Результат интеллектуальной деятельности: РЕЗИНОВЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе приборов и аппаратуры.

Известно применение резиновых упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3, 4]. Расчеты показывают высокую эффективность резиновых упругих элементов при их относительно небольших габаритах, при этом испытания в реальных фабричных условиях подтверждают их эффективность при высокой надежности и простоте обслуживания.

Однако нагрузочная способность на резиновые элементы невысока. Известен виброизолятор резиновый [5], содержащий корпус, который выполнен в виде вертикальной стойки с фиксирующими пластинами, один конец которой шарнирно закреплен в нижней пластине, а другой - в верхней пластине, установленной на резиновом упругом элементе, контактирующим с виброизолируемым объектом.

Недостатком такого типа виброизоляторов с опорным стержнем является сравнительно невысокая устойчивость объекта при горизонтально действующих нагрузках, при высокой эффективности в этом же направлении.

Известен резиновый виброизолятор с маятниковым подвесом [6], содержащий резиновый упругий элемент, взаимодействующий с основанием корпуса и маятниковым подвесом, который выполнен в виде резьбовой шпильки, соединенной одним концом с опорным рычагом для крепления виброизолируемого объекта, а другим - с упорной шайбой и гайкой, а основание корпуса выполнено в виде короба прямоугольного сечения, состоящего из верхней и нижней пластин, скрепленных по трем сторонам боковыми ребрами.

Недостатком такого типа виброизоляторов с маятниковым подвесом является их большой габарит по высоте, так как они относятся к категории подвесных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте не ограничены, а для опорных систем виброзащиты требуются сравнительно небольшие габариты по высоте.

Известен резиновый виброизолятор [7], содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, корпус выполнен U-образной формы в виде двух оппозитно расположенных боковых фланцев, связанных с основанием, имеющим форму, конгруэнтную форме опорных поверхностей эластомера, состоящего из двух оппозитно расположенных элементов, причем в верхней части поверхности элементов эластомера соединены пластиной с элементом крепления объекта в виде резьбового отверстия, а в нижней - основанием, а боковые фланцы корпуса жестко связаны с одной из боковых поверхностей каждого элемента эластомера.

Недостатком такого типа виброизоляторов является их сравнительно невысокая жесткость при нагружении в плоскостях, параллельных его основанию.

Известен виброизолятор резиновый для технологического оборудования [8], содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде опорных элементов, содержащих шайбы, болты и гайки, расположенные соосно и оппозитно упругому элементу в его верхней и нижней части, и выполнен в виде оболочки из эластомера, состоящей из плоских установочных поверхностей, на которых закреплены опорные элементы, а также цилиндрической поверхности, расположенной в центральном перпендикулярном сечении относительно осей опорных элементов, и конических поверхностей, расположенных между установочными поверхностями и цилиндрической поверхностью, и связанных с ними в единую оболочку.

Недостатком этого виброизолятора является его сравнительно невысокая жесткость при пространственном нагружении из-за отсутствия дополнительных ребер жесткости в оболочке.

Известен виброизолятор резиновый для технологического оборудования [9], содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде основания, к которому присоединена крышка, а виброизолируемое оборудование устанавливается на втулку с буртиком, упругий элемент из эластомера расположен между внутренней поверхностью крышки и внешней поверхностью втулки, с центральным отверстием и буртиком, причем конический поясок упругого элемента охватывает внешнюю поверхность втулки, а в нижней части упругий элемент имеет выемку конической формы, диаметр нижнего основание которого равен диаметру центрального отверстия в основании, а толщина слоя эластомера над выемкой и под буртиком составляет 10%-20% от высоты упругого элемента.

Недостатком известного виброизолятора является его сравнительно невысокая жесткость оболочки из эластомера.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2302566 [10] (прототип), содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде втулки, опирающейся на верхний торец упругого элемента, и кольца, связывающего посредством периферийной выточки корпус с основанием, а профиль боковых поверхностей эластомера выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях.

Недостатком прототипа устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в резиновом виброизоляторе, содержащем корпус, выполненный в виде втулки с отверстием, опирающейся на верхний торец упругого элемента из эластомера, например резины, при этом на втулке выполнен буртик для связи с эластомером, а нижняя часть корпуса состоит из кольца с буртиком для связи с эластомером, причем профили боковых поверхностей - внутренней полости и наружной оболочки из эластомера - выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, а кольцо, связанное с эластомером, имеет на внешней поверхности проточку, посредством которой оно фиксируется на опорном кольце винтами, а для крепления верхней части виброизолятора к нижней служит опорное кольцо, нижняя часть виброизолятора содержит основание и крышку, между которыми расположен упругий элемент из резины, а крышка соединена винтами с верхней частью через дополнительный вибродемпфирующий слой, при этом в упругом элементе из резины размещен элемент «сухого трения», выполненный в виде поршня, соединенного с крышкой и охватываемого соосно расположенной гильзой, жестко соединенной с основанием, а между нижним торцом поршня и днищем гильзы расположен сетчатый упругий элемент.

На чертеже представлен фронтальный разрез резинового виброизолятора.

Резиновый виброизолятор содержит корпус, выполненный в виде втулки 1 с отверстием 2, опирающийся на верхний торец упругого элемента 4 из эластомера, например резины. На втулке 1 выполнен буртик 3 для связи с эластомером 4. Нижняя часть корпуса состоит из кольца 5 с буртиком 6 для связи с эластомером 4. Профили боковых поверхностей: внутренней полости 8 и наружной оболочки 9 из эластомера выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях. Кольцо 5, связанное с эластомером 4, имеет на внешней поверхности проточку, посредством которой оно фиксируется на опорном кольце 7 винтами 18.

Опорное кольцо 7 предназначено для крепления верхней части виброизолятора из эластомера 4 с нижней частью виброизолятора.

Нижняя часть виброизолятора содержит основание 10 с кольцевым буртиком 11, упругий элемент 13 из эластомера, например полиуретана (или резины), нижней частью опирающийся на основание 10, и фиксируемый буртиком 11, а верхней частью упирающийся в крышку 12, соединенную винтами 19 через дополнительный вибродемпфирующий слой 17 с опорным кольцом 7.

Крышка 12 и основание 10 упругого элемента 13 из эластомера соединены между собой элементом «сухого трения», выполненного в виде поршня 14, соединенного с крышкой 12 и охватываемого соосно расположенной гильзой 15, жестко соединенной с основанием 10. Между нижним торцом поршня 14 и днищем гильзы 15 расположен сетчатый упругий элемент 16.

Дополнительный вибродемпфирующий слой 17, расположенный между опорным кольцом 7 верхней части виброизолятора и крышкой 12 нижней части виброизолятора, выполнен из иглопробивного материала типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 16 находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.

Резиновый виброизолятор работает следующим образом. При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан) упругий элемент 4 из эластомера (резины) воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий или борт летательного аппарата. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей 8 и 9 эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить системе виброзащиты равнопрочность и равночастотность при экономичном расходовании резины (эластомера). Кроме того, динамическая нагрузка передается через упругой элемент 13 из эластомера и дополнительный вибродемпфирующий слой 17 на крышку 12 и упругий элемент 13, который воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. Дополнительное демпфирование в системе виброзащиты осуществляется в элементе «сухого трения», выполненного в виде поршня 14 с гильзой 15, заполненной сетчатым упругим элементом 16, а также в дополнительном вибродемпфирующем слое 17.

Источники библиографии, цитируемые при патентном поиске

1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с. - стр.118, рис.5.2; стр.119, рис.5.4; стр.173, рис.5.57; стр.175, рис.5.59; стр.286, рис.П.У.8.

2. Кочетов О.С. Расчет резиновых виброизоляторов для пневматических ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2000, №3. С.77…83.

3. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2003. - 191 с. - стр.60, рис.3.3; стр.61, рис.3.4.

4. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр.32-37.

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Виброизолятор резиновый // Патент на изобретение №2277652. Опубликовано 10.06.06. Бюллетень изобретений №16.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е. Резиновый виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279585. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Резиновый виброизолятор Кочетова // Патент на изобретение №2301920. Опубликовано 27.06.07. Бюллетень изобретений №18.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Виброизолятор резиновый для технологического оборудования // Патент на изобретение №2303720. Опубликовано 27.07.07. Бюллетень изобретений №21.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Виброизолятор технологического оборудования // Патент на изобретение №2305806. Опубликовано 10.09.07. Бюллетень изобретений №25.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Резиновый виброизолятор // Патент на изобретение №2302566. Опубликовано 10.07.07. Бюллетень изобретений №19.