ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕМПФЕРЫ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР

Для защиты от толчков и ударов применяют амортизаторы, которые представляют собой комбинации виброизоляторов и демпферов. Иногда упругие и поглощающие свойства сочетаются в едином конструктивном элементе. Демпфирование в амортизаторах способствует быстрому затуханию свободных колебаний, возникающих после толчков или ударов.
Во многих случаях возникновение высоких знакопеременных нагрузок связано с появлением резонансных колебаний в частях механизма. Этот опасный вид циклической нагрузки предотвращают с помощью демпферов (пружинных, маятниковых, гидравлических или фрикционных). Вибрации машин и агрегатов, являющиеся источниками знакопеременных нагрузок, устраняют или смягчают подвеской на виброизолирующих и виброгасящих амортизаторах.
Большинство современных устройств амортизации и виброзащиты представляют собой существенно нелинейные системы, работающие при значительных смещениях и нагрузках. Таковы амортизаторы транспортных механизмов, виброзащитные средства для оборудования и аппаратуры различного назначения и др. В системах активной и пассивной виброзащиты широко используют резинометаллические и пневматические амортизаторы, гидравлические демпферы и амортизаторы с регулируемыми параметрами.
Однако особенное внимание должно быть обращено на виброизоляцию обслуживающего персонала. Допустимый уровень вибрации устанавливается санитарными нормами и правилами. Снижение влияния вредных колебаний производится включением в конструкцию машин амортизаторов или демпферов. В некоторых конструкциях амортизаторов роль демпфера выполняет жидкость (масло, битум), сжатый воздух или сетчатые проволочные подушки.
Виброопоры, виброгасители и демпферы могут быть как цельнометаллические, так и силиконовые. Силиконовые демпферы имеют малые массу и габаритные размеры. Высококачественный силикон позволяет применять их в диапазоне рабочих температур от -54 до 150 °С.
Однако при более жестких условиях эксплуатации необходимо использовать цельнометаллические амортизаторы. Одним из основных достоинств таких амортизаторов является практически неограниченный срок эксплуатации и отсутствие необходимости их обслуживания.

Металлические демпферы используют в электронике для защиты:
• электронного оборудования
• навигационных и измерительных приборов
• приборных досок, панелей контроля, мониторов самолетов и вертолетов, судов, ж.д. транспора и наземных транспортных средств
• малогабаритного чувствительного к вибрациям стационарного оборудования, лабораторного и медицинского оборудования.
Преимущества цельнометаллических демпферов:
• низкий коэффициент усиления на резонансе (2.5…3.3)
• запас устойчивости при динамических нагрузках 5…10 от расчетной максимальной статической нагрузки
• способность воспринимать нагрузки по всем трем осям
• безотрывная конструкция
• высокие значения и широкий диапазон статических нагрузок
• коррозионная стойкость и стойкость к агрессивным средам
• широкий диапазон рабочих температур (от -90 до 400 °С)
• сохранение технических характеристик в течение всего времени и в любых условиях эксплуатации
• огромный ресурс работы (расчетный – 20…30 лет эксплуатации)
• отсутствие необходимости регламентных работ на протяжении всего срока эксплуатации
• малые амплитуды перемещения на резонансе (максимум ±1 мм).
Компанией Hutchinson выпускаются виброизоляционные опоры с различной резонансной частотой, как малогабаритные – для различного вида электронного и навигационного оборудования, так и крупногабаритные – для различных областей применения, имеющие широкий диапазон статических нагрузок и устойчивые к воздействию агрессивной среды.
Рассмотрим более подробно конструкции и рабочие характеристики цельнометаллических демпферов . Рабочим телом демпферов является металлическая подушка, изготовленная из нержавеющей CrNi стальной арматурной проволоки (рис. 1).

Рис. 1. Металлический демпфер с рабочим телом в виде металлической подушки в разрезе

Металлические подушки изготовлены из нержавеющей стальной CrNi арматурной проволоки и сохраняют свои характеристики в широком диапазоне температур (от –90 до 400 °C).
Вначале проволока плетется, затем ей придается нужная форма или гофр, а после скатывания в рулон она впрессовывается в требуемую форму.
Все это придает подушкам высокую виброизоляционные и демпфирующие свойства, обеспечивает широкий диапазон рабочих температур и устойчивость к воздействию агрессивной среды.
Металлические подушки любой формы (рис. 2), размеров и собственной резонансной частоты (10…50 Гц) могут поставляться отдельно. Они могут применяться самостоятельно в качестве виброизоляторов.

Рис. 2. Конструкции металлических подушек

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕМПФЕРЫ
С СОБСТВЕННОЙ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТОЙ ОТ 9 ГЦ

При изготовлении демпферов используют от одной до четырех металлических подушек (рис. 3). Чем больше количество подушек, тем ниже собственная частота демпфера. Однако, при увеличении числа подушек более 4-х уменьшение собственной частоты не достигается.
Демпферы V 318 D (рис. 4), V 318 и V 402 (рис. 5) могут использоваться при нагрузках на растяжение. Коническая форма металлических подушек позволяет им эффективно работать и при боковых нагрузках.

Рис. 3. Конструкция демпфера с несколькими металлическими подушками

Рис. 4. Демпфер V 318 D

Рис. 5. Демпферы V 318 (вверху) и V 402

ДЕМПФЕРЫ ДЛЯ МАЛЫХ  СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Демпферы для малых статических нагрузок V 164 и V 168 предназначены для работы при нагрузках от 5 до 250 кг (рис. 6).
Защищены от обрыва демпфируемого оборудования. Демпферы V164 могут применяться на мобильных установках, V 168 имеют собственную резонансную частоту 8…10 Гц, благодаря 3-м подушкам, расположенным друг над другом.

Рис. 6. Демпферы V 164 (вверху) и V 168

ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ ДЕМПФЕРЫ
К малогабаритным относятся демпферы серий М7000…7002, M71…73 и др. . Некоторые из таких демпферов показаны на рис. 7.
Основные характеристики малогабаритных
демпферов:
• коэффициент усиления на резонансе – 3…3.5
• величина демпфирования – 15…20%
• ресурс – 30 000 часов
• срок службы – 30 лет.
Рассмотрим для примера характеристики демпферов серии М7001.
Особенности конструкции:
• демпфер с ограничением хода оси
• цилиндрические пружины из пружинной проволоки
• демпфирующая подушка из CrNi-стальной арматурной проволоки
• корпус, крепежная крышка и дно из сатинированного алюминия
• пустотелая заклепка из никелированной латуни
• общий допуск ± 0.5 мм
• защитное покрытие: анодирование
• масса 0.04 кг.

Рис. 7. Цельнометаллические малогабаритные демпферы

Механические и динамические характеристики:
• демпфер с установленным направлением нагрузки
• отношение боковой жесткости к аксиальной (вертикальной) жесткости примерно 2,5
• частота резонанса при вертикальной нагрузке 7…11 Гц и 4.5…7 Гц при боковой (при амплитуде колебаний не более 0.35 мм)
• максимальная разрешенная амплитуда возбуждения ±0.4 мм
• коэффициент усиления ≤5
• перед механическим стопором сила соответствует длительному ускорению около 2g
• максимальное отклонение установленного оборудования ± 4 мм при предельной силе воздействия.
Область применения:
• защита электронных и механических деталей, сборочных единиц и устройств в транспортных самолетах и в прочно установленном оборудовании.
Допустимые величины нагрузки для различных модификаций демпфера приведены в таблице.

Допустимые величины нагрузки
на демпферы серии М7001

Более подробную информацию о демпферах можно получить в и на сайте компании Hatcinson http://www.stop-choc.de/ru/downloads-109.html.

ЛИТЕРАТУРА

1.http://www.stop-choc.de/download/53-1.Katalog.%20Celnometallicheskie%20dempfery.pdf.
2.http://www.stop-choc.de/download/56-4.Katalog.%20Celnometallicheskie%20podushki.pdf.
3. http://www.stop-choc.de/download/58-6.atalog.%20Malogabaritnye%20celnometallicheskie%20amortizatory.pdf.