Результат интеллектуальной деятельности: РАВНОЧАСТОТНЫЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ КОЧЕТОВА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА

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

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

Однако нагрузочная способность на элемент тарельчатого типа невысока.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [4, 5] с маятниковым подвесом, в которых используется пакет упругих тарельчатых элементов, состоящий из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом каждый блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.

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 с кольцевыми тарельчатыми пружинами [6], содержащий корпус в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде, по крайней мере, двух тарельчатых кольцевых пружин, каждая из которых состоит из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закреплена в корпусе через упругие втулки из эластомера, установленные между основанием, нижними кольцами пружин и крышкой.

Известен тарельчатый виброизолятор [7], содержащий корпус, включающий основание с крышкой и размещенный в нем пакет тарельчатых упругих элементов, который состоит из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов, внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой, один конец которой жестко закреплен в основании, а другой взаимодействует с внутренней поверхностью крышки, выполненной в виде перевернутого стакана, торцевая часть которой взаимодействует с тарельчатыми упругими элементами, причем между торцом втулки и днищем крышки имеется зазор.

Недостатком такого типа виброизоляторов является «прощелкивание» упругих элементов в обратную сторону, т.е. прохождение при определенной нагрузке через нулевую жесткость, что несколько снижает эффективность виброзащиты.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [8, 9], состоящих из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.

Недостатком такого типа виброизоляторов является возможность блокирования тарельчатых упругих элементов в пакетах из колец Т-образного профиля, что несколько может изменить их общую жесткость, а следовательно, и эффективность виброзащиты.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является упругий элемент тарельчатого типа по патенту РФ №2285836 F16F 1/32, от 20.10.2006 г. [10] (прототип), содержащий тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на поверхности которой выполнено, в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя или тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям.

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 равночастотном упругом элементе кольцевого типа, содержащем два упругих коаксиально расположенных кольца: внешнее и внутреннее, которые жестко соединены между собой посредством плоских упругих элементов, упругие, коаксиально расположенных кольца, внешнее и внутреннее соединены между собой посредством шести плоских упругих элементов с образованием выемок между ними, причем четыре упругих элемента расположены попарно симметрично относительно горизонтальной оси внешнего и внутреннего колец и имеют трапецеидальную форму, а два упругих элемента радиально расположены по вертикальной оси, и имеют прямоугольную форму, причем ширина прямоугольника этих элементов равна ширине верхнего основания трапеций четырех упругих элементов.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез равночастотного упругого элемента кольцевого типа, на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1.

Равночастотный упругий элемент кольцевого типа содержит два упругих коаксиально расположенных кольца: внешнее 1 (нижнее, большего диаметра) и внутреннее 2 (верхнее, меньшего диаметра), которые жестко соединены между собой посредством шести плоских упругих элементов 3, 4, 5, 6, 7, 8 с образованием выемок 10, 11, 12, 13, 14, 15 между ними. Внутреннее кольцо 2 имеет центральное отверстие 9 для крепления виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), а внешнее 1 устанавливается на основание (на чертеже не показано), которое требуется защищать от вибрации и ударов. Причем четыре упругих элемента 3, 4, 5, 6 расположены попарно симметрично относительно горизонтальной оси (фиг. 2 - вид сверху) внешнего 1 и внутреннего 2 колец и имеют трапецеидальную форму, а два упругих элемента 7, 8 радиально расположены по вертикальной оси и имеют прямоугольную форму, причем ширина прямоугольника этих элементов равна ширине верхнего основания трапеций четыре упругих элемента 3, 4, 5, 6.

К нижней части внешнего упругого кольца 1 прикреплены три промежуточных вибро-демпфирующих слоя (на чертеже не показано): 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.

Возможен вариант, когда к нижней поверхности внешнего кольца 1 присоединено дополнительное кольцо 16 из фрикционного материала, размещенное в нижней части стакана 17 с боковым зазором, равным величине горизонтального смещения внешнего кольца 1 при максимальной вибрационной нагрузке.

Равночастотный упругий элемент кольцевого типа работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного через отверстие 9 на внутреннее кольцо 2, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. Кроме того, обеспечивается равночастотность системы виброзащиты, так как при нагружении сначала происходит осадка прямоугольных упругих элементов 7, 8, а затем вступают в работу упругие элементы 3, 4, 5, 6 трапецеидальной формы.

Источники информации

1. Кочетов О.С., Сажин B.C. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с.: стр. 197, рис. 5.65.

2. Кочетов О.С. Методика расчета тарельчатых виброизоляторов для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2000, №4. С. 98…104.

3. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр. 32-37.

4. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Тарельчатый виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279580. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор тарельчатый с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2287727. Опубликовано 20.11.06. Бюллетень изобретений №32.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор Кочетовых с кольцевыми тарельчатыми пружинами // Патент на изобретение №2285834. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Тарельчатый виброизолятор Кочетовых // Патент на изобретение №2285835. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетова тарельчатого типа // Патент на изобретение №2293228. Опубликовано 10.02.07. Бюллетень изобретений №4.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285838. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Упругий элемент тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285836. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.