ТАРЕЛЬЧАТЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

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 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 T-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 торцем 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 T-образного профиля.

Недостатком такого типа виброизоляторов является возможность блокирования тарельчатых упругих элементов в пакетах из колец T-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 тарельчатом виброизоляторе, содержащем каркас в виде верхней платформы для установки виброизолируемого объекта с юстировочной плитой, которая крепится к верхней платформе каркаса виброизолятора посредством крепежных элементов, нижнее основание служит для размещения ограничителей хода блока тарельчатых упругих элементов, которые соединяют верхнюю платформу с нижним основанием виброизолятора, имеющего отбойник буферного типа, причем основание каркаса виброизолятора, в части контакта с тарельчатыми упругими элементами, покрыто фрикционным материалом для демпфирования колебаний, а блок тарельчатых упругих элементов состоит из, по крайней мере, четырех тарельчатых пружин различной высоты и различного угла наклона к оси каркаса виброизолятора с резьбовым хвостовиком и гайкой, на которой закреплены тарельчатые пружины через простановочные кольца, при этом каждая из тарельчатых пружин имеет в основании горизонтальную кольцевую отбортовку, опирающуюся на нижнее основание, а ось виброизолятора жестко соединена с верхней платформой каркаса.

На чертеже изображен фронтальный разрез тарельчатого виброизолятора.

Тарельчатый виброизолятор содержит каркас 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 тарельчатых упругих элементов, которые соединяют верхнюю платформу 3 с нижним основанием 13 виброизолятора с отбойником 14 буферного типа. Нижнее основание 13 каркаса виброизолятора, в части контакта с тарельчатыми упругими элементами, покрыто фрикционным материалом для демпфирования колебаний.

Блок тарельчатых упругих элементов состоит из, по крайней мере, четырех тарельчатых пружин 5, 6, 7, 8 различной высоты и различного угла наклона к оси 9 каркаса виброизолятора с резьбовым хвостовиком 10 и гайкой 11, на которой закреплены тарельчатые пружины через простановочные кольца 12. Каждая из тарельчатых пружин 5, 6, 7, 8 имеют в основании горизонтальную кольцевую отбортовку, опирающуюся на нижнее основание 13 (например, внешняя тарельчатая пружины 8 имеет кольцевую отбортовку 15).

Ось 9 виброизолятора жестко соединена с верхней платформой 3 каркаса.

Простановочные кольца 12, расположенные на оси 9, жестко соединенной с верхней платформой 3 каркаса, которые фиксируют на стержне тарельчатые пружины 5, 6, 7, 8, выполнены из вибродемпфирующего материала, например полиуретана.

Возможен вариант, когда кольцевые отбортовки тарельчатых пружин 5, 6, 7, 8 (например отбортовка 15 для внешней тарельчатой пружины 8), со стороны, контактирующей с основанием 13, покрыты слоем фрикционного материала.

Виброизолятор работает следующим образом.

При приложении статической нагрузки на верхнюю платформу 3 каркаса, она опускается вниз, сжимая тарельчатые упругие элементами 5, 6, 7, 8, которые воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на основание 13, 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 внешней тарельчатой пружины 8.

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

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, цитируемые при патентном поиске

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. 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.