Результат интеллектуальной деятельности: ПАКЕТ ТАРЕЛЬЧАТЫХ ПРУЖИН

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пакет тарельчатых пружин по патенту РФ №2581960 (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 пакет кольцевых пружин, состоящий из связанных между собой внешних и внутренних кольцевых упругих конусных дисков, состоит из набора тарельчатых пружин, который включает в себя, по крайней мере, две пары тарельчатых пружин, причем каждая пара состоит из оппозитно расположенных и подвижно соединенных между собой большими основаниями конических дисков, причем число пар дисков в наборе таких пружин может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины, а набор тарельчатых пружин расположен в цилиндрическом корпусе, нижняя часть которого жестко соединена с основанием, имеющим центрирующий цилиндрический буртик, в который подвижно входит меньшее основание конических дисков одной из пар, а в верхней части корпуса подвижно, с зазором расположена крышка с центрирующим цилиндрическим буртиком, на котором центрируется меньшее основание другой пары из набора тарельчатых пружин, при этом на цилиндрической поверхности корпуса может быть выполнена проточка для уменьшения его радиальной жесткости, причем большими основаниями оппозитно расположенные и соединенные между собой конические диски каждой пары входят с зазором в корпус, базируясь по его внутренней цилиндрической поверхности, а меньшие основания конических дисков смежных пар соединены между собой демпфирующим элементом, который выполнен в виде осесимметрично установленному набору тарельчатых пружин трехступенчатого диска, по центральной части которого базируются меньшие основания смежных пар тарельчатых пружин, а на крышке закреплен сетчатый демпфер своим основанием, выполненным в виде пластины с закрепленной на ней нижней шайбой, которая фиксирует на основании демпфера сетчатый упругий элемент, верхняя часть которого фиксируется верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, жестко соединенным с основанием сетчатого демпфера, при этом плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм. В полость между крышкой и близлежащим коническим диском введена смазка, например солидол, а полость между основанием и близлежащим коническим диском заполнена эластомером, например полиуретаном, при этом полости, образованные коническими дисками смежных пар тарельчатых пружин, заполнены крошкой из вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», а конические диски выполнены с покрытием их с двух сторон или с одной стороны вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном. При этом набор тарельчатых пружин выполнен с поочередным использованием конических дисков в каждой из пар тарельчатых пружин с покрытием их вибродемпфирующим материалом и без него, центральная часть демпфирующего элемента, который выполнен в виде осесимметрично установленному набору тарельчатых пружин трехступенчатого диска, на котором базируются меньшие основания смежных пар тарельчатых пружин, выполнена из фрикционного материала композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 28÷34%, волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) 12÷19%, графит 7÷18%, модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15%, баритовый концентрат 20÷35%, тальк 1,5÷3,0%.

На фиг. 1 показан фронтальный разрез пакета тарельчатых пружин с сетчатым демпфером, на фиг. 2 - общий вид одного из конических дисков в свободном состоянии, на фиг. 3 представлен общий вид варианта сетчатого демпфера, на фиг. 4 - его фронтальный разрез.

Пакет тарельчатых пружин (фиг. 1) включает в себя, по крайней мере, два набора 13 тарельчатых пружин, включающего, по крайней мере, две пары 11 и 12 тарельчатых пружин, причем каждая пара состоит из оппозитно расположенных и подвижно соединенных между собой большими основаниями 14 конических дисков (фиг. 2), например пара 11 включает в себя диски 7 и 8, а пара 12 - диски 9 и 10. Число пар дисков в наборе таких пружин может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины.

Набор 13 тарельчатых пружин (фиг. 1), состоящий из пар 11 и 12 тарельчатых пружин, расположен в цилиндрическом корпусе 3, нижняя часть которого жестко соединена с основанием 1, имеющим центрирующий цилиндрический буртик 2, в который подвижно входит меньшее основание 15 конических дисков одной из пар, например диска 10 пары 12. В верхней части корпуса 3 подвижно, с зазором расположена крышка 5 с центрирующим цилиндрическим буртиком 6, на котором центрируется меньшее основание другой пары, например диска 7 пары 11, из набора 13 тарельчатых пружин.

На цилиндрической поверхности корпуса 3 может быть выполнена проточка 4 для уменьшения его радиальной жесткости. Большими основаниями 14 оппозитно расположенные и соединенные между собой конические диски каждой пары входят с зазором в корпус 3, базируясь по его внутренней цилиндрической поверхности, а меньшие основания 15 конических дисков смежных пар, например диска 8 пары 11 и диска 9 пары 12, соединены между собой демпфирующим элементом 16, который выполнен в виде осесимметрично установленному набору 13 тарельчатых пружин трехступенчатого диска, по центральной части которого базируются меньшие основания смежных пар тарельчатых пружин.

Сетчатый демпфер (фиг. 1) закреплен на крышке 5 основанием 22, выполненным в виде пластины с закрепленной на ней нижней шайбой 23, которая фиксирует на основании 22 сетчатый упругий элемент 24, верхняя часть которого фиксируется верхней нажимной шайбой 25, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 20, охватываемым соосно расположенным кольцом 21, жестко соединенным с основанием 22.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 24 находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.

Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента 24 в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.

Упругий сетчатый элемент 24 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Сетчатый демпфер работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 25, упругий сетчатый элемент 24 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.

Возможен вариант, когда в полость 17 между крышкой 5 и близлежащим коническим диском, например 7, вводят смазку, например солидол (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда полость 18 между основанием 1 и близлежащим коническим диском, например 10, заполняют эластомером, например полиуретаном (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда полости 19, образованные коническими дисками, например 8 и 9 смежных пар 11 и 12 тарельчатых пружин, заполняют крошкой из вибродемпфирующего материала, например типа «Агат» (на чертеже не показано).

Возможен вариант выполнения конических дисков с покрытием их с двух сторон или с одной стороны вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).

Возможен вариант выполнения набора тарельчатых пружин с поочередным использованием конических дисков в каждой из пар тарельчатых пружин с покрытием их вибродемпфирующим материалом и без него (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда центральная часть демпфирующего элемента 16, который выполнен в виде осесимметрично установленному набору 13 тарельчатых пружин трехступенчатого диска, на котором базируются меньшие основания 15 смежных пар тарельчатых пружин, выполнена из фрикционного материала композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 28…34%, волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) 12÷19%, графит 7÷18%, модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15%, баритовый концентрат 20÷35%, тальк 1,5÷3,0%.

Пакет тарельчатых пружин работает следующим образом.

Под нагрузкой Р конические диски 7, 8, 9, 10 в каждой паре набора тарельчатых пружин взаимодействуют один с другим одновременно, т.е. в парах, - по большим основаниям 14, а в наборах - по меньшим основаниям 15. При этом, помимо их сжатия, происходит их перемещение по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 3, который в свою очередь испытывает радиальные упругие нагрузки.

В процессе работы энергия от воспринимаемых нагрузок расходуется на упругую деформацию каждого конического диска, например по аналогии как с каждым витком винтовой пружины, а также на рассеивание энергии за счет трения при их перемещении, например по аналогии как осуществляется демпфирование при «сухом трении». Пакет тарельчатых пружин выполнен так, что позволяет изготовление конических дисков из разных материалов и различных заготовок, например из листовых стальных и цветных литейных сплавов, а также из неметаллических материалов, в том числе и из пластических масс и им подобных материалов.

Возможен вариант, когда на верхней нажимной шайбе 5 закреплен сетчатый демпфер (фиг. 4, 5), который содержит основание 26 в виде пластины с крепежными отверстиями 27, основной сетчатый упругий элемент 32, нижней частью опирающийся на основание 26 и фиксируемый нижней шайбой 31, жестко соединенной с основанием 26, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 30, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем 29, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой 28, жестко соединенной с основанием 26. Между нижним торцем 33 поршня 29 и днищем 34 гильзы 28 расположен упругий элемент 35, например из полиуретана.

Основной упругий сетчатый элемент 32 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда упругий элемент 35, расположенный между нижним торцем 33 поршня 29 и днищем 34 гильзы 28, выполнен сетчатым, с такими же параметрами сетчатой структуры, как у основного упругого сетчатого элемента 32.

Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы, выполнен сетчатым, причем плотность сетчатой структуры в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры основного упругого сетчатого элемента.

Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы, выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.