Результат интеллектуальной деятельности: ПРУЖИННЫЙ РАВНОЧАСТОТНЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к равночастотным виброизоляторам, применяемым для значительного снижения возникающих при эксплуатации различного оборудования, преимущественно с переменной массой, динамических нагрузок.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является равночастотный пружинный виброизолятор по а.с. СССР №299681 (прототип), содержащий основание, опорную пластину, расположенный между ними упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины, которая имеет переменный шаг, обеспечивающий постоянство собственной частоты при любых нагрузках из заданного диапазона.

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

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается тем, что в пружинном равночастотном виброизоляторе, содержащим основание, опорную платформу и расположенный между ними упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической равночастотной пружины, имеющей переменный шаг t, обеспечивающий постоянство собственной частоты системы при любых нагрузках Р из заданного диапазона: P₁≤Р≤Р₂, за счет своей осадки δ:

где P₁ и Р₂ соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности; Р - нагрузка, удовлетворяющая условию P₁≤P≤Р₂;

δ₁ - заданная начальная осадка пружины, отвечающая минимальной нагрузке P₁, и условию равночастотности: постоянству частоты собственных колебаний виброизолируемой системы при изменении массы этой системы в заданных пределах, на опорной пластине виброизолятора верхнего фланца равночастотной пружины закреплен виброизолируемый объект с переменной технологической массой, а нижний фланец равночастотной пружины виброизолятора закреплен на упругом основании, которое посредством, по крайней мере, трех стоек с винтами и с коаксиально расположенными снаружи стоек, эластичными втулками, соединено с нижней платформой виброизолятора, а под упругим основанием нижнего фланца равночастотной пружины, осесимметрично ей, размещен цилиндроконический демпфер, например из эластомера, установленный своей цилиндрической частью на нижней платформе каждого виброизолятора, а коническая часть связана с упругим основанием равночастотной пружины, цилиндроконический демпфер выполнен в виде последовательно соединенных конической и цилиндрической винтовых пружин, витки которых покрыты слоем эластомера, например полиуретаном, или цилиндроконический демпфер выполнен в виде параллельно соединенных и коаксиально размещенных, конической и цилиндрической винтовых пружин, витки которых покрыты слоем эластомера, например полиуретаном, при этом цилиндрическая винтовая пружина охватывает коническую винтовую пружину на высоту 2/3÷1/3 высоты конической пружины для обеспечения ее равночастотности.

На фиг. 1 изображен общий вид пружинного равночастотного виброизолятора; на фиг. 2 - характеристика равночастотной пружины.

Пружинный равночастотный виброизолятор (фиг. 1) содержит равночастотную пружину 3. Нижний фланец равночастотной пружины 3 пружинного виброизолятора закреплен на упругом основании 1, а верхний - на опорной пластине 2, при этом пружина 3 имеет переменный шаг t, обеспечивающий постоянство собственной частоты при любых нагрузках Р из заданного диапазона: Р₁≤Р≤Р₂

где Р₁ и Р₂ соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности.

Под действием нагрузки Р, удовлетворяющей условию Р₁≤Р≤Р₂ она будет изменять свою осадку δ (см. фиг. 2):

где δ₁ - заданная начальная осадка пружины, отвечающая минимальной нагрузки Р₁. Это отвечает условию равночастотности: v=const, т.е. постоянству частоты собственных колебаний виброизолируемой системы при изменении массы этой системы в заданных пределах.

На опорной пластине 2 верхнего фланца равночастотной пружины 3 виброизолятора с помощью болта 12 и гайки 10 закреплен виброизолируемый объект 11 с переменной технологической массой (например съем стружки с заготовки при металлообработке, уменьшение массы навоя в ткацком оборудовании и т.д.).

Нижний фланец равночастотной пружины 3 виброизолятора закреплен на упругом основании 1, которое посредством, по крайней мере, трех стоек 6 с винтами 4 и с коаксиально расположенными снаружи стоек эластичными втулками 5, соединено с нижней платформой 7 виброизолятора.

Под упругим основанием 1 нижнего фланца равночастотной пружины 3, осесимметрично ей, размещен цилиндроконический демпфер 9, например из эластомера, установленный своей цилиндрической частью на нижней платформе 7 виброизолятора, а коническая часть 8 связана с упругим основанием 1 равночастотной пружины 3.

Возможен вариант, когда цилиндроконический демпфер выполнен в виде последовательно соединенных конической и цилиндрической винтовых пружин, витки которых покрыты слоем эластомера, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда цилиндроконический демпфер выполнен в виде параллельно соединенных и коаксиально размещенных, конической 8 и цилиндрической 9 винтовых пружин, витки которых покрыты слоем эластомера, например полиуретаном, при этом цилиндрическая 9 винтовая пружина охватывает коническую 8 винтовую пружину на высоту 2/3÷1/3 высоты конической пружины для обеспечения ее равночастотности.

Пружинный равночастотный виброизолятор работает следующим образом.

При приложении динамической нагрузки к пружине 3 обеспечивается равночастотная виброизоляция объекта, так как пружина имеет переменный шаг t, обеспечивающий постоянство собственной частоты при любых нагрузках Р из заданного диапазона: P₁≤Р≤Р₂

где Р₁ и Р₂ соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности.

Под действием нагрузки Р, удовлетворяющей условию Р₁≤Р≤Р₂ она будет изменять свою осадку δ (см. фиг. 2)

где δ₁ - заданная начальная осадка пружины, отвечающая минимальной нагрузки P₁. Это отвечает условию равночастотности: постоянству частоты собственных колебаний виброизолируемой системы при изменении массы этой системы в заданных пределах.

Демпфирование в системе виброизоляции обеспечивает цилиндроконический демпфер, который выполнен в виде последовательно соединенных конической и цилиндрической винтовых пружин, витки которых покрыты слоем эластомера.

Возможен вариант, когда внутри равночастотной пружины 3, осесимметрично и коаксиально ей, размещено упруго демпфирующее устройство 13, выполненное, например из эластомера, при этом его нижняя часть закреплена на упругом основании 1, а верхняя - на опорной пластине 2 виброизолятора.

Возможен вариант, когда упругодемпфирующее устройство 13, осесимметрично и коаксиально размещенное внутри цилиндрической равночастотной пружины 3, выполнено в виде цилиндрической винтовой пружины, витки которой покрыты слоем эластомера, например полиуретана, при этом жесткость цилиндрической винтовой пружины меньше жесткости цилиндрической равночастотной пружины 3.