Результат интеллектуальной деятельности: РЕЗИНОВЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР АРОЧНОГО ТИПА

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 №2302566, F16F 15/06, содержащий упругий элемент, корпус и установочные элементы (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 резиновом виброизоляторе арочного типа, содержащем корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде втулки, опирающейся на верхний торец упругого элемента, и кольца, связывающего посредством периферийной выточки корпус с основанием, а профиль боковых поверхностей эластомера выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…0,55, основание виброизолятора установлено на корпусе сетчатого демпфера через упругий элемент из эластомера, а корпус сетчатого демпфера выполнен 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 расположенным и соединенным 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, сетчатый демпфер содержит 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, 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, при этом пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез резинового виброизолятора арочного типа, на фиг. 2 - вариант выполнения сетчатого демпфера.

Резиновый виброизолятор арочного типа содержит корпус, который выполнен в виде втулки 1 с отверстием 2, опирающейся на верхний торец упругого элемента 4, и кольца 5 с буртиком 6, связывающего посредством периферийной выточки корпус с основанием 10. На втулке выполнен буртик 3 для связи с эластомером. Профиль боковых поверхностей 8 и 9 эластомера выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях. В кольце 5 предусмотрены отверстия 7 для крепления виброизолятора. Отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…0,55. Основание 10 виброизолятора установлено на корпусе 11 сетчатого демпфера через упругий элемент 12 из эластомера. Корпус 11 сетчатого демпфера выполнен 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 расположенным и соединенным 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.

Демпфер сетчатый работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на упругих элементах 12 и 13, 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.

Резиновый виброизолятор арочного типа работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта упругий резиновый элемент 4 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий или борт летательного аппарата. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей 8 и 9 эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность и экономичность резины (эластомера).

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, расположенным в диске 18 с центральной выемкой.

Возможен вариант (фиг. 2) выполнения сетчатого 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 (на чертеже 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, 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.

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 (на чертеже 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.

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