Результат интеллектуальной деятельности: РЕССОРНЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР КОЧЕТОВА

Виброизолятор относится к средствам защиты человека-оператора от вредного влияния вибрации и может быть использован в различного рода машинах и механизмах, в частности в станкостроительной промышленности, текстильной и легкой промышленности, сельском хозяйстве, в приборостроении, в транспортном машиностроении.

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

Однако для снижения низкочастотных колебаний требуется существенный динамический ход рессорных упругих элементов, что трудно осуществить при сохранении габаритов виброизолирующих систем.

Известно применение рессорных виброизоляторов [5, 6], содержащих основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, на одном из концов основания жестко закреплен опорный узел, состоящий из верхней и нижней пластин, жестко крепящих между собой конец рессоры, на свободном конце которой устанавливается фиксирующий элемент с двумя листовыми арочными упругими элементами, а между основанием и рессорой размещен дополнительный упругий элемент из эластомера.

Недостатком такого типа виброизоляторов является их небольшой габарит по высоте, так как они относятся к категории опорных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте ограничены, а следовательно, их собственная частота колебаний лежит в среднечастотном диапазоне.

Известны рессорные равночастотные виброизоляторы [7, 8], содержащие основание, стойку, упругий элемент рессорного типа и опорный узел, а упругий элемент рессорного типа выполнен переменного сечения в плоскости, параллельной основанию, причем площадь сечения увеличивается от опорного узла, на котором крепится виброизолируемый объект к стойке, в которой жестко фиксируется другой конец упругого элемента.

Недостатком такого типа виброизоляторов является сравнительно невысокая надежность в резонансном режиме из-за износа демпфера сухого трения, что несколько снижает эффективность виброзащиты.

Известен виброизолятор равночастотный рессорного типа [9], содержащий упругие элементы в виде плоских пружин, при этом одни из концов плоских пружин закреплены между двумя пластинами, расположенными в верхней части виброизолятора, на которых закреплена коническая винтовая пружина, а другие концы соединены с помощью кольцевого отгиба на плоских пружинах с фрикционными башмаками, выполненными в виде П-образных стоек, жестко связанных с основанием башмаков.

Недостатком такого типа виброизоляторов является большая стоимость системы виброзащиты, которая не всегда оправдана из-за их невысокой надежности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор рессорного типа по патенту РФ №2269700 [10] (прототип), содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, а на одном из концов основания жестко закреплен перпендикулярно основанию стержень с резьбовым концом, на котором устанавливается стойка, фиксирующая упругий элемент рессорного типа посредством скошенных опорных элементов и крышки, причем угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°.

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

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем каркас из верхней платформы для установки виброизолируемого объекта и нижнего основания, между которыми установлен упругий элемент, на нижнем основании каркаса размещены ограничители хода блока упругих элементов рессорного типа с пространственной ориентацией входящих в него пакетов рессорных пружин, которые соединяют верхнюю платформу с нижним основанием и отбойник буферного типа, а часть нижнего основания, контактирующая со свободными концами рессорных пружин блока упругих элементов рессорного типа, покрыта фрикционным материалом для демпфирования колебаний, при этом блок упругих элементов рессорного типа состоит из, по крайней мере, четырех пакетов рессорных пружин различной высоты и различного угла наклона к оси каркаса виброизолятора с резьбовым хвостовиком и гайкой, на которой закреплены пакеты через простановочные кольца, причем ось каркаса виброизолятора жестко соединена с верхней платформой каркаса, а каждый из пакетов рессорных пружин содержит в свою очередь, по крайней мере, три рессорные пружины одинаковой высоты и угла наклона к оси каркаса виброизолятора, расположенные по отношению друг к другу в плане под углом 120°.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез рессорного виброизолятора, на фиг. 2 изображена схема расположения рессорных пружин в пакетах упругих элементов рессорного типа, на фиг. 3 - профиль одной из рессорных пружин в пакете, на фиг. 4 - Вид А фиг. 3.

Рессорный виброизолятор содержит каркас (фиг. 1) в виде верхней платформы 3 для установки виброизолируемого объекта 1 с юстировочной плитой 2, которая крепится к верхней платформе 3 каркаса виброизолятора посредством крепежных элементов 4, и нижнего основания 13 виброизолятора для размещения ограничителей хода 16 и 17 блока упругих элементов рессорного типа с пространственной ориентацией входящих в него пакетов рессорных пружин, которые соединяют верхнюю платформу 3 с нижним основанием 13 виброизолятора с отбойником 14 буферного типа. Нижнее основание 13 каркаса виброизолятора в части контакта со свободными концами 15 рессорных пружин покрыто фрикционным материалом для демпфирования колебаний.

Блок упругих элементов рессорного типа состоит из, по крайней мере, четырех пакетов 5, 6, 7, 8 рессорных пружин (фиг. 3, 4) различной высоты и различного угла наклона к оси 9 каркаса виброизолятора с резьбовым хвостовиком 10 и гайкой 11, на которой закреплены пакеты через простановочные кольца 12. Ось 9 виброизолятора жестко соединена с верхней платформой 3 каркаса.

К свободному концу оси 9 виброизолятора жестко закреплена буферная пружина 18, для взаимодействия с отбойником 14 буферного типа для предохранения поломки пакетов 5, 6, 7, 8 рессорных пружин, в случае превышения допустимой динамической нагрузки.

Каждый из пакетов 5, 6, 7, 8 рессорных пружин содержит в свою очередь, по крайней мере, три рессорные пружины одинаковой высоты и угла наклона к оси 9 виброизолятора, расположенные по отношению друг к другу в плане (фиг. 2) под углом 120°.

Возможен вариант, когда витки буферной пружины 18, жестко закрепленной к свободному концу оси виброизолятора, покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, а отбойник 14 буферного типа выполнен комбинированным, состоящим из трех вибродемпфирующих слоев: первый слой - из дисперсного упруго-демпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, второй слой - из вязаных упругих синтетических нитей, причем размер ячеек, вязаных из упругих синтетических нитей, на 10÷15% меньше размеров фракций крошки вибродемпфирующих материалов; и третий слой - из сплошного демпфирующего материала, в котором может быть использована губчатая резина, иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал.

Рессорный виброизолятор работает следующим образом.

При приложении статической нагрузки на верхнюю платформу 3 каркаса, при смене виброизолируемого объекта 1, например, имеющего большую массу, верхняя платформа 3 опускается вниз, сжимая пакеты 5, 6, 7, 8 рессорных пружин, которая воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на основание 13, установленное на межэтажном перекрытии здания или шасси транспортного средства (не показано). Нелинейное демпфирование в системе осуществляется за счет наличия ограничителей хода 16 и 17 блока упругих элементов рессорного типа с пространственной ориентацией входящих в него пакетов рессорных пружин.

При приложении динамической нагрузки со стороны объекта, например работающего оборудования, вибрация гасится блоком упругих элементов рессорного типа, жесткость которых рассчитывается на работу сложной системы «перекрытие-упругие элементы-объект» в зарезонансном режиме, при этом обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов за счет пакетов 5,6,7,8 рессорных пружин. Увеличивается демпфирование виброизолируемого объекта 1 на высоких частотах за счет сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе на резонансе. Эффект сухого трения реализуется свободными концами 15 рессорных пружин, которые скользят в динамических режимах по фрикционному покрытию нижнего основания 13 каркаса.

Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано для защиты как оборудования, так и оператора, при простоте в обслуживании и надежности конструкции в эксплуатации.

Источники информации:

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. 196, рис. 5.64.

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. Кочетов О.С. Методика расчета виброизоляторов рессорного типа для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2002, №2. С. 103…107.

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 рессорный // Патент на изобретение №2267038. Опубликовано 27.12.05. Бюллетень изобретений №36.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Пространственный рессорный виброизолятор // Патент на изобретение №2276295. Опубликовано 10.05.06. Бюллетень изобретений №13.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор рессорный равночастотный //Патент на изобретение №2267039. Опубликовано 27.12.05. Бюллетень изобретений №36.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Рессорный виброизолятор // Патент на изобретение №2282073. Опубликовано 20.08.06. Бюллетень изобретений №23.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор равночастотный рессорного типа // Патент на изобретение №2299370. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №14.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор рессорного типа // Патент на изобретение №2269700. Опубликовано 10.02.06. Бюллетень изобретений №4.