БЛОК УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕССОРНОГО ТИПА 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 средне-частотном 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 блоке упругих элементов рессорного типа, содержащем каркас в виде основания и верхней платформы для установки виброизолируемого объекта, к которой крепится посредством крепежных элементов, внешний пакет рессорных пружин, причем основание каркаса служит для размещения ограничителей хода рессорных пружин внешнего пакета, блок состоит из, по крайней мере, трех пакетов рессорных пружин различной высоты и различного угла наклона к оси каркаса, жестко соединенной с его верхней платформой, и на которой закреплены пакеты рессорных пружин через простановочные кольца, при этом внешний пакет рессорных пружин соединяет верхнюю платформу каркаса с нижним основанием каркаса, в центре которого установлен отбойник и буфер, которые служат для гашения ударов, а нижнее основание каркаса в части контакта со свободными концами внешнего пакета рессорных пружин покрыто фрикционным материалом для демпфирования колебаний, а каждый из пакетов рессорных пружин содержит в свою очередь, по крайней мере, три рессорных пружины одинаковой высоты и угла наклона к оси каркаса, расположенных по отношению друг к другу в плане под углом 120°.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез блока упругих элементов рессорного типа, 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.

Блок упругих элементов рессорного типа, содержащий каркас (фиг. 1) в виде основания 2 и верхней платформы 1 для установки виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), к которой крепится посредством крепежных элементов 4 внешний пакет рессорных пружин 8. Основание 2 каркаса служит для размещения ограничителей хода 16 и 17 рессорных пружин 8 внешнего пакета.

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

Внешний пакет рессорных пружин 8 соединяет верхнюю платформу 1 каркаса с нижним основанием 2 каркаса, в центре которого установлен отбойник 13 и буфер 14, которые служат для гашения ударов. Нижнее основание 2 каркаса в части контакта со свободными концами 15 внешнего пакета рессорных пружин 8 покрыто фрикционным материалом 3 для демпфирования колебаний.

Ось 9 каркаса жестко соединена с его верхней платформой 1.

Простановочные кольца 12, расположенные на оси 9, жестко соединенной с верхней платформой 1, которые фиксируют пакет из, по крайней мере, трех 5, 7, 8 рессорных пружин, выполнены из вибродемпфирующего материала, например полиуретана.

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

Возможен вариант, когда отбойник 13 и буфер 14, которые служат для гашения ударов и расположены в центре нижнего основания 2 каркаса, выполнены в виде пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда отбойник 13 и буфер 14, которые служат для гашения ударов и расположены в центре нижнего основания 2 каркаса, выполнены в виде пружин, заполненных вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).

Блок упругих элементов рессорного типа работает следующим образом.

При приложении статической нагрузки на верхнюю платформу 1 каркаса, она опускается вниз, сжимая пакеты 5, 7, 8 рессорных пружин, которые воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на основание 2, установленное на межэтажном перекрытии здания или шасси транспортного средства (на чертеже 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, 7, 8 рессорных пружин. Увеличивается демпфирование виброизолируемого объекта 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 3 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 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.