Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРОИЗОЛЯТОР С РЕЗИНОКОРДНОЙ ОБОЛОЧКОЙ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе приборов и аппаратуры.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2357137, F16F 15/06, содержащий упругий элемент, корпус и элементы крепления (прототип).

Недостатком известного устройства является сравнительно недостаточная эффективность гашения колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет введения в систему виброизоляции сетчатых упругих элементов, демпфирующих колебания в области средних и высоких частот.

Это достигается тем, что в виброизоляторе с резинокордной оболочкой, содержащем каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, и предназначенный для высоконагруженных систем виброизоляции, каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин, опирающихся соответственно на левый и правый упругодемпфирующие элементы, при этом горизонтальные пластины каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой, на которую через вибродемпфирующую прокладку и вертикальную стойку установлена платформа для виброизолируемого объекта, причем оба упругих элемента, левый и правый, установлены на общем основании, при этом левый упругий элемент установлен на общем основании через вибродемпфирующую прокладку, а правый упругий элемент - через вибродемпфирующую прокладку, которая выполнена идентичной вибродемпфирующей прокладке, закрепленной в верхней его части и расположенной под опорной горизонтальной пластиной каркаса, при этом левый упругий элемент выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой демпфер, содержащий корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, а правый упругий элемент выполнен в виде виброизолятора с резинокордной оболочкой, содержащего корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде основания, к которому посредством полых заклепок присоединена коническая крышка своим большим основанием, а в основании выполнена кольцевая проточка трапецеидального сечения, причем в верхней части крышки закреплен кольцевой упругий буфер, взаимодействующий с крышкой резинокордной оболочки, охватывающей коническую винтовую пружину, опирающуюся на нижний фланец резинокордной оболочки, под которой расположен буфер, взаимодействующий с основанием, причем установочная шпилька взаимодействует одновременно с крышкой резинокордной оболочки и конической винтовой пружиной.

На фиг. 1 представлена общая схема виброизолятора с резинокордной оболочкой, на фиг. 2 - фронтальный разрез правого упругодемпфирующего элемента, на фиг. 3 - вид его сверху.

Виброизолятор с параллельно соединенными упругодемпфирующими элементами содержит каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, предназначенный для высоконагруженных систем виброизоляции. Каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин 14 и 15, опирающихся соответственно на левый 1 и правый 2 (в плоскости чертежа) упругодемпфирующие элементы. Горизонтальные пластины 14 и 15 каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами 16 и 17, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой 18, на которую через вибродемпфирующую прокладку 19 и вертикальную стойку 20 установлена платформа 21 для виброизолируемого объекта (не показан). Оба упругих элемента, левый 1 и правый 2, установлены на общем основании 25, при этом левый упругий элемент 1 установлен на общем основании 25 через вибродемпфирующую прокладку 22, а правый упругий элемент 2 - через вибродемпфирующую прокладку 24, которая выполнена идентичной вибродемпфирующей прокладке 23, закрепленной в верхней его части и расположенной под опорной горизонтальной пластиной 15 каркаса.

Левый упругий элемент 1 (см. в плоскости чертежа слева) выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой демпфер, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра 3 с днищем, в котором расположен поршень 13, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним 4 и нижним 5 буртиками и проточкой 6, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал 7, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 9, расположенная между поршнем и днищем 2 корпуса демпфера, причем полость 8 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала. Верхняя поверхность верхнего буртика 4 поршня упирается в упругое кольцо 11, соединенное со стопорным элементом 10, выполненным в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра 3 корпуса демпфера. Стопорный элемент 10 предназначен для фиксации поршня 13 в корпусе демпфера, при этом стопорный элемент 10 через упругое кольцо 11 контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика 4 поршня, удерживая его в исходном состоянии. На поршне 13 закреплена платформа 12 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости 8 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, используется, например, песок, шарики из полиуретана, элементы сетчатой структуры, плотность элементов сетчатой структуры 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.

В качестве фрикционного материала 7, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня, используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий 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 пружина 9, расположенная между поршнем 13 и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Левый упругий элемент 1 работает следующим образом.

При колебаниях вибрирующего объекта (не показан), установленного на платформе 21, обеспечивается его пространственная виброзащита и защита от ударов. Выполнение упругого элемента 1 в виде упругодемпфирующего элемента способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня 13, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 8 между поршнем 13 и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9.

Правый упругий элемент 2 выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой виброизолятор с резинокордной оболочкой, который содержит корпус, выполненный в виде основания 26, к которому посредством полых заклепок 28 присоединена коническая крышка 27 своим большим основанием. В основании 26 выполнена кольцевая проточка 34 трапецеидального сечения. В верхней части крышки 27 закреплен (привулканизирован) кольцевой упругий буфер 30, взаимодействующий с крышкой 31 резинокордной оболочки 32, охватывающей коническую винтовую пружину 33, опирающуюся на нижний фланец резинокордной оболочки 32, под которой расположен буфер 35, взаимодействующий с основанием 26. Установочная шпилька 29 взаимодействует одновременно с крышкой 31 резинокордной оболочки 32 и конической винтовой пружиной 33. Отношение жесткости C₁ резинокордной оболочки 32 к жесткости С₂ конической винтовой пружины 33 находится в оптимальном соотношении величин: С₁/С₂=0,8…1,2. Основание 26 виброизолятора установлено на упругом элементе 35 из эластомера - сетчатом демпфере.

Сетчатый демпфер содержит основание, которое выполнено в виде вертикального цилиндра 34 с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт 37 с шайбой 40, а другим, оппозитно расположенным и соединенным с болтом 37, - резьбовая втулка 38 с шайбой 39, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта. В верхней части цилиндра 34 расположен упругий элемент 35 из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен сетчатый упругий элемент 36. Плотность сетчатой структуры каждого из упругих сетчатых элементов 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.

При этом плотность сетчатой структуры внешних слоев каждого упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры их внутренних слоев.

Каждый упругий сетчатый элемент может быть выполнен комбинированным и состоящим из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

В своей нижней части сетчатый упругий элемент 36 упирается в диск 41 с центральной выемкой, в которой расположен вибродемпфирующий элемент 42, выполненный, например, из резины или полиуретана.

Сетчатый демпфер работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (не показан), расположенного на упругих элементах 35 и 36, они воспринимают как вертикальные, горизонтальные, так и нагрузки под углом, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.

Виброизолятор с резинокордной оболочкой работает следующим образом.

Виброизолируемый объект устанавливается на платформу 21, соединенную с вертикальной стойкой 20, опирающейся на вибродемпфирующую прокладку 19. При колебаниях вибрирующего объекта (не показан), установленного на платформе 21, обеспечивается его пространственная виброзащита и защита от ударов. Выполнение упругого элемента 1 в виде демпфера способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе, а цилиндрическая винтовая пружина, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, позволяет обеспечить дополнительное демпфирование системы виброизоляции в целом.