Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРОИЗОЛЯТОР УПРУГОИНЕРЦИОННЫЙ

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к средствам виброизоляции технологического стационарного оборудования.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является упругоинерционный виброизолятор, содержащий соединяемый с основанием посредством шарнира и упругой связи рычаг, закрепленную на одном из его концов дополнительную массу и амортизатор, соединяющий рычаг с виброизолируемым объектом (патент РФ №2269701, кл. F16F 15/02 - прототип).

Недостаток прототипа - невысокая эффективность виброизоляции в резонансном режиме работы из-за сравнительно невысокого демпфирования в системе.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции путем снижения колебаний виброизолируемого объекта при прохождении через резонанс из-за наличия демпфера сухого трения.

Это достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем соединяемый с основанием посредством шарнира и упругой связи рычаг, основание выполнено S-образным в виде горизонтальных полок, связанных между собой вертикальной стойкой, на которой посредством шарнира относительно центра вертикальной стойки закреплен двуплечий рычаг, причем упругие элементы размещены симметрично относительно оси шарнира, а виброизолируемый объект крепится на конце двуплечего рычага, противоположном креплению одного из упругих элементов, при этом каждый из упругих элементов выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого виброизолятора, на фиг. 2 - пружина со встроенным демпфером.

Виброизолятор (фиг. 1) содержит S-образное основание, выполненное в виде горизонтальных полок 1 и 2, связанных между собой вертикальной стойкой 3, на которой посредством шарнира 4 относительно центра вертикальной стойки закреплен двуплечий рычаг 5. Упругие элементы 6 и 7 размещены симметрично относительно оси шарнира 4, а виброизолируемый объект 8 крепится на конце, противоположном креплению упругого элемента.

Каждый из упругих элементов 6 и 7 выполнен в виде пружины со встроенным демпфером (фиг. 2).

Пружина со встроенным демпфером (фиг. 2) содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 11 и 12 со встречно направленными концами 14 и 13 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 9 и 10 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.

Первая часть винтовой пружины 11 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 12 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 14 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 13, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 10, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).

В полости второй части 12 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 11 пружины, зазоры 15 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 8 и 12 пружины.

Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 15 сегментного профиля контактирующих частей 8 и 12 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 13 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 15 сегментного профиля контактирующих частей 11 и 12 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».

Первую часть 11 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 12 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».

Виброизолятор работает следующим образом.

Собственная частота колебаний системы определяется массой М виброизолируемого объекта 8 и соотношением плеч рычага 5 от оси шарнира 4 до осей упругих элементов 6 и 7, а также от оси приложения нагрузки от виброизолируемого объекта 8 до оси шарнира 4. Такое расположение упругих элементов 6 и 7 позволяет уменьшить жесткость виброизолятора в целом, поскольку перемещение объекта во столько раз больше перемещения верхнего фланца упругого элемента 6, во сколько раз больше отношение плеч рычага от оси приложения нагрузки от виброизолируемого объекта 8 до оси шарнира 4 и от оси шарнира до оси упругого элемента 6.

Возможен вариант, когда каждый из упругих элементов выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, содержащей винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, при этом обе части 11 и 12 пружины выполнены с витками прямоугольного сечения, а часть 11 пружины, охватываемая, выполнена с закругленными кромками для размещения антифрикционной смазки (на чертеже не показано).

Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.

Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 9 и 10 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.

Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х. У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.

Предложенная конструкция виброизолятора эффективна, проста в изготовлении и надежна в работе.