Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРОИЗОЛЯТОР РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ

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 №2352836, F16F 15/06, содержащий упругий элемент, корпус с опорным элементом для установки станка (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 резинометаллическом, 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, 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, а правый упругий элемент выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, содержащего корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде основания, к которому присоединены упругие буферные установочные элементы из эластомера, а упругий элемент выполнен из эластомера цилиндрической формы, в нижней части которого выполнена цилиндрическая выемка, образующая перемычку с цилиндрической выемкой в верхней части упругого элемента под цилиндрический стакан, выполненный в крышке, имеющей ограничительное кольцо, причем к крышке присоединен упругий хомут, фиксирующий упорную резьбовую втулку через простановочное кольцо, а во втулку ввернута установочная шпилька со сферическим пояском, имеющим повышенную твердость, причем шпилька фиксирует виброизолируемое оборудование на упорной втулке посредством гайки и шайбы, а в теле упругого элемента, в его нижней плоскости, выполнены кольцевые канавки различной высоты и ширины, которые снижают жесткость упругого элемента в заданных пределах и позволяют настраивать систему виброизоляции оборудования на заданную частоту, отношение жесткости С₁ упругого хомута, фиксирующего упорную резьбовую втулку, к жесткости С₂ упругого элемента из эластомера лежит в оптимальном диапазоне: С₁/С₂=1,5…3,5.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез виброизолятора резинометаллического с упругодемпфирующими элементами: левым 1 (в плоскости чертежа), выполненным в виде демпфера, и правым 2 - в виде виброизолятора резинометаллического, на фиг. 2 - схема правого 2 упругодемпфирующего элемента в виде виброизолятора резинометаллического.

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 (на чертеже 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 (на чертеже 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 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 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 (на чертеже 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 резинометаллический (фиг. 2), который содержит корпус, выполненный в виде основания 26, к которому присоединены упругие буферные установочные элементы 30 из эластомера. Упругий элемент 27 выполнен из эластомера цилиндрической формы, в нижней части которого выполнена цилиндрическая выемка 41, образующая перемычку 38 с цилиндрической выемкой в верхней части под цилиндрический стакан 32 в крышке 29, имеющей ограничительное кольцо 28. Основание 26 виброизолятора базируется на вибродемпфирующей прокладке 37, которая соединена с дополнительным упругодемпфирующим элементом 43, выполненным, например, в виде сетчатого демпфера (на чертеже не показан). Крышка 29 корпуса выполнена охватывающей упругий элемент 27. К крышке 29 посредством заклепок (на чертеже не показано) присоединен упругий хомут 33, фиксирующий упорную резьбовую втулку 34 через простановочное кольцо 35. Во втулку 34 ввернута установочная шпилька со сферическим пояском 36, которая соединена с установочной плитой 42. В теле упругого элемента, в его нижней плоскости, выполнены кольцевые канавки 31, 39 и 40 различной высоты и ширины, которые снижают жесткость упругого элемента 27 в заданных пределах и позволяют настраивать систему виброизоляции оборудования на заданную частоту. Отношение жесткости С₁ упругого хомута 33, фиксирующего упорную резьбовую втулку 35, к жесткости С₂ упругого элемента 27 из эластомера, лежит в оптимальном диапазоне: С₁/С₂=1,5…3,5.

Виброизолятор резинометаллический работает следующим образом.

Виброизолируемый объект устанавливается на платформу 21, соединенную с вертикальной стойкой 20, опирающейся на вибродемпфирующую прокладку 19. При колебаниях вибрирующего объекта (на чертеже 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.

Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.