Результат интеллектуальной деятельности: СЕТЧАТЫЙ ЭЛЕМЕНТ ВИБРОИЗОЛЯТОРА

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

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

Известны виброизоляторы сетчатые маятникового типа [5, 6], содержащие корпус, упругий элемент, маятниковый подвес, на основании установлены две коаксиально расположенные втулки, между которыми находится упругий сетчатый элемент втулочного типа, причем внешняя втулка по высоте больше внутренней на толщину нажимной шайбы, на которую опирается гайка маятникового подвеса.

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 шайбовый сетчатый [7], содержащий основание, упругие элементы, защитные втулки и нажимные шайбы, в отверстии основания размещен внутренний упругий сетчатый элемент, внутренняя поверхность которого контактирует с ограничительной втулкой, охватывающей цилиндрическую поверхность крепежного элемента, а с внутренним упругим сетчатым элементом взаимодействуют внешние упругие сетчатые элементы, поджимаемые к внутреннему элементу с помощью нажимных шайб, причем отношение наружного диаметра D внешнего упругого сетчатого элемента к его внутреннему диаметру d находится в оптимальном интервале величин D/d=3,0…3,6.

Недостатком этого виброизолятора является его сравнительно высокая жесткость, что при пространственном нагружении является причиной невысокой эффективности.

Известны сетчатые виброизоляторы [8, 9, 10], содержащие соответственно три, пять и шесть параллельно установленных сетчатых упругих элементов, расположенных между верхней крышкой и основанием, причем каждый из упругих элементов выполнен в виде параллельно установленных пружинного элемента, соединенного с верхней и нижней нажимными шайбами, и упругого элемента в виде соосно расположенной втулки из объемного сетчатого переплетения, размещенного внутри пружинного элемента между нажимными шайбами.

Недостатком известных виброизоляторов является их сравнительно невысокая способность демпфировать резонансные колебания.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сетчатый виброизолятор по патенту РФ №2285839 [11] (прототип), содержащий корпус, упругие элементы, нажимные шайбы, упругие элементы выполнены из параллельно установленных пружинного элемента, соединенного с верхней и нижней нажимными шайбами, и упругого элемента из объемного сетчатого переплетения, размещенного внутри пружинного элемента между нажимными шайбами и выполненного в виде соосно расположенной втулки, причем отношение наружного диаметра D упругого сетчатого элемента к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D/h=0,73…1,05.

Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за сравнительно невысокой степени демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в сетчатом элементе виброизолятора, содержащем корпус, упругие элементы, нажимные шайбы, упругие элементы выполнены из параллельно установленных пружинного элемента, соединенного с верхней и нижней нажимными шайбами, и комбинированного упругодемпфирующего элемента из объемного сетчатого переплетения, размещенного внутри пружинного элемента между нажимными шайбами и выполненного в виде соосно расположенной втулки, а комбинированный упругодемпфирующий элемент, размещенный внутри пружинного элемента между нажимными шайбами, выполнен составным, в виде коаксиально и соосно расположенных внутренних втулок, а также центрального стержня, имеющих одинаковую высоту h, причем отношение наружного диаметра D комбинированного упругодемпфирующего элемента к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D/h=0,73…1,05, при этом втулка, ближайшая к периферийной части комбинированного упругодемпфирующего элемента, выполнена из упругодемпфирующего материала, например литьевого полиуретана, а внутри втулки установлена втулка, выполненная из объемного сетчатого переплетения, внутренняя поверхность которой контактирует с центральным стержнем, установленным напротив резьбовых отверстий для крепления виброизолируемого объекта и выполненным из упругодемпфирующего материала, например литьевого полиуретана.

На чертеже представлен сетчатый элемент виброизолятора.

Сетчатый элемент виброизолятора содержит упругие элементы 3 и 4, корпус, выполненный в виде нажимных шайб 1 и 7 с буртиками 5 и резьбовыми отверстиями 6 для крепления виброизолируемого объекта (не показано) и основания. Нажимные шайбы 1 и 7 выполнены с винтовой нарезкой, в которую входят витки пружинного элемента, поджимаемые плоскими шайбами 2 и 8 через винты 9. Упругие элементы выполнены из параллельно установленных пружинного элемента 4, соединенного с верхней 1 и нижней 7 нажимными шайбами, и соосного коаксиально расположенного с ним комбинированного упругодемпфирующего элемента 3, включающего объемное сетчатое переплетение и размещенного внутри пружинного элемента 4 между нажимными шайбами 1 и 7.

Комбинированный упругодемпфирующий элемент 3 выполнен составным в виде коаксиально и соосно расположенных внутренних втулок 10 и 11, а также центрального стержня 12, имеющих одинаковую высоту h, причем отношение наружного диаметра D комбинированного упругодемпфирующего элемента 3 к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D/h=0,73…1,05.

Втулка 10, ближайшая к периферийной части комбинированного упругодемпфирующего элемента 3, выполнена из упругодемпфирующего материала, например литьевого полиуретана. Внутри втулки 10 установлена втулка 11, выполненная из объемного сетчатого переплетения, внутренняя поверхность которой контактирует с центральным стержнем 12, установленным напротив резьбовых отверстий 6 для крепления виброизолируемого объекта и выполненным из упругодемпфирующего материала, например литьевого полиуретана.

Плотность сетчатой структуры упругих сетчатых элементов, выполненных из объемного сетчатого переплетения, находится в оптимальном интервале величин 1,2…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09… 0,15 мм.

Отношение среднего диаметра D₁ пружинного элемента к диаметру его проволоки d находится в оптимальном интервале величин D₁/d=6,5…13,6. Отношение наружного диаметра корпуса С к его высоте А находится в оптимальном интервале величин С/А=0,68…0,88.

Возможен вариант, когда центральный стержень 12 комбинированного упругодемпфирующего элемента 3 выполнен с полостью внутри, заполненной демпфирующей жидкостью (не показано).

Возможен вариант, когда центральный стержень 12 комбинированного упругодемпфирующего элемента 3 выполнен с полостью внутри, заполненной крошкой из спеченного фрикционного материала на основе меди, содержащей цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное (не показано).

Сетчатый элемент виброизолятора работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта комбинированный упругодемпфирующий элемент 3 и пружинный элемент 4 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. Варьируя плотностью сетчатой структуры элемента 3, можно осуществлять в определенных пределах настройку резонансной частоты виброизолятора. Комбинированный упругодемпфирующий элемент 3 повышает эффективность виброизоляции в резонансном режиме за счет комплексного демпфирования, которое осуществляется за счет наличия объемных поверхностей трения втулок, выполненных из объемного сетчатого переплетения, упругодемпфирующего материала, например литьевого полиуретана. Если центральный стержень 12 комбинированного упругодемпфирующего элемента 3 выполнен с полостью внутри, заполненной демпфирующей жидкостью, то демпфирование в системе увеличивается.

Упругий элемент сетчатого виброизолятора является универсальным амортизирующим устройством, позволяющим работать как в режиме силовой виброизоляции, так и кинематической, а также в виброударном режиме.

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. 286, рис. П.Y.8 (и).

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. Сажин Б.С., Кочетов О.С., Синев А.В., Ходакова Т.Д. Расчет на ПЭВМ систем виброизоляции оборудования, установленного на нежестком основании // Безопасность жизнедеятельности. - 2002, №12, стр. 22-28.

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 сетчатый маятникового типа // Патент на изобретение №2285841. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор сетчатый маятниковый // Патент на изобретение №2285842. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор шайбовый сетчатый // Патент на изобретение №2288388. Опубликовано 27.11.06. Бюллетень изобретений №33.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Львов Г.В., Львова Н.А., Львова Ю.Г., Куличенко А.В., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор // Патент на изобретение №2285840. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетовых // Патент на изобретение №2288385. Опубликовано 27.11.06. Бюллетень изобретений №33.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетова // Патент на изобретение №2288386. Опубликовано 27.11.06. Бюллетень изобретений №33.

11. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Львов Г.В., Львова Н.А., Львова Ю.Г., Куличенко А.В., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор пружинный сетчатый // Патент на изобретение №2285839. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.