Результат интеллектуальной деятельности: РЕССОРНЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.

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 рессорном виброизоляторе, содержащем основание, стойку, упругие элементы рессорного типа, а также опорно-регулировочный и упорный узлы, причем на одном из концов основания жестко закреплен, перпендикулярно основанию, стержень с резьбовым концом, на котором устанавливается стойка, фиксирующая один из концов упругого элемента рессорного типа с основанием посредством скошенных опорных элементов и крышки, при этом угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°, а скошенные опорные элементы выполнены упругими с жесткостью, большей жесткости упругого элемента рессорного типа, а опорно-регулировочный узел для установки опорных узлов виброизолируемого объекта выполнен в виде жесткого сферического сегмента шарнирной опоры, установленного в калиброванное цилиндроконическое отверстие, выполненное на свободном конце упругого элемента, при этом сферический сегмент в верхней части жестко соединен с резьбовым стержнем для крепления к нему опорных узлов виброизолируемого объекта, а в нижней части - со стержнем с резьбовым концом, на котором закреплен упор, при этом зазор между стержнем и цилиндроконическим отверстием шарнирной опоры выполняется из расчета поворотных колебаний объекта с углом относительно оси стержня, лежащим в диапазоне от 10 до 30 градусов.

На фиг. 1 изображен общий вид рессорного виброизолятора, на фиг. 2 - разрез опорного узла.

Рессорный виброизолятор содержит основание 2, жестко связанную с ним упорную стойку со стержнем 3, упругий элемент рессорного типа 1 и опорно-регулировочный узел 11 для установки опорных узлов 12 виброизолируемого объекта. На одном из концов основания 2, перпендикулярно ему, жестко закреплен стержень 3 с резьбовым концом, фиксирующий один из концов упругого элемента 1 рессорного типа с основанием 2.

Фиксация упругого элемента 1 осуществляется посредством скошенных опорных элементов 5 и 6, имеющих в центральной части отверстия, равные диаметру стержня 3, а также посредством крышки 4 с центральным отверстием для стержня с резьбовым свободным концом, на который навернута гайка для затяжки ее на упорной стойке. Угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°. Скошенные опорные элементы 5 и 6 могут быть выполнены упругими с жесткостью, большей жесткости упругого элемента 1 рессорного типа.

Опорно-регулировочный узел 11 для установки опорных узлов 12 объекта представляет собой шарнирную опору, которая выполнена в виде жесткого сферического сегмента 7, установленного в калиброванное цилиндро-коническое отверстие 13, выполненное на свободном конце упругого элемента 1 рессорного типа. Сферический сегмент 7 шарнирной опоры в верхней части жестко соединен с резьбовым стержнем 8 для крепления к нему опорных узлов 12 виброизолируемого объекта, а в нижней части - со стержнем 9 с резьбовым концом, на котором закреплен упор 10. Зазор 14 между стержнем 9 и цилиндроконическим отверстием 13 выполняется из расчета поворотных колебаний объекта 12 с углом относительно оси стержня 9, лежащего в диапазоне от 10 до 30 градусов.

Для надежности работы шарнирной опоры выполняют следующие технологические операции: закаливание и шлифование опорных конических и сферических поверхностей.

Для надежности работы системы виброзащиты на основании 2, вдоль него, укреплены ребра жесткости в виде двух укосин 15, причем уклон укосин направлен в сторону от упорной стойки со стержнем 3.

Каждая из укосин 15 выполнена состоящей из, по крайней мере, трех слоев: центральный слой выполнен из металла требуемой жесткости, и два слоя по боковым поверхностям - из вибродемпфирующего материала (на чертеже не показано).

В качестве вибродемпфирующего материала укосин 15 используется материал из крошки твердых вибродемпфирующих материалов, залитой полиуретаном, или иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна.

Возможен вариант, когда сферический сегмент 7, установленный в калиброванное цилиндро-коническое отверстие 13, выполненное на свободном конце упругого элемента 1 рессорного типа, выполнен из фрикционного материала композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 28÷34%, - волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) 12÷19%, - графит 7÷18%, - модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15%, - баритовый концентрат 20÷35%, - тальк 1,5÷3,0%.

Это позволит обеспечить эффект демпфера «сухого трения», что в свою очередь снизит колебательную скорость при прохождении резонанса системы. Рессорный виброизолятор работает следующим образом.

При вынужденных колебаниях виброизолируемого объекта 12 возникает динамическая реакция, которая гасится упругим элементом 1 рессорного типа, который одновременно является направляющим устройством при вертикальных перемещениях объекта 12. Горизонтальная составляющая, возникающая при работе плоской рессоры, компенсируется в опорно-регулировочном узле 11 за счет работы шарнирной опоры со сферическим сегментом 7, обеспечивающим пространственную виброизоляцию. Кроме того, высокочастотная виброизоляция может осуществляться упругими скошенными элементами 5 и 6. Регулировка высоты объекта производится также за счет подбора углов скоса скошенных элементов 5 и 6, а также регулировочной гайкой в опорном узле. Предварительный натяг упругих скошенных элементов 5 и 6 создается гайкой, расположенной на резьбовом конце стержня 3. Укосины 15 выполнены состоящими из вибродемпфирующего материала, что позволяет исключить высокочастотные составляющие динамического воздействия на объект.

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. 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.