Результат интеллектуальной деятельности: УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ КОЧЕТОВА С СЕТЧАТЫМ ДЕМПФЕРОМ

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов.

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

Известны виброизоляторы сетчатые маятникового типа [5, 6], содержащие корпус, упругий элемент, маятниковый подвес, на основании установлены две коаксиально расположенные втулки, между которыми находится упругий сетчатый элемент втулочного типа, причем внешняя втулка по высоте больше внутренней на толщину нажимной шайбы, на которую опирается гайка маятникового подвеса.

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 виброизолятор шайбовый сетчатый [7], содержащий основание, упругие элементы, защитные втулки и нажимные шайбы, в отверстии основания размещен внутренний упругий сетчатый элемент, внутренняя поверхность которого контактирует с ограничительной втулкой, охватывающей цилиндрическую поверхность крепежного элемента, а с внутренним упругим сетчатым элементом взаимодействуют внешние упругие сетчатые элементы, поджимаемые к внутреннему элементу с помощью нажимных шайб, причем отношение наружного диаметра D внешнего упругого сетчатого элемента к его внутреннему диаметру d находится в оптимальном интервале величин D/d=3,0…3,6.

Недостатком этого виброизолятора является его сравнительно высокая жесткость, что при пространственном нагружении является причиной невысокой эффективности.

Известны сетчатые виброизоляторы [8, 9, 10], содержащие соответственно три, пять и шесть параллельно установленных сетчатых упругих элементов, расположенных между верхней крышкой и основанием, причем каждый из упругих элементов выполнен в виде параллельно установленных пружинного элемента, соединенного с верхней и нижней нажимными шайбами, и упругого элемента в виде соосно расположенной втулки из объемного сетчатого переплетения, размещенного внутри пружинного элемента между нажимными шайбами, причем крепление упругих элементов к крышке и основанию осуществляется посредством соосно расположенных винтов к верхней и нижней нажимным шайбам, а для крепления основания к платформе предусмотрены установочные отверстия, а на крышке закреплен пластмассовый кожух.

Недостатком известных виброизоляторов является их сравнительно невысокая способность демпфировать резонансные колебания.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сетчатый виброизолятор по патенту РФ №2285839 [11] (прототип), содержащий корпус, упругие элементы, нажимные шайбы, упругие элементы выполнены из параллельно установленных пружинного элемента, соединенного с верхней и нижней нажимными шайбами, и упругого элемента из объемного сетчатого переплетения, размещенного внутри пружинного элемента между нажимными шайбами и выполненного в виде соосно расположенной втулки, причем отношение наружного диаметра D упругого сетчатого элемента к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D/h=0,73…1,05.

Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за сравнительно невысокой степени демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в упругом элементе с сетчатым демпфером, содержащем корпус, выполненный в виде верхней и нижней нажимных шайб с буртиками и резьбовыми отверстиями, между которыми закреплена цилиндрическая винтовая пружина, при этом нажимные шайбы выполнены с винтовой нарезкой, в которую входят витки пружины, поджимаемые плоскими шайбами через винты, а внутри пружины, соосно и коаксиально ей, размещен сетчатый демпфер, выполненный в виде цилиндрической втулки из объемного сетчатого переплетения и размещенного внутри нее демпферного устройства, причем отношение наружного диаметра D сетчатого демпфера к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D₁ h=0,73…1,05, а отношение среднего диаметра D₁ пружинного элемента к диаметру его проволоки d находится в оптимальном интервале величин D₁/d=6,5…13,6, а отношение наружного диаметра корпуса С к его высоте А находится в оптимальном интервале величин С/А=0,68…0,88, при этом плотность сетчатой структуры упругих сетчатых элементов находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, при этом материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм, демпферное устройство состоит из гильзы, выполненной из жесткого упруго-демпфирующего материала, например типа «Агат», в центрально части которой, по ее внутреннему диаметру закреплено профильное демпфирующее кольцо, выполненное из эластомера, например литьевого полиуретана, причем кольцо имеет профиль сечения в виде двух оппозитно расположенных поверхностей усеченного конуса, сходящихся в центральной части кольца своими основаниями меньшего диаметра, а над поверхностями больших оснований конических поверхностей кольца расположены диски, закрепленные посредством штоков в резьбовых отверстиях соответственно верхней и нижней нажимных шайб.

На чертеже представлен упругий элемент с сетчатым демпфером.

Упругий элемент с сетчатым демпфером содержит корпус, выполненный в виде верхней и нижней нажимных шайб 1 и 7 с буртиками 5 и резьбовыми отверстиями 6, между которыми закреплена цилиндрическая винтовая пружина 4. Нажимные шайбы 1 и 7 выполнены с винтовой нарезкой, в которую входят витки пружины, поджимаемые плоскими шайбами 2 и 8 через винты 9. Внутри пружины 4, соосно и коаксиально ей, размещен сетчатый демпфер 3, выполненный в виде цилиндрической втулки из объемного сетчатого переплетения и размещенного внутри нее демпферного устройства 10 сухого трения, регулирующего коэффициент трения в зависимости от прикладываемой вибрационной нагрузки.

Демпферное устройство 10 состоит из гильзы 11, выполненной из жесткого упруго-демпфирующего материала, например типа «Агат», в центрально части которой, по ее внутреннему диаметру закреплено профильное демпфирующее кольцо 14, выполненное из эластомера, например литьевого полиуретана. Кольцо 14 имеет профиль сечения в виде двух оппозитно расположенных поверхностей усеченного конуса, сходящихся в центральной части кольца 14 своими основаниями меньшего диаметра. Над поверхностями больших оснований конических поверхностей кольца 14 расположены диски 12 и 13, закрепленные посредством штоков 15 и 16 в резьбовых отверстиях 6 соответственно верхней и нижней нажимных шайб 1 и 7.

Сетчатый демпфер 3 имеет одинаковую высоту h с частью цилиндрической винтовой пружины 4, расположенной между нажимными шайбами 1 и 7, причем отношение наружного диаметра D сетчатого демпфера 3 к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D/h-0,73…1,05.

Плотность сетчатой структуры упругих сетчатых элементов, выполненных из объемного сетчатого переплетения, 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.

Отношение среднего диаметра D₁ пружинного элемента к диаметру его проволоки d находится в оптимальном интервале величин D₁/d=6,5…13,6. Отношение наружного диаметра корпуса С к его высоте А находится в оптимальном интервале величин С/А=0,68…0,88.

Упругий элемент с сетчатым демпфером работает следующим образом. При колебаниях виброизолируемого объекта, который крепится на одной из нажимных шайб 1 и 7 (на чертеже не показано), цилиндрическая винтовая пружина 4 и сетчатый демпфер 3 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. Варьируя плотностью сетчатой структуры сетчатого демпфера 3, можно осуществлять в определенных пределах настройку резонансной частоты виброизолятора. Размещенное внутри него демпферное устройство 10 сухого трения, позволяющее регулировать коэффициент трения в зависимости от прикладываемой вибрационной нагрузки, повышает эффективность виброизоляции в резонансном режиме за счет комплексного демпфирования, которое осуществляется за счет наличия объемных поверхностей трения втулок, выполненных из объемного сетчатого переплетения, упруго-демпфирующего материала, например литьевого полиуретана, а также позволяет гасить ударные нагрузки на систему виброзащиты.

Упругий элемент с сетчатым демпфером является универсальным амортизирующим устройством, позволяющим работать как в режиме силовой виброизоляции, так и кинематической, а также в виброударном режиме.

Источники библиографии

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.286, рис.П.Y.8 (и).

2. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево», 2003. - 191 с.: стр.60, рис.3.2.

3. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Синев А.В., Ходакова Т.Д. Расчет на ПЭВМ систем виброизоляции оборудования, установленного на нежестком основании // Безопасность жизнедеятельности. - 2002, №12, стр.22-28.

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. Виброизолятор сетчатый маятникового типа // Патент на изобретение №2285841. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор сетчатый маятниковый // Патент на изобретение №2285842. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор шайбовый сетчатый // Патент на изобретение №2288388. Опубликовано 27.11.06. Бюллетень изобретений №33.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Львов Г.В., Львова Н.А., Львова Ю.Г., Куличенко А.В., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор // Патент на изобретение №2285840. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетовых // Патент на изобретение №2288385. Опубликовано 27.11.06. Бюллетень изобретений №33.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетова // Патент на изобретение №2288386. Опубликовано 27.11.06. Бюллетень изобретений №33.

11. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Львов Г.В., Львова Н.А., Львова Ю.Г., Куличенко А.В., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор пружинный сетчатый // Патент на изобретение №2285839. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.