Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРОИЗОЛЯТОР С СЕТЧАТЫМ ДЕМПФЕРОМ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к пружинным виброизоляторам, применяемым для снижения вибраций.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является амортизатор по авторскому свидетельству СССР на изобретение №916805, кл. F16F 1/06, опубликовано 05.04.1982 (прототип), содержащий цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции при резонансе.

Это достигается тем, что в виброизоляторе с сетчатым демпфером, содержащим каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, предназначенный для высоконагруженных систем виброизоляции, каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин, опирающихся на верхние крышки соответственно левого и правого упругих элементов, горизонтальные пластины каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой, на которую через вибродемпфирующую прокладку и вертикальную стойку установлена платформа для виброизолируемого объекта, при этом левый упругий элемент выполнен в виде шайбового сетчатого упругого элемента, который содержит основание, упругий сетчатый элемент и шайбы, взаимодействующие со втулками, основание выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями, основной сетчатый упругий элемент, нижней частью опирается на основание и фиксируется нижней шайбой, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируется верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой, жестко соединенной с основанием, а между нижним торцем поршня и днищем гильзы расположен упругий элемент, упругий элемент между нижним торцем поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, или сетчатым, с параметрами сетчатой структуры как у основного упругого сетчатого элемента, а правый упругий элемент выполнен в виде вибродемпфирующей пружины, содержащей корпус, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент, обладающий высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадают с осью витков корпуса, при этом центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу, расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.

На чертеже изображен общий вид виброизолятора с сетчатым демпфером.

Виброизолятор с сетчатым демпфером содержит каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, предназначенный для высоконагруженных систем виброизоляции. Каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин 3 и 6, опирающихся соответственно на левый 1 и правый 2 (в плоскости чертежа) упругие элементы. Горизонтальные пластины 3 и 6 каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами 4 и 5, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой 7, на которую через вибродемпфирующую прокладку 8 и вертикальную стойку 9 установлена платформа 10 для виброизолируемого объекта (на чертеже не показан).

Левый упругий элемент 1 (см. в плоскости чертежа слева) выполнен в виде шайбового сетчатого упругого элемента, который содержит основание 11 в виде пластины с крепежными отверстиями 12, основной сетчатый упругий элемент 17, нижней частью опирающийся на основание 11, и фиксируемый нижней шайбой 16, жестко соединенной с основанием 11, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 15, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем 14, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой 13, жестко соединенной с основанием 11. Между нижним торцем 18 поршня 14 и днищем 19 гильзы 13 расположен упругий элемент 20, например из полиуретана.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 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. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.

Основной упругий сетчатый элемент 17 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда упругий элемент 20, расположенный между нижним торцем 18 поршня 14 и днищем 19 гильзы 13 выполнен сетчатым, с такими же параметрами сетчатой структуры как у основного упругого сетчатого элемента 17.

Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы, выполнен сетчатым, причем плотность сетчатой структуры в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры основного упругого сетчатого элемента.

Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Шайбовый сетчатый упругий элемент работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 15, упругий сетчатый элемент 17 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.

Левый упругий элемент 1 и правый упругий элемент 2 установлены соответственно на вибродемпфирующие пластины 21 и 22.

Правый упругий элемент 2 (см. в плоскости чертежа справа) выполнен в виде вибродемпфирующей пружины, содержащей корпус 23, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка 25, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент 24, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 23, дополнительной упругой стальной трубки 25 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 24 и 26, а их оси совпадает с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 23, расположен винтовой упругий стержень 27, который может быть выполнен также как корпус и дополнительные упругие стальные трубки полым, как показано на чертеже, либо сплошным (на чертеже не показано). Фрикционные элементы 24 и 26 могут быть выполнены трубчатыми как показано на чертеже, при этом иметь либо сплошную структуру, например из полиэтилена, как элемент 26, либо комбинированную, как элемент 24, например из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 27, выполнен в виде винтовой пружины с шагом, меньшим на 5:10% шага винтовой линии корпуса 23, для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 24 и 26.

Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.

Виброизолятор с сетчатым демпфером работает следующим образом.

При малых амплитудах колебаний, когда большое затухание нежелательно, рассеиваемая энергия за счет сухого трения между стальной трубкой и фрикционным элементом будет невелика. При больших амплитудах колебаний, особенно при резонансах, демпфирование увеличивается из-за относительного перемещения стальных трубок и фрикционного элемента, что обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х, У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе.