Результат интеллектуальной деятельности: ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ РЕССОРНЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пространственный рессорный виброизолятор, содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы по патенту РФ №2276295 (прототип).

Недостатком работы известного устройства является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции из-за сравнительно большой жесткости рессор.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается тем, что в пространственном рессорном виброизоляторе, содержащем основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, стойка выполнена в виде перпендикулярного основанию и жестко закрепленного в нем стержня с резьбовым концом, на котором устанавливается П-образное основание, фиксирующее упругий элемент рессорного типа посредством упругих элементов, расположенных в пазах П-образного основания посредством крышки и цилиндрической упругой шайбы, надетой на стержень, при этом упругие элементы, фиксирующие упругий элемент рессорного типа, выполнены с жесткостью большей жесткости упругого элемента рессорного типа, причем для снижения амплитуды колебаний на резонансных режимах между упругим элементом рессорного типа и основанием установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент, который выполнен сетчатым и содержит основание, выполненное в виде вертикального цилиндра с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт с шайбой, а другим оппозитно расположенная и соединенная с болтом резьбовая втулка с шайбой, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта, при этом в верхней части цилиндра расположен упругий элемент из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен комбинированный упругий элемент, а дополнительный упругодемпфирующий элемент выполнен в виде демпфера, содержащего корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например, в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии, а в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками 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, при этом пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

На фиг. 1 изображен общий вид пространственного рессорного виброизолятора, на фиг. 2 - разрез А-А опорного узла, на фиг. 3 - разрез Б-Б опорного узла, на фиг. 4, 5 - варианты схем дополнительного упругодемпфирующего элемента 10, установленного между упругим элементом 2 рессорного типа и основанием.

Пространственный рессорный виброизолятор содержит стойку 4, жестко закрепленную перпендикулярно основанию, выполненную в виде стержня с резьбовым концом. На стойке 4 устанавливается П-образное основание 3, фиксирующее упругий элемент 2 рессорного типа посредством упругих элементов 9, расположенных в пазах П-образного основания 3 посредством крышки 5. Цилиндрическая упругая шайба 6 надета на стержень 4. Виброизолируемый объект 1 крепится на свободном конце рессорного упругого элемента 2. Фиксация крышки 5 осуществляется посредством гайки 8, взаимодействующей с резьбовым концом стойки 4. Упругие элементы 9, фиксирующие упругий элемент 2 рессорного типа, и цилиндрическая упругая шайба 6 выполнены с жесткостью большей жесткости упругого элемента рессорного типа. Для снижения амплитуды колебаний на резонансных режимах между упругим элементом 2 рессорного типа и основанием установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент 10.

Пространственный рессорный виброизолятор работает следующим образом.

При вынужденных колебаниях виброизолируемого объекта 1 возникает динамическая реакция, которая гасится упругим элементом 2 рессорного типа, который одновременно является направляющим устройством при вертикальных перемещениях объекта 1. Горизонтальная составляющая, возникающая при работе плоской рессоры, компенсируется в опорном узле за счет упругих элементов 9 и цилиндрической шайбы 6, обеспечивающих пространственную виброизоляцию на высоких частотах. Предварительный натяг упругих элементов 6 и 9 создается гайкой 8, расположенной на резьбовом конце стержня 4.

Дополнительный упругодемпфирующий элемент 10 выполнен сетчатым (фиг. 4) и содержит основание, которое выполнено в виде вертикального цилиндра 11 с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт 14 с шайбой 17, а другим оппозитно расположенная и соединенная с болтом 14 резьбовая втулка 15 с шайбой 16, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта. В верхней части цилиндра 11 расположен упругий элемент 12 из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен сетчатый упругий элемент 13.

Плотность сетчатой структуры каждого из упругих сетчатых элементов 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.

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 13 упирается в диск 18 с центральной выемкой, в которой расположен вибродемпфирующий элемент 19, выполненный, например, из резины или полиуретана.

Между упругим элементом 12 из эластомера и сетчатым упругим элементом 13 дополнительно расположен вибродемпфирующий элемент 20, который выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев, идентичных слоям в вибродемпфирующем элементе 19, расположенный в диске 18 с центральной выемкой.

Возможен вариант (фиг. 5), когда под упругим элементом рессорного типа 1 установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент 10, который выполнен в виде демпфера, содержащего основание 21, корпус, выполненный в виде цилиндра 23 с днищем 22, в котором расположен поршень 33, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним 24 и нижним 25 буртиками и проточкой 26, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал 27, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 29, расположенная между поршнем и днищем 22 корпуса демпфера, причем полость 28 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 29, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например, в виде крошки из вибродемпфирующего материала. Верхняя поверхность верхнего буртика 24 поршня упирается в упругое кольцо 31, соединенное со стопорным элементом 30, выполненным в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра 23 корпуса демпфера. Стопорный элемент 30 предназначен для фиксации поршня 33 в корпусе демпфера, при этом стопорный элемент 30 через упругое кольцо 31 контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика 24 поршня, удерживая его в исходном состоянии. На поршне 33 закреплена платформа 32 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости 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 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.

Возможен вариант, когда 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.

Демпфер сухого трения работает следующим образом.

Днище 22 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 33, закрепляется на основании 21, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта.

При колебаниях вибрирующего объекта (не показан), установленного на платформе 32, обеспечивается пространственная виброзащита основания 21 и защита его от ударов.

Демпфер сухого трения способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 24 и 25 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 28 между поршнем и днищем 22 корпуса, в которой расположена пружина 29.

Возможен вариант, когда пружина 29, расположенная между поршнем и днищем 22 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Предлагаемое изобретение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.