Результат интеллектуальной деятельности: ПРУЖИННЫЙ ДЕМПФЕР СУХОГО ТРЕНИЯ С УПРУГОДЕМПФИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ

Изобретение относится к машиностроению.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство с переменной структурой демпфирования [Патент РФ на изобретение №2303722], содержащее корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, причем усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты, которые связаны с исполнительным серводвигателем, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений (прототип).

Недостатком такого типа устройств виброизоляции является большая стоимость системы виброзащиты, которая не всегда оправдана из-за ее сравнительно невысокой эффективности демпфирования.

Технический результат - повышение эффективности демпфирования в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в пружинном демпфере сухого трения с упругодемпфирующим элементом, содержащем нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная с правым углом подъема витков и внутренняя с левым углом подъема витков пружины, при этом нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух соприкасающихся между собой нижнего и верхнего цилиндрических дисков, при этом нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной, при этом на поверхностях цилиндрических дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки на одном из дисков и выступы на другом диске, входящие друг в друга, при этом верхний цилиндрический диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний цилиндрический диск выполнен из фрикционного материала, а на поверхностях цилиндрических дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки на одном из дисков и выступы на другом диске, входящие друг в друга, на поверхностях цилиндрических дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные осесимметричные сферические поверхности: на одном из дисков - сферический выступ, а на другом диске - сферическая впадина, причем сферический выступ выполнен из стали, а сферическая впадина из фрикционного материала, например спеченного фрикционного материала на основе меди, содержащего 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.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого демпфера сухого трения с упругодемпфирующим элементом, на фиг. 2 - вариант выполнения демпфера сухого трения, состоящего из двух соприкасающихся между собой нижнего 3 и верхнего 4 цилиндрических дисков.

Пружинный демпфер сухого трения с упругодемпфирующим элементом содержит нижнюю 9 и верхнюю 2 опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная 5 с правым углом подъема витков и внутренняя 6 с левым углом подъема витков пружины. Нижняя опорная пластина 9 установлена на основании 1, а нижние фланцы пружин 5 и 6 закреплены на ней жестко, при этом между верхней опорной пластиной 2, на которой устанавливается виброизолируемый объект (на чертеже не показан), и верхним фланцем внутренней пружины 6 с левым углом подъема витков расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух соприкасающихся между собой нижнего 3 и верхнего 4 цилиндрических дисков. При этом нижний диск 3 жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины 6, а верхний диск 4 жестко связан с верхней опорной пластиной 2. Верхний 4 цилиндрический диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний 3 цилиндрический диск выполнен из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты при их соотношении, в мас.%:

Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего 3 и верхнего 4 цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использована сталь, жесткий вибродемпфирующий материал, например, типа «Агат», вышеуказанный фрикционный материал, а также различные сочетания этих материалов в паре сухого трения демпфера.

Возможен вариант, когда в целях повышения коэффициента демпфирования системы виброизоляции на поверхностях цилиндрических дисков 3 и 4 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки 7 на одном из дисков и выступы 8 на другом диске. Эти входящие друг в друга поверхности взаимодействуют друг с другом без зазоров, что приводит к увеличению поверхностей трения, а следовательно, к увеличению коэффициента демпфирования системы.

Возможен вариант, когда на поверхностях цилиндрических дисков 3 и 4 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные осесимметричные сферические поверхности (на чертеже не показано): на одном из дисков - сферический выступ, а на другом диске - сферическая впадина, причем сферический выступ выполнен из стали, а сферическая впадина из фрикционного материала, например спеченного фрикционного материала на основе меди, содержащего 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.

Возможен вариант, когда верхний цилиндрический диск 4 выполнен из эластомера, например резины или другого эластичного материала, обладающего высокими демпфирующими свойствами, а нижний цилиндрический диск 3 выполнен из стали.

Возможен вариант, когда к нижнему 3 цилиндрическому диску демпфера сухого трения жестко прикреплен упругодемпфирующий элемент 10, коаксиально и осесимметрично расположенный внутри внутренней пружины 6 с левым углом подъема витков. Упругодемпфирующий элемент 10 испытывает знакопеременные крутильные колебания и повышает коэффициент демпфирования системы виброизоляции в целом. Упругодемпфирующий элемент 10 выполнен в виде цилиндра из эластомера, например полиуретана, или из фрикционного материала, работающего при знакопеременных крутильных нагрузках.

Пружинный демпфер сухого трения с упругодемпфирующим элементом работает следующим образом.

Наружная 5 и внутренняя 6 пружины демпфера воспринимают значительные статическую и динамическую нагрузки от машины и передают на поддерживающую конструкцию существенно уменьшенную величину динамической нагрузки.

Две пружины 5 и 6, вставленные одна в другую, работают на сжатие, при этом внешняя пружина 5 правого угла подъема поворачивает жестко прикрепленную к ней верхнюю металлическую опорную пластину 2 в одну сторону, а внутренняя пружина 6 левого угла подъема - жестко прикрепленный к ней нижний цилиндрический диск 3 демпфера сухого трения в другую сторону. Таким образом, используется эффект взаимного поворота в разные стороны концевых витков пружин 5 и 6 вокруг вертикальной оси, благодаря чему в составной опорной плоскости демпфера сухого трения возникают диссипативные силы, т.е. появляется сухое трение. Введение в демпфер сухого трения элемента из резины с повышенным в 10-15 раз внутренним трением приводит к уменьшению амплитуд колебаний машины в пуско-остановочных режимах в 2-3 раза. При ударных воздействиях логарифмический декремент затухания колебаний уменьшается.

Возможен вариант, когда к нижнему 3 цилиндрическому диску демпфера сухого трения жестко прикреплен своей верхней торцевой поверхностью цилиндрический упругодемпфирующий элемент 10 из полиуретана, коаксиально и осесимметрично расположенный внутри внутренней пружины 6 с левым углом подъема витков, при этом к нижней торцевой поверхности цилиндрического упруго демпфирующего элемента 10 жестко прикреплен дополнительный шайбовый демпфер 11 из фрикционного материала, контактирующий с нижней 9 опорной пластиной пружинного демпфера сухого трения, поверхность контакта которой с дополнительным шайбовым демпфером 11 покрыта фрикционным материалом.

Возможен вариант, когда на поверхностях верхнего и нижнего цилиндрических дисков 4 и 3 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные осесимметричные цилиндрические поверхности (фиг. 2), причем на нижнем диске 3 - цилиндрический выступ 7, а на верхнем диске 4 - цилиндрическая выемка 8, причем цилиндрический выступ 7 выполнен из стали, а цилиндрическая выемка 8 из фрикционного материала.