Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРОИЗОЛЯТОР РЕССОРНОГО ТИПА

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор рессорного типа, содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы по патенту РФ №2269700, (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 виброизоляторе рессорного типа, содержащем основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, отличающийся тем, что, на одном из концов основания жестко закреплен перпендикулярно основанию стержень с резьбовым концом, на котором устанавливается стойка, фиксирующая упругий элемент рессорного типа посредством скошенных опорных элементов и крышки, причем угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°, причем скошенные опорные элементы выполнены упругими с жесткостью, большей жесткости упругого элемента рессорного типа, опорный узел выполнен в виде упругого элемента, расположенного на конце упругого элемента рессорного типа, на который опирается стержень с резьбовым концом, фиксирующим виброизолируемый объект, а на другом его конце закреплен упор, причем контакт стержня с упругим элементом осуществляется посредством жесткой пластины, между основанием и упругим элементом рессорного типа размещен 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 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, 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, 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 изображен общий вид виброизолятора рессорного типа, на фиг. 2 - разрез опорного узла, на фиг. 3, 4 - варианты схем дополнительного упругодемпфирующего элемента 10.

Виброизолятор рессорного типа (фиг. 1) содержит основание 2, стойку 4, упругий элемент рессорного типа 1 и опорный узел для установки виброизолируемого объекта (фиг. 2). На одном из концов основания, перпендикулярно ему, жестко закреплен стержень 3 стойки с резьбовым концом, на котором фиксирующая упругий элемент рессорного типа 1 посредством скошенных опорных элементов 5 и 6 и крышки, причем угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°. Скошенные опорные элементы 5 и 6 могут быть выполнены упругими с жесткостью, большей жесткости упругого элемента рессорного типа. Опорный узел выполнен в виде упругого элемента 7, расположенного на конце упругого элемента рессорного типа 1, на который опирается стержень 9 с резьбовым концом, фиксирующим виброизолируемый объект, а на другом его конце закреплен упор, причем контакт стержня 9 с упругим элементом 7 осуществляется посредством жесткой пластины 8. Для снижения амплитуды колебаний виброизолируемый объекта под упругим элементом рессорного типа 1 установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент 10.

Виброизолятор рессорного типа работает следующим образом.

При вынужденных колебаниях виброизолируемого объекта возникает динамическая реакция, которая гасится упругим элементом 1 рессорного типа, который одновременно является направляющим устройством при вертикальных перемещениях объекта. Горизонтальная составляющая, возникающая при работе плоской рессоры компенсируется в опорном узле за счет упругого элемента 7, обеспечивающего пространственную виброизоляцию на высоких частотах. Кроме того, высокочастотная виброизоляция может осуществляться упругими скошенными элементами 5 и 6. Регулировка высоты объекта производится за счет подбора углов скоса скошенных элементов 5 и 6, а также регулировочной гайкой в опорном узле. Предварительный натяг упругих скошенных элементов 5 и 6 создается гайкой, расположенной на резьбовом конце стержня 3.

Дополнительный упругодемпфирующий элемент 10 выполнен сетчатым (фиг. 3) 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 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.

Возможен вариант, когда вибродемпфирующий элемент 19, расположенный в диске 18 с центральной выемкой, в который своей нижней частью упирается сетчатый упругий элемент 3, 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 алюмоборосиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал.

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. 4), 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 (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.