Результат интеллектуальной деятельности: ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ПРУЖИННЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР СО ВСТРОЕННЫМ ДЕМПФЕРОМ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам защиты межэтажных перекрытий зданий и сооружений от вибраций, генерируемых установленным на нем оборудовании, и может быть применено для установки, например, ткацких станков на межэтажных перекрытиях реконструируемых зданий текстильных предприятий.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по авторскому свидетельству СССР №1493829 (прототип), содержащий упругий элемент, крышку, основание, вертикальную тягу и, по крайней мере, один шарнир, предназначенный для соединения тяти с упругим элементом или виброизолируемым объектом, шарнир представляет собой промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы, установленный с возможностью качания во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно основания.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме и повышение чувствительности виброизолятора к горизонтальным перемещениям.

Это достигается тем, что в пространственном пружинном виброизоляторе со встроенным демпфером, содержащим основание, вертикальную тягу, упругий элемент и, по крайней мере, один шарнир, предназначенный для соединения тяти с упругим элементом или виброизолируемым объектом, при этом шарнир представляет собой промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы, установленный с возможностью качания во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно основания, на цилиндрических телах качения для взаимодействия с ответными элементами оснований в виде углублений цилиндрической формы, а под нижним основанием виброизолятора, на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия, установлен сетчатый демпфер.

На фиг. 1 изображен предлагаемый виброизолятор, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, - верхний шарнир с опорами в виде цилиндрических тел качения; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - промежуточный элемент крестообразной формы; на фиг. 5, 6 - сетчатый демпфер 20, установленный под нижним 2 основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии 3 здания текстильного предприятия.

Пространственный пружинный виброизолятор со встроенным демпфером содержит верхнее 1 и нижнее 2 основания, при этом под нижним 2 основанием виброизолятора установлен сетчатый демпфер 20, размещенный на межэтажном перекрытии 3 здания текстильного предприятия.

Вертикальная тяга 4 расположена внутри упругого элемента 5 и соединяет с помощью верхнего 6 и нижнего 7 шарниров упругий элемент 5 с виброизолируемым объектом 19. Виброизолятор может иметь либо один шарнир (на чертеже не показано), расположенный на любом из концов вертикальной тяги 4, либо два (фиг. 1-4). Каждый из шарниров 6 и 7 при этом состоит из промежуточного опорно-регулируюшего элемента 8 и 9 крестообразной формы, установленного с возможностью качания во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно оснований 1 и 2, причем в промежуточных элементах 8 и 9 выполнены центральные отверстия 10 и 11, сквозь которые проходит вертикальная тяга 4. Промежуточный элемент 8 установлен на цилиндрических телах 14 и 15 качения, которые взаимодействуют с ответными элементами в виде углублений 18 цилиндрической формы, выполненных в верхнем основании 1.

Вертикальная тяга 4 опирается на промежуточный элемент 9 в нижней части посредством цилиндрических тел 13 качения, которые взаимодействуют с углублениями 17 цилиндрической формы, выполненными в промежуточном элементе 9.

Пространственный пружинный виброизолятор со встроенным демпфером работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта 19 упругий элемент 5 воспринимает вертикальные нагрузки от объекта и тем самым ослабляет динамическое воздействие на перекрытие здания. Горизонтальные нагрузки воспринимаются вертикальной тягой 4 с шарнирами 6 и 7 на концах, представляющей собой маятниковый подвес с низкой собственной частотой, который позволяет тяге 4 качаться во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно верхнего основания 1 и нижнего основания 2. Таким образом, отслеживается практически любое угловое отклонение тяги 4 от вертикальной оси, что приближает систему подвеса к идеальной системе, способной виброизолировать объект по всем шести степеням свободы. При этом трение в шарнирах 6 и 7 снижается за счет использования цилиндрических тел 12, 13, 14, 15, 16 качения, взаимодействующих с углублениями 17 и 18 цилиндрической формы. Регулировка объекта по высоте осуществляется посредством левой и правой нарезки, выполненной на концах тяги 4.

Под нижним 2 основанием виброизолятора, на межэтажном перекрытии 3 здания текстильного предприятия, установлен сетчатый демпфер 20 (фиг. 4, 5), который основание 21, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 22, а сетчатые упругие элементы, верхний 27 с верхней нажимной шайбой 25 и нижний 28, с нижней нажимной шайбой 30, жестко соединены с основанием 21 посредством опорных колец соответственно 26 и 29, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе 27, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы 25, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 24, охватываемым, соосно расположенным кольцом 23, который жестко соединен с основанием 21.

Между нижней нажимной шайбой 30 и нижним сетчатым упругим элементом 28, расположен слой вибродемпфирующего материала 31, например из полиуретана.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 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. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.

Упругие сетчатые элементы 27 и 28 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда слой вибродемпфирующего материала 31, расположенный между нижней нажимной шайбой 30 и нижним сетчатым упругим элементом 28, выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев: первый слой - из дисперсного упруго-демпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, второй слой - из вязаных упругих синтетических нитей, причем размер ячеек, вязаных из упругих синтетических нитей, на 10÷15% меньше размеров фракций крошки вибродемпфирующих материалов; и третий слой - из сплошного демпфирующего материала, в котором может быть использована губчатая резина, иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмобо-росиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал.

Возможен вариант, когда соосно и осесимметрично сетчатому упругому элементу 28, расположенному между основанием 21 и слоем вибродемпфирующего материала 31, внутри сетчатого упругого элемента 28, расположен дополнительный упругий элемент 32, выполненный, например, в виде пружины.

Сетчатый демпфер работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 25, упругие сетчатые элементы 27 и 28 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.