the annular gap 9 in the supmembrane cavity 10 is less than the area of the holes 14 in the submembrane cavity 12.

Демпфирующая жидкость за счет перепада давления Р₁>P₃>P₂ перетекает через дроссельные отверстия из подмембранной полости в полость 11 полого упругого центрального сердечника, далее - в надмембранную полость 10 опоры.Due to the pressure drop P ₁ > P ₃ > P _{2, the} damping fluid flows through the throttle openings from the submembrane cavity into the cavity 11 of the hollow elastic central core, and then into the supranembrane cavity 10 of the support.

Одновременно с этим, так как Р₃>P₂ деформируется гибкая упругая стенка сердечника 4 и вступает в работу дополнительный гидравлический демпфер. Кроме того, так как разность площадей отверстий 14 и 9 положительна, т.е. S₁₄>S₉, то давление Р₂ будет нарастать, стенка 4 выгибается наружу, а так как ее гибкость больше гибкости упругого несущего элемента 3, то наступает момент, когда P₂>P₃, и направление течения жидкости через зазор 9 меняется на противоположное, т. е. из надмембранной полости опоры 10 в полость 11 сердечника 4. Причем взаимное расположение и свойства сердечника 4 и упругой гофрированной мембраны 5 выбраны таким образом, что даже при максимальном усилии, приложенном к крепежному элементу 1, площадь кольцевого зазора 9 остается меньше суммарной площади отверстий 14.At the same time, since P ₃ > P _{2, the} flexible elastic wall of the core 4 is deformed and an additional hydraulic damper comes into operation. In addition, since the difference in the area of the holes 14 and 9 is positive, i.e. S ₁₄ > S ₉ , then the pressure P ₂ will increase, the wall 4 bends outward, and since its flexibility is greater than the flexibility of the elastic supporting element 3, then there comes a time when P ₂ > P ₃ , and the direction of fluid flow through the gap 9 changes to the opposite, that is, from the supranembrane cavity of the support 10 to the cavity 11 of the core 4. Moreover, the relative position and properties of the core 4 and the elastic corrugated membrane 5 are selected in such a way that even with the maximum force applied to the fastening element 1, the area of the annular gap 9 remains less than total area holes 14.

При движении сердечника вверх понижается давление Р₁ и при P₁<P₃ начинается дросселирование жидкости из полости стакана в подмембранную полость опоры и до достижения равенства Р₂ = Р₃ продолжается дросселирование в надмембранную полость 10 из полости сердечника. Причем и здесь оказывает свое действие дополнительный гидравлический демпфер, образованный вследствие упругости стенки сердечника 4. Выгибаясь, стенка сердечника обеспечивает дополнительное поглощение виброэнергии демпфирующей жидкости. За счет этого увеличивается площадь "петли гистерезиса", улучшается АЧХ виброопоры, что указывает на улучшение ее диссипативных свойств.When the core moves upward, the pressure P ₁ decreases and at P ₁ <P ₃ , the fluid is throttled from the cup cavity into the submembrane cavity of the support and, until the equality P ₂ = P ₃ is reached, throttling continues to the supmembrane cavity 10 from the core cavity. Moreover, here an additional hydraulic damper exerts its effect, formed due to the elasticity of the core wall 4. By bending, the core wall provides additional absorption of vibration energy of the damping fluid. Due to this, the area of the "hysteresis loop" increases, the frequency response of the vibration mounts improves, which indicates an improvement in its dissipative properties.

При дальнейшем движении центрального сердечника вверх давление Р₃ быстро падает, так как S₁₄>S₉, упругая стенка прогибается внутрь сердечника и направление дросселирования меняется, т. е. жидкость из надмембранной полости 10 перетекает в полость сердечника и далее - в подмембранную полость опоры.With a further upward movement of the central core, the pressure P ₃ drops rapidly, since S ₁₄ > S ₉ , the elastic wall bends into the core and the throttling direction changes, i.e., fluid from the supmembrane cavity 10 flows into the core cavity and then into the submembrane support cavity .

При снижении амплитуды колебаний и повышении частоты выше 60 Гц значение диссипативных сил вязкого трения для гашения колебаний уменьшается, основное значение приобретают инерционные силы. Демпфирование колебаний в опоре происходит в основном за счет сил инерции колеблющейся жидкости в основных рабочих полостях, деформации подвижной гофрированной мембраны 5 и упругой стенки сердечника 4 за счет дросселирования определенного количества жидкости через отверстие 14 и зазор 9. With a decrease in the amplitude of the oscillations and an increase in the frequency above 60 Hz, the value of the dissipative viscous friction forces for damping the oscillations decreases, the inertial forces acquire the main value. Damping of vibrations in the support occurs mainly due to the inertia forces of the oscillating fluid in the main working cavities, deformation of the movable corrugated membrane 5 and the elastic wall of the core 4 due to the throttling of a certain amount of fluid through the hole 14 and the gap 9.

Процесс дросселирования жидкости через отверстия 14 и кольцевой зазор 9 с одновременным действием дополнительного гидравлического демпфера, образованного гибкой стенкой полого сердечника 4, позволяет увеличить поглощение виброэнергии, а также упростить технологию изготовления, снизить стоимость, понизить амплитуду колебаний на резонансных частотах, улучшить диссипативные свойства, эффективность демпфирования, повысить надежность предлагаемой опоры по сравнению с прототипом. The process of throttling the liquid through the holes 14 and the annular gap 9 with the simultaneous action of an additional hydraulic damper formed by the flexible wall of the hollow core 4, allows to increase the absorption of vibration energy, as well as to simplify the manufacturing technology, reduce cost, lower the amplitude of oscillations at resonant frequencies, improve dissipative properties, efficiency damping, increase the reliability of the proposed support in comparison with the prototype.

Claims (1)

Упругая опора, содержащая заполненный рабочей жидкостью корпус в виде несущего упругого элемента, прикрепленного к нему крепежного элемента и крышки, прикрепленный к несущему упругому элементу полый центральный сердечник, закрепленную по периферии в крепежном элементе гофрированную мембрану, образующую с несущим упругим элементом и крышкой соответственно над- и подмембранные полости и имеющую жесткую центральную часть с дросселирующими отверстиями, и дроссельное устройство для сообщения между собой полости центрального полого сердечника и надмембранной полости, площадь проходного сечения которого меньше площади сечения дросселирующих отверстий, отличающаяся тем, что полый центральный сердечник выполнен с упругими боковыми стенками, дроссельное устройство представляет собой кольцевой зазор, образованный торцом упругих боковых стенок и жесткой центральной частью, а последняя жестко соединена с днищем полого центрального сердечника. An elastic support comprising a housing filled with a working fluid in the form of a supporting elastic element, a fastening element and a cover attached thereto, a hollow central core attached to the supporting elastic element, a corrugated membrane secured on the periphery of the fastening element, forming respectively an over-supporting membrane and a cover and submembrane cavities and having a rigid central part with throttling holes, and a throttle device for communicating with each other the cavities of the central hollow heart hechnik and supramembrane cavity, the passage area of which is less than the cross-sectional area of the throttling holes, characterized in that the hollow central core is made with elastic side walls, the throttle device is an annular gap formed by the end face of the elastic side walls and a rigid central part, and the latter is rigidly connected to the bottom of the hollow central core.

Images