1. Применение вибротехнических компонентов 

1.1 Общая информация Техника виброизоляции является областью, которая приобретает все большее значение. Это обусловлено возрастающими требованиями к сроку службы механизмов и агрегатов без технического обслуживания. Технологии виброизоляции позволяют также снижать уровень шума,что повышает спрос на легкие строительные энергосберегающие конструкции. Наши конструкционные и опорные элементы вносят в это существенный вклад. Наш опыт поставок (например, для железнодорожной промышленности) мы используем и при создании стандартных конструкционных элементов. Во всех проблемных случаях виброизоляции, которые не удается решить с помощью этих элементов, наши технические консультанты помогут найти индивидуальное решение. Все данные, описания, указания и т.д. приведены с максимальной точностью, но без гарантии. Они не освобождают потребителя от собственных испытаний. Требования возмещения убытков, вытекающие из содержания настоящего издания, независимо от их вида и правовой базы, исключаются. Поставщик оставляет за собой право на технические изменения. 1.2 Свойства эластомеров Основные свойства эластомерного материала определяются используемым базовым полимером. Однако, технические свойства конечного продукта могут изменяться в определенных пределах за счет рецептуры смесей и целенаправленно подгоняться для нужд потребителя. В результате конечные свойства являются компромиссом между различными и часто противоположными свойствами. Широкое разнообразие свойств применяемых базовых эластомеров и целый ряд специальных рецептурных добавок не оставляют сомнения, что можно получить эластомерный материал почти для любой области применения. В силу своих непревзойденных механических свойств в широком диапазоне температур (–45 °C до +70 °C) натуральный каучук все еще остается материалом, наиболее часто применяемым для гашения колебаний. Увеличение жесткости подпружинивания у смесей из натурального каучука, по сравнению с большинством смесей из искусственного каучука, сравнительно невелико в широком диапазоне температур от –20 °C до –45 °C. Поэтому изготовленные из натурального каучука конструкционные элементы могут использоваться в экстремальных климатических условиях. Именно поэтому большинство представленных в этом каталоге стандартных конструкционных элементов изготовлено из смесей натурального каучука.

Конструкционные элементы из других эластомерных смесей поставляются по запросу. Наряду с этим "классическим" эластомером часто используется NBR (акрилонитрил-бутадиен-каучук), особенно при повышенных температурах или сильном воздействии минеральных масел. Также повышается роль смесей на основе этилен-акрилат-каучуков (AEM) и этилен-пропилен-каучуков (EPDM). Общее представление о свойствах основных эластомеров, применяемых для виброизоляции, дает нижеприведенная таблица. За исключением температурных диапазонов применения, остальные свойства описаны только качественно. Это необходимо для сравнения свойств эластомеров, так как они очень сильно зависят от твердости по Шору, температуры окружающей среды и динамической нагрузки. Для конкретных составов могут быть предоставлены, по запросу, соответствующие данные. Помимо приведенных здесь составов, для специальных случаев применения существует более 100 вариантов смесей. Профессиональная команда наших химиков и инженеров всегда готова дать консультацию нашим заказчикам. 1.3 Выбор материала. При проектировании эластомерных пружин и выборе материала для них необходимо принимать во внимание "динамическую жесткость". Имеется в виду увеличение модуля сдвига и модуля упругости, т.е. жесткости пружины, при динамической нагрузке детали конструкции. Описать это поведение одним единственным показателем невозможно, т.к. динамическая жесткость зависит от твердости (твердость по Шору), характеристик демпфирования эластомера, а также от частоты возмущающей амплитуды и температуры. Динамическая жесткость обычно возрастает при: • повышенной твердости; • повышенном демпфировании; • повышенной частоте; • малой амплитуде; • пониженной температуре. Для эластомерных материалов с низкими демпфирующими свойствами (напр., мягкие смеси из натурального каучука) ею можно пренебречь. Тем не менее, если используются смеси с высокими демпфирующими свойствами, динамическая составляющая может превосходить статическую в несколько раз.

 1.3.1 Свойства некоторых эластомерных смесей

Базовый эластомер	Натуральный каучук	Акрилонитрил- бутадиен-каучук	Этилен-акрилат- каучук	Этилен-пропилен- каучук
Смеси, краткое обозначение по ISO	NR NR 11	NBR NBR 68	AEM AEM 23	EPDM EPDM 22
Значения твердости (по Шору А)	35–80	45–85	55–85	40–80
Прочность при растяжении	очень хор.	хорошая	хорошая	хорошая
Эластичность по отскоку	средн. до оч. высокой	средн.	низкая	средн.
Демпфирование	низкая	средн.	высокое	средн.
Эластичность при низк. темпер. (до °C)	–45	–20	–20	–40
Рабочая температура (°C)	+70	+90	+120	+110
Кратковременная температура (°C)	+90	+110	+150	+140
Устойчивость к старению и атмосферным влияниям	от средн. до хор.	хорошая	очень хор.	очень хор.
Устойчивость к мин. маслам	незначительное	очень хор.	средн.	незначительное
Устойчивость к кислотам	хорошая	хорошая	удовл.	очень хор.
Устойчивость к щелочам	хорошая	хорошая	удовл.	очень хор.

1.4 Гашение и изоляция колебаний Практически повсюду, где корпус или массы движутся равномерно или ускоряются, в системе возникают колебания. Эти колебания создают шум или вибрацию и приводят к дополнительной нагрузке на элементы конструкции. Колебания возникают только в динамических системах, т.е. в системах, имеющих массу и пружину. В то время как "массу" на практике в большинстве случаев легко определить, "пружину" с первого взгляда идентифицировать труднее. Так, роль пружины могут играть корпус, опора или рама транспортного средства. Целью процесса гашения колебаний или виброизоляции является сведение к минимуму возникающих амплитуд колебаний с помощью применения дополнительных, точно подобранных, амортизаторов или пружин. Теоретические основы гашения колебаний и виброизоляции могут быть проиллюстрированы на примере одномассовой схемы колебаний:

Исходя из уравнения движения одномассовой схемы колебаний, можно вывести передаточную функцию. Значение передаточной функции – это отношение между амплитудами возмущения и ответа:

Из передаточной функции (→Рис. 19.2) для колебаний одномассовой демпфирующей системы можно сделать следующие выводы: • Усилия на опоре достигают своих максимальных и, таким образом, критических значений, когда частота возмущения совпадает с собственной частотой (λ ≈ 1). В этом случае говорят о резонансе. • В области частот до λ ≤ всегда происходит увеличение возмущения. Это – область гашения колебаний. • В сверхкритической области, начиная с частоты λ > , реакция опоры всегда меньше, чем возмущающая сила. В этих случаях говорят о виброизоляции. Демпфирование нежелательно, так как оно увеличивает реакцию опоры. Для такого случая применения, например, для опоры стационарных механизмов, используются эластомерные пружины с низким демпфированием. • Чем меньше собственная частота по отношению к возмущающей частоте, тем лучше виброизоляция системы. Мерой снижения возмущающего усилия в опоре и, соответственно, хорошей виброизоляции является степень изоляции:    Собственная частота ne одномассовой схемы колебаний рассчитывается из статического подрессоривания (упругой деформации) по нижеприведенной формуле, где s приводится в мм:

Из обоих вышеуказанных уравнений для одномассовой схемы колебаний следует (D = 0) →Рис. 19.2. Диаграмма иллюстрирует связь между заданной возмущающей частотой nerr, желаемой степенью изоляции i и необходимой статической деформацией s. Для большинства случаев достаточна степень изоляции около 80%, что достигается за счет экономически оправданных технических решений. Символы: M масса b коэффициент гашения D коэффициент апериодичности c жесткость пружины x, y путь колебаний ω круговая частота (ω = 2π n) ne собственная частота незатухающей системы nerr возмущающая частота λ отношение частот s статическая деформация M степень изоляции 1.5 Пример выбора опоры Механизм, который работает с частотой вращения от 1200 об/мин. до 2500 об/мин., должен быть установлен на виброизоляционную опору. Целью является передача до 20% вибрационных усилий, возникающих в механизме в результате дисбаланса сил, на фундамент (т.е. M ≥ 80%). Центр тяжести находится вне геометрического центра, так что 4 точки опоры нагружены неравномерно. При этом a = 1000 мм, b = 450 мм, c = 800 мм, d = 320 мм. Масса механизма составляет 1000 кг, сила тяжести, таким образом, приблизительно 10000 Н.

1.5.1 Решение: • Определение статической деформации, необходимой для M = 80% Передаточная функция (→Рис. 19.2) показывает, что при равномерной статической деформации степень изоляции падает при уменьшении возмущающей частоты. Таким образом, для определения необходимой статической деформации должна использоваться минимальная возмущающая частота. При n=1200 об/мин. для M ≥ 80% получается статическая деформация s ≥ 3,7 мм (→Рис. 19.3) • Расчет статических реакций опоры Для вышеуказанных размеров и силы тяжести рассчитываются силы опоры (→Рис. 19.4), получается: F1 = 3300 Н F2 = 2700 Н F3 = 2200 Н F4 = 1800 Н

• Выбор подходящей опоры На основании полученных усилий опоры и требуемой статической деформации, в зависимости от монтажного пространства, желаемого или требуемого закрепления, опоры выбираются из каталога. Для приведенного примера конструкция должна быть закреплена на опорах для механизмов. Из каталога выбирается изделие №5018001 Т.к. нагрузки неравномерные, должны быть выбраны опоры с разной степенью жесткости. – для опоры LP1 и LP2 Тип A0 – для опоры LP3 и LP4 тип A1 • Обратная проверка степени изоляции С помощью приведенных в таблице макс. значений статической деформации и нагрузки (или из диаграмм) можно определить достижимую на практике статическую деформацию: Для выбранной опоры, для каждой точки закрепления, получается степень изоляции M ≥ 80%.

 

2. Описание продуктов

2.1 Сайлентблоки

2.1.1 Общая информация

Сайлентблоки – это широко используемые конструкционные элементы, в которых внутренняя и внешняя прецизионные втулки прочно связаны завулканизированным слоем эластомера. Сайлентблоки гасят или изолируют радиальные и осевые колебания. Они воспринимают усилия, возникающие в результате радиальных отклонений карданного шарнира. Изготавливается около 1000 размеров, которые применяются при радиальных усилиях до 300 кН.

Особенностью сайлентблоков является то, что они изготовлены из предварительно напряженного эластомера. Это достигается с помощью пластической деформации (калибрования) внутренней втулки или обоймы после вулканизации.
Вследствие этого, при радиальной нагрузке, в допустимых пределах, резина только незначительно работает на растяжение. Таким образом, срок службы существенно увеличивается.

Благодаря прочному, за счет вулканизации, сцеплению между резиной и металлом, между ними при нагрузке не возникает "скольжения". Более того, у них надежная посадка вследствие небольшой предварительной деформации резины в обойме.

В номенклатурном перечне, кроме размеров, даны максимальные значения только статических нагрузок или эпизодических (<100).

При динамических нагрузках значения s_a, s_r и ϕ должны быть сокращены примерно на 50%. При максимальной карданной нагрузке исходят из того, что резина между втулками может сжиматься приблизительно на 1/6 своей толщины.

2.1.2 Применение

Сайлентблоки не требуют технического обслуживания, так как вода и грязь практически не оказывают влияния на их свойства, и, в отличие от подшипника скольжения, они не нуждаются в смазке. Они обеспечивают шумоизоляцию, благодаря эластомерному слою, и компенсируют допуски изготовления других конструкционных элементов. Типичным случаем применения являются эластичные карданные шарниры на вибрирующих храповых механизмах или эластичные опоры для валов, осей и рулевого управления. При применении сайлентблоков для связи элементов конструкции с "почти замкнутой силовой системой" используют различную жесткость сайлентблоков в различных направлениях.

2.1.3 Выбор

При выборе сайлентблоков рекомендуется следующая последовательность:

• Установить максимальную величину нагрузки (соотв., макс. угол).
Пример: M_t = 4 Нм, F_a = 250 Н, F_r = 500 Н

• Выбрать предварительно сайлентблок, максимальные значения которого в 1–3 раза выше этих значений.
Пример:
– 01 18 041 60 NR 11
– 01 18 039 60 NR 11
– 01 18 156 60 NR 11

• Выбрать:
– упругие свойства
– геометрические размеры

• Выбрано: 0118 039 60 NR 11

2.2 Сферические опоры

 2.2.1 Общая информация

Сферические опоры – это конструкционные элементы, у которых внутренняя сфера и внешняя оболочка прочно связаны друг с другом завулканизированным слоем эластомера.

Как и сайлентблоки, сферические опоры производства Freudenberg отличаются тем, что они изготовлены из предварительно напряженного эластомера. От выбора калибровки, т.е. от степени этой деформации, существенно зависит срок службы. Это особенно важно для элементов, подвергающихся высоким нагрузкам, как, напр., для приводных механизмов ICE.

2.2.2 Применение

Сферические опоры применяются исключительно как карданные шарниры, подверженные нагрузке кручения в трех плоскостях.

Сферические опоры, как и сайлентблоки, не требуют технического обслуживания, так как вода и грязь практически не влияют на их свойства. Они не распространяют звук и допускают угловое движение 4°–9° по трем осям. Они применяются в подшипниках или рычагах тормозных систем автобусов и грузовых автомобилей. В железнодорожной промышленности сферические опоры тысячекратно оправдали себя в приводных механизмах (многорычажные соединения).

2.2.3 Стандартная продукция

Т.к. сферические опоры обычно изготавливаются для специальных целей, на складе имеется только небольшой запас стандартных изделий.

 

2.3 Приборные опоры

 2.3.1 Общая информация

Эти конструкционные элементы применяются, в основном, для виброизоляции электронных устройств, измерительных приборов и аппаратов точного приборостроения. От этих опор часто требуется защита измерительной аппаратуры или приборов от вибрации и ударов, исходящих от точек крепления оборудования. Таким образом, опоры служат для защиты чувствительных приборов от внешней ударной нагрузки, в особенности, при применении в передвижных установках.

Другое назначение – это звукоизоляция, напр., в небольших электродвигателях и насосах, которые должны фиксироваться на "резонаторах" (металлических щитках).

Опоры устроены так, что они могут выдерживать нагрузки сжатия, растяжения и сдвига.

2.4 О-образные опоры

2.4.1 Общая информация

О-образные опоры из-за их относительно мягкой характеристики подрессоривания называют низкочастотными опорами.

Они состоят из кольцеобразного резинового элемента, к которому с противоположных сторон привулканизированы металлические пластины с крепежными винтами. Эта конструкция обеспечивает хорошую виброизоляцию при низких нагрузках, например, при монтаже чувствительных электронных приборов и приборов точной механики.

Для разработки каталожных изделий используется высокоэластичный натуральный каучук. Для определенных случаев применения может оказаться целесообразным применение высокодемпфирующих составов. O-образные опоры могут быть изготовлены на имеющихся оснастках с применением специальных смесей.
О-опоры имеют различные упругие характеристики подрессоривания в трех направлениях координат X, Y, и Z. Опоры мягкие по оси X, несколько жестче по оси Y и наиболее жесткие по оси Z. Таким образом, в зависимости от расположения, может быть достигнута оптимальная виброизоляция.

2.4.2 Применение

О-опоры служат для виброустойчивого крепления измерительных приборов, электрических или электронных элементов конструкций и групп элементов, а также для закрепления легких агрегатов и приборов точной механики. Они обеспечивают исключительную виброизоляцию также против ударов или колебаний, исходящих из окружающей среды.

 

2.5 МО-опоры

2.5.1 Общая информация

MO-опоры – это разъемные опоры, которые состоят из резино-металлической (завулканизированная стальная втулка) и резиновой частей. Они поставляются в сборе, как это показано на рисунках. Их форма такова, что жесткость в направлениях X и Y одинакова. Основная деформация происходит в направлении Z и, таким образом, достигается хороший изолирующий эффект.

МО-опоры устанавливаются так, чтобы резино-металлическая часть крепилась непосредственно к изолируемому конструкционному элементу. На →Рис. 19.5 и →Рис. 19.6 представлены варианты установки и направление сил (Z). Резиновая часть устанавливается с шайбой.

При этом нужно следить за тем, чтобы монтажные отверстия на обеих сторонах (для 3918755 только со стороны резиновой части) имели радиусы для предотвращения повреждений резины при монтаже и работе.

2.5.2 Применение

МО-опоры используются в автомобилестроении при установке основных и вспомогательных агрегатов, радиаторов, вплоть до маленьких кабин, а также в судостроении для стыковки вентиляционных каналов или трубопроводов отходящих газов.

Кроме звукоизоляции, эти опоры могут применяться для компенсации теплового расширения и технологических неточностей.

 

2.6 Двойные U-опоры

 2.6.1 Общая информация

Двойные U-опоры служат для виброизоляции и защиты от ударов. Их форма такова, что жесткость в трех рабочих направлениях, X,Y и Z, (→ Рис.) различна. Изготавливаются опоры четырех размеров из трех резиновых смесей разной твердости по Шору.
Максимальные нагрузки на опору доходят до 2000 Н.

Двойные U-опоры должны всегда располагаться так, чтобы нагрузки от ударов и колебаний приходились на направление Z или Y, так как  упругость в этих направлениях максимальная. При этом опора может подстраиваться под усилия установленного агрегата путем поворота плоскости XY по оси Z. В результате, различные жесткости по X и Y меняются местами.
Эпизодически допускаются сильные ударные нагрузки, при этом может достигаться троекратное значение статического прогиба s_Z.

Применение двойных U-опор является оптимальным при одинаковых опорных усилиях (и, таким образом, при одинаковой статической деформации) в отдельных точках опоры. По возможности, должны использоваться опоры одинакового размера.

2.6.2 Применение

Двойные U-опоры используются для крепления приборов и агрегатов, а также для стыковки вентиляционных каналов. Кроме звукоизоляции, эти опоры могут применяться для компенсации теплового расширения.

2.7.1 Общая информация

При высоких динамических нагрузках, особенно при одновременном действии напряжений сжатия и сдвига, лучше всего оправдали себя круглые опоры с "втянутым" резиновым контуром. Они служат намного дольше, чем круглые опоры с цилиндрическим профилем (так как диаметр резины у этих опор такой же или больше, чем диаметр металлических частей). Круглые опоры с цилиндрическим резиновым профилем, благодаря простой геометрии оснастки для вулканизации, являются недорогим альтернативным вариантом, преимущественно для нагрузок сжатия.

2.7.2 Выбор

Для выбора круглой опоры или буфера рекомендуется:

• определить максимальную величину нагрузки для отдельной опоры

• выбрать по каталогу круглую опору, максимальное значение которой в 1–2 раза превосходит это значение

• выбрать из этих опор, принимая во внимание:
– геометрические особенности установки
– распределение нагрузки (сдвиг, сжатие или сдвиг/сжатие)
– требуемую виброизоляцию

 

2.8 Конические опоры

2.8.1 Общая информация

Конические опоры – это эластичные соединительные элементы с широкими коническими внутренними и внешними муфтами.
Конические опоры гасят вертикальные колебания, напр., в подвеске двигателя, и в то же время принимают на себя горизонтальные усилия, напр., при торможении. Они обеспечивают надежную опору и достаточную звукоизоляцию корпуса. Конструкционный элемент должен закрепляться горизонтально (для предотвращения перекоса). Существует большое разнообразие форм конических опор, особенно в автомобилестроении, в частности, для крепления кузова.

Конические опоры изготавливаются из высокоэластичных составов натурального каучука, не подверженных старению и воздействию озона. Благодаря специфическому контуру, напряжение сжатия-сдвига в резине при нагрузке не изменяется, это обеспечивает длительный срок службы опоры. Эластомер прочно соединен с внутренней и внешней муфтами вулканизацией, это увеличивает срок службы (относительное движение между металлом и резиной исключается) и, по сравнению с опорами, не имеющими такого соединения, существенно снижает вероятность смещения конструкции.

Конические опоры 5718065, 5718224 и 5718228 имеют различную жесткость в направлениях X и Y. Это достигается с помощью выемок (карманов) в эластомере. При установке двигателей крутящий момент можно мягко гасить, благодаря соответствующему положению опоры на шасси или раме, что способствует повышенной плавности хода и уменьшению колебаний, возникающих в точках крепления.

2.8.2 Применение

Конические опоры особенно подходят для установки двигателей, агрегатов и навесного оборудования (напр., кабин) как для стационарных случаев, так и для применения в транспортных средствах всех видов.
Конические опоры 5718 013, 5718 019, 5718 060 и 5718 226 могут поставляться с упорными и центрирующими шайбами. Для 5718 220 и 5718 224 эти упорные шайбы входят в объем поставки. Даже при экстремальных нагрузках они препятствуют перегрузке, благодаря встроенному "ограничителю хода" в направлении Z. Кроме того, упорные шайбы защищают натуральный каучук от механических повреждений и конденсатов среды (напр., масла). Характеристики демпфирования, как видно из диаграмм этого раздела, у конических опор с центрирующей шайбой остаются линейными в широком диапазоне, затем, в зависимости от конструкции, резко возрастают. Таким образом, эпизодические удары, до троекратно допустимой нагрузки, надежно гасятся.

Классическая область применения этих конических опор с упорными шайбами – установка кабин, где необходима защита от перегрузок (безопасность кузова). Они также хорошо зарекомендовали себя при установке двигателей, напр., в строительных машинах.

2.8.3 Упорные шайбы

Конические опоры 5718 013, 5718 019 и 5718 226 поставляются с соответствующими упорными шайбами 7718 007, 7718 003 или 3918 005. Упорные шайбы имеют на одной стороне привулканизированный эластомерный слой для предотвращения контакта металл-металл между внешней муфтой и упорной шайбой во время подрессоривания. Нарезной крепежный болт страхует опору при перегрузках, достигающих тройного значения допустимых пределов.

2.8.4 Центрирующие шайбы

Конические опоры 5718 013, 5718 019, 5718 060 и 5718 226 могут укомплектовываться специальными центрирующими шайбами 4018 036, 4018 035, 4018 037, 4018 038 и 4018 039. Это обеспечивает центровку крепежного болта во внешней муфте конической опоры. При перегрузке металлический контакт между центрирующей шайбой и фланцем конической опоры предотвращается, благодаря резиновому выступу на крепежном фланце.

 

2.9 V-опоры

2.9.1 Общая информация

V-опоры идеально подходят для изоляции активной и пассивной вибрации и звукоизоляции. Они просты при монтаже, не требуют технического обслуживания и отличаются, несмотря на низкую высоту конструкции, высокой допустимой нагрузкой в вертикальном направлении (направление Z). Это обеспечивает хорошую изоляцию также при более низких возмущающих частотах. Одинаковая жесткость в обоих горизонтальных направлениях (X и Y) предотвращает "плавание", т.е. боковое смещение изолируемого агрегата, механизма или двигателя.

Верхняя, колоколообразная, часть опоры защищает находящийся внутри, устойчивый к старению и действию озона, высокоэластичный натуральный каучук от механических повреждений и конденсата среды (напр., масла). Это обеспечивает более эффективную работу пружины при повышенных нагрузках в направлении Z. Т.е. при высоких нагрузках деформация надежно ограничивается. При экстремальной нагрузке верхняя и нижняя части опоры замыкаются. Это означает, что возрастающая деформация и тонкий резиновый слой в точке соприкосновения на нижней части предотвращают резкий удар металла о металл.  V-опоры защищены от коррозии, благодаря оцинкованной или фосфатированной поверхности.

 2.9.2 Применение

V-опоры применяются для установки двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей, насосов, компрессоров и оснасток.

• V-опоры с резьбовым креплением и упором
Эти V-опоры особенно подходят для крепления навесных агрегатов и конструкций на транспортных средствах, будь то строительные машины, специальные транспортные средства или суда. Конечный упор предотвращает опасные для резины напряжения при растяжении. Он действует как ограничитель хода в направлениях X, Y или Z. При такой конструкции резиновая подушка препятствует резкому металлическому удару при перегрузке.

• Специальные конструкции
По желанию, для специальных случаев применения (напр., в пищевой или химической промышленности и судостроении), мы поставляем V-опоры из нержавеющей стали и из специальных каучуковых смесей, которые подбираются нами для каждого конкретного случая. Эти опоры можно заказать как с резьбовым креплением, так и с упором. Опоры изготавливаются по специальному заказу и не хранятся на складе стандартной продукции.

2.10 Опоры для механизмов

2.10.1 Общая информация

Опоры для механизмов служат для гашения колебаний и шумоизоляции. Их применение позволяет существенно снизить вибрацию механизмов и агрегатов, которая передается на корпус или фундамент здания. Механические опоры применяются, главным образом, при установке тяжелых механизмов и двигателей (напр., компрессоров, прокатных станов, агрегатов аварийного электроснабжения).

Благодаря своей специальной форме, они защищают встроенные плоские опоры от механических повреждений и масла. Работа встроенной плоской опоры одновременно на сжатие и сдвиг увеличивает срок службы и обеспечивает хорошую виброизоляцию, даже при малой возмущающей частоте (т.е. низких оборотах).

Если необходимо, через стандартные отверстия и резьбы опоры могут легко крепиться к фундаментам и механизмам. Анкерное крепление к фундаменту позволяет перенести нагрузки сжатия (направление Z) и нагрузки сдвига (X и Y) на опору.

2.10.2 Применение

Различная жесткость подрессоривания в трех направлениях характеризует уникальное в своем роде преимущество этой опоры для механизмов. Максимальная упругость достигается вдоль горизонтальной плоскости (направление Х) самая большая жесткость – поперек горизонтальной плоскости (направление Y). Жесткость в системе координат Z : X : Y в отдельных типах имеет следующие значения:

Тип А	1 :	0,25 :	2,0
Тип B	1 :	0,25 :	2,5
Тип HD	1 :	0,25 :	1,25

 

Эта разная жесткость может быть выгодно использована, напр., для компрессора или двигателя, где крепление установлено так, что максимальные колебания приходятся на направление Х. При небольших возмущающих частотах эффективная виброизоляция может быть достигнута за счет двойной установки (две опоры для механизмов, соединены фланцами).

2.11 М-опоры

2.11.1 Общая информация

М-опоры служат для безанкерного крепления и установки тяжелых агрегатов. Они позволяют нивелировать стоящие на них механизмы, гасят вибрацию и защищают окружающую среду, снижая уровень шума. Просто монтируемые М-опоры облегчают установку и перестановку тяжелых механизмов, так как они не крепятся жестко к фундаменту и имеют большой диапазон регулировки по высоте.

Для М-опор используются специальные маслостойкие смеси на основе нитрил-каучука (пербунан). Регулировка по высоте в широком диапазоне осуществляется посредством регулировочного винта и возможна также в установленном состоянии. Большая площадь контакта основания механизма с крышкой опоры обеспечивает стабильность.

2.11.2 Применение

Для М-опор основание механизма должно лежать на опоре, как это представлено на схеме. Регулировка по высоте производится вращением регулировочного винта, который закреплен на стойке между верхней частью и эластомером. Гайка служит для закрепления основания механизма на опоре. Таким образом, гайка в верхней части опоры не перегружается весом механизма. Основание механизма ни в коем случае не должно устанавливаться между двумя гайками, чтобы производить регулировку высоты по длине винта.

2.11.3 Специальные конструкции

Для специальных случаев применения (напр., для пищевой или химической промышленности, судостроения) мы можем поставлять М-опоры из нержавеющей стали и из специальных каучуковых смесей. Так как они изготавливаются по специальному заказу, они не хранятся на складе стандартной продукции.

2.12 Плоские опоры

 2.12.1 Общая информация

Плоские опоры – это элементы для индивидуального случая применения. Они используются для установки механизмов, двигателей или узлов в машино- и автомобилестроении. Опоры, как готовые конструкционные элементы, легко устанавливаются в соответствующий узел соединительными фланцами.

Характеристики подрессоривания могут регулироваться с учетом собственной частоты остальной конструкции.

2.12.2 Применение

Плоские опоры, в зависимости от типа установки или требуемой виброизоляции, могут воспринимать нагрузки сжатия, сдвига или сжатия-сдвига одновременно (опора, расположенная под определенным углом). Оптимальное использование и при этом максимальная динамическая нагрузка опоры достигаются при напряжении сжатие-сдвиг. Допустимая нагрузка зависит от площади резиновой поверхности, формы, толщины и твердости резины. Для длительного использования плоских опор, наряду со статической нагрузкой, нужно также учитывать динамические усилия и деформацию.
Допустимые статические нагрузки сжатия в направлении Z и сдвиг в направлениях X и Y, а также деформация могут быть взяты из таблицы номенклатуры изделий.

 2.13 Гидравлические опоры

 

 2.13.1 Общая информация

Гидроопора представляет собой гидравлическую демпфирующую опору, которая позволяет решить беспокоящую инженеров проблему – как закрепить массу, которая подвергается широкому спектру возмущающих частот. Например, если возникают низкие возмущающие частоты – между 5 Гц и 25 Гц –, требуются высокие демпфирующие усилия для гашения собственной частоты системы. С другой стороны, требуются высокие изоляционные свойства выше этой собственной критической частоты (сверхкритическое крепление).

Обычные конструкционные элементы из резины и металла предназначены для использования в механизмах, агрегатах, двигателях и т.д., у которых возмущающая частота настолько высока, что необходимо сверхкритическое крепление, тогда диапазон собственных частот преодолевается относительно быстро.

Гидроопоры зарекомендовали себя преимущественно в автомобилестроении и транспортных средствах всех видов, будь то установка небольших судовых двигателей или крепление небольших дизельных моторов в строительных машинах различных размеров.
В этих случаях соответствующий узел должен устанавливаться по возможности мягко, чтобы добиться хорошей звукоизоляции.
При низкочастотных возмущениях вблизи собственных частот системы пружина-масса такая мягкая установка приводит к недопустимо высоким амплитудам. В случае резонанса, напр., при прохождении неровного дорожного полотна или при волнении моря, это возмущение может стать критическим для работы агрегата.

Следующая проблема, которая может быть решена, благодаря применению гидроопор, – это так называемая, холостая вибрация. Более низкие обороты холостого хода (для экономии топлива), в особенности в двигателях, имеющих от 1 до 4 цилиндров, приводят к ухудшению характеристик холостого хода, так как возмущающая частота двигателя приближается к собственной частоте системы. Чтобы достичь хорошей виброизоляции, собственная жесткость демпфирования определенного элемента может быть существенно сокращена, благодаря наличию гидроопоры, подрессоривающей в определенном диапазоне частот.

2.13.2 Примечания

Чтобы добиться демпфирования, зависящего от частоты, необходимо установить амортизатор последовательно с пружиной. Так как такая последовательная установка не может передавать статические усилия, то параллельно нужно подключить дополнительную пружину. На →Рис. 19.7 показана такая конструкция, где c₁ упругая пружина, c₂ гасящая пружина, а d – амортизатор.

Эту схему одномассового осциллятора теперь нужно "подключить" в элемент конструкции. Возможное решение представлено на →Рис. 19.8. На нем показано сечение гидроопоры. Можно видеть, что интегрированная упругая пружина и гасящая пружина, а также укрепленная на ней крышка запирают жидкость гидроопоры. При нагрузке опора подрессоривает, и жидкость гидроопоры выжимается из выходного отверстия. Таким образом, достигается желаемое демпфирование.

Из механической модели видно, что при низких возмущающих частотах почти все усилие передается через пружину c₁, так как усилия, генерируемые амортизатором при этой частоте, ничтожны. В этом случае жесткость системы определяется c₁, гашения колебаний еще нет. Если возмущающая частота повышается, при последовательном соединении происходит передача нагрузки от амортизатора d и гасящей пружины c₂, что повышает общую жесткость системы, а также вызывает демпфирование. Начиная с определенной частоты, в амортизаторе больше не происходит относительного движения; обе пружины c₁ и c₂ располагаются параллельно и способствуют динамической фиксации опоры при одновременном уменьшении демпфирования.
Так как максимальное демпфирование опоры в области собственных частот может быть установлено таким образом, чтобы оно лежало в области собственной частоты закрепленного агрегата, можно существенно сократить основную и начальную жесткость c₁ опоры по сравнению с таковой обычного резинового крепления.

2.13.3 Применение

Гидравлические демпфирующие резиновые опоры всегда применяются там, где возникает широкополосный спектр возмущения и собственные частоты системы находятся в пределах этого спектра, т.е. в системах, требующих хорошей изоляции при высоких частотах и высокой степени демпфирования в области резонанса.

На →Рис. 19.9 показаны значения ускорения в вертикальном и горизонтальном направлении, измеренные у основания лодочного мотора. Максимальные ускорения, возникающие при обычном резиновом креплении, при применении гидроопоры почти полностью исчезают во всем диапазоне частот вращения. Хотя опоры в этом случае устанавливаются вертикально и имеют в этом направлении свое демпфирование, они улучшают передаточные свойства также в горизонтальном направлении.

Влияние гидроопоры на уменьшение ускорения в двигателе и рельсах сиденья водителя в легковом автомобиле наглядно показывает →Рис. 19.10.

2.13.4 Стандартные гидроопоры

Благодаря своей форме и подвижному резиновому корпусу, эти конструкционные элементы имеют мягкую характеристику демпфирования в осевом направлении и, следовательно, большое статическое подрессоривание. Таким образом, обеспечивается относительно низкая частота резонанса и высокая степень изоляции в сверхкритической области.  Статические осевые характеристики (направление Z) для трех стандартных гидроопор показаны на →Рис. 19.11. То, что демпфирование, т.е. угол потерь этой опоры, не зависит от возмущающей частоты, показано на →Рис. 19.12. Нужно также обратить внимание на то, что у стандартных гидроопор степень динамического подрессоривания медленно растет при повышенных частотах (→Рис. 19.13). Это приводит в сверхкритической области к незначительному уменьшению степени изоляции. Обратите внимание на то, что, как уже упоминалось, резонансная частота системы пружина-масса должна лежать в области максимального демпфирования, чтобы как можно больше сократить амплитуду.

 

 

 

2.14 Гидравлическая опора VL

2.14.1 Общая информация

Динамические процессы, происходящие в мощных машинах, агрегатах и установках, вызывают сотрясения, вибрацию и шумы, снижающие для обслуживающего персонала комфортность работы на них: возникают неприятная или недопустимо сильная вибрация и шум или экстремальные динамические нагрузки, что может привести к повреждению частей оборудования.

Демпфирование вибрации и акустическая изоляция механического шума в элементах опор все это эффективные меры для снижения нагрузок на людей и машины до приемлемого и невредного уровня. Встроенный в гидравлических опорах VL гидравлический демпфер ограничивает до минимума передачу вибрации. Механизм действия, известный по опорам осевого смещения, в гидравлической опоре VL значительно усовершенствован. Повышенный уровень вибрации (резонансы) значительно снижается.

2.14.2 Область применения и технические возможности

Опоры для кабин и двигателей сельскохозяйственных и строительных машин, напольных транспортных средств, машин лесного комплекса, коммунальных машин, судов, а также опоры навесных агрегатов, насосов и компрессоров. Другие сферы применения: опорные узлы машин и технологических установок/агрегатов со сложными явлениями резонанса.
В зависимости от твердости по Шору несущей пружины (45–65 Шор A) при упругих деформациях 5 мм возможна грузоподъемность в 150–420 кг.

Гидравлические опоры VL при небольших амплитудах колебания дают небольшое подрессоривание, которое достигает высокого уровня при более высоких амплитудах колебания.

 2.14.3 Описание принципа действия гидравлической опоры VL

Гидравлическая опора VL состоит из конической пружины с шайбой осевого смещения или упорной шайбой, а также блока гидравлического гашения вибрации, состоящего из корпуса, мембраны и жидкости.
Укрепленная на конической пружине шайба осевого смещения разделяет заполненное жидкостью пространство и вместе с корпусом образует кольцевой зазор, через который жидкость протекает даже при малых скоростях перемещения. При больших скоростях перемещения или высоких частотах гидравлическое сопротивление сильно возрастает, так что обмен жидкости затрудняется. Деформации каркаса и мембраны обеспечивают необходимую для этого компенсацию объема и повышают жесткость гидравлической опоры VL.
Этот механизм обеспечивает характерное гашение вибрации в широком диапазоне.

 

 2.15 Гидровтулка

2.15.1 Общая информация

Гидровтулки – это гидравлические демпфирующие конструкционные элементы для разнообразного применения в грузовых автомашинах и автобусах, строительных машинах и насосах. Они служат для крепления двигателей, кабин и навесных приборов.
Во многих технических системах конструктор часто сталкивается с проблемой крепления массы, которая возбуждается широким спектром частот. Для решения этой проблемы созданы гидровтулки и гидроопоры. Эти гидравлические демпфирующие резино-металлические элементы многократно оправдали себя, особенно как опоры для двигателей в легковых автомобилях и в транспортных средствах всех видов.
Конструкция гидровтулок объясняется далее.

2.15.2 Область применения и технические возможности

Область применения – там, где требуется высокая степень изоляции (статический прогиб до 5 мм, при высоких переменных нагрузках – около 3 мм) и одновременное подрессоривание. Если еще необходимо соединение элементов, гидровтулки являются экономически выгодным, технически современным решением.
Альтернативой могло бы быть обычное крепление системы с использованием эластомерной или стальной пружины и параллельно подсоединенного амортизатора. Если при этом еще требуется защита от отрыва, то понадобятся дополнительные и, возможно, требующие затрат технические решения.
Такой гидравлический демпфирующий элемент определенно более эффективен в сложных случаях применения, где возникают как низкие, так и высокие возмущающие частоты, напр., в двигателях внутреннего сгорания, в приводах с регулируемыми оборотами, в водительских кабинах и прессах. Проблема для этих механизмов в том, что возмущающая частота часто накладывается на собственную частоту системы.

Если механизм используется при таких условиях, т.е. с недостаточным демпфированием (без гидровтулки), наступит резонанс, который может привести к нежелательному нарушению комфорта людей и окружающей среды или даже к разрушению элементов конструкции.
Типичной областью применения гидровтулок является крепление кабин и двигателей на строительных машинах, тракторах, цеховых транспортных средствах, с/х машинах, на транспортных средствах, используемых в лесной промышленности и коммунальном хозяйстве, а также установка насосов, компрессоров и дополнительного оборудования.

2.15.3 Описание работы гидровтулок

Между двумя цилиндрическими металлическими элементами размещены две упругие пружины. Ниже и выше этих упругих пружин находятся две полости, соединенные между собой кольцеобразным каналом. С торца полости замыкаются демпфером. Полости и канал наполнены специальной жидкостью с пологой вязкостно-температурной характеристикой.
При радиальных нагрузках жидкость стремится перетечь через кольцеобразный канал из одной полости в другую, или демпфер расширяется. В зависимости от частоты, преобладает один или другой процесс, в результате достигается соответствующий угол потерь и динамическая жесткость:

• При малых частотах сопротивление потока незначительно. Угол потерь примерно соответствует таковому эластомерного материала. Динамическая жесткость определяется, в основном, упругой пружиной и примерно соответствует статическому значению.

• При увеличении частоты сопротивление потока, демпфирование и угол потерь возрастают. При возросшей массе жидкость не перекачивается, и демпфер растягивается. Таким образом, демпфер поддерживает нагрузку, и динамическая жесткость возрастает. В зависимости от состава резиновой смеси, геометрии конструкции и максимальной амплитуды угла потерь, достигается определенная частота.

• При больших частотах жидкость слишком инертна, чтобы перетечь в канал. Объем контролируется исключительно демпфером. Угол потерь уменьшается снова, и динамическая жесткость стабилизируется на определенном уровне.

Обе полости сконструированы так, что гидравлическое демпфирование в осевом направлении оказывается неэффективным. Таким образом, здесь полностью могут быть использованы хорошие изолирующие свойства именно резино-металлической пружины. За счет особенностей гидровтулки, без дополнительных конструкционных мер обеспечивается безопасная опора, напр., для вторичного подрессоривания (водительские кабины в строительных и с/х машинах).
Чтобы получить наиболее эффективные результаты при применении гидровтулки в опоре, следует убедиться, что собственная частота системы лежит в диапазоне максимального демпфирования опоры. В этом случае можно добиться высокой степени демпфирования резонансных колебаний и при этом хорошей изоляции в сверхкритической области.