Результат интеллектуальной деятельности: СДВОЕННАЯ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

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 сдвоенной виброизолирующей системе, содержащей 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 P из заданного диапазона: P₁≤P≤Р₂, за счет своей осадки δ:

,

где P₁ и Р₂ соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности;

P - 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,

система содержит по крайней мере два пружинных равночастотных виброизолятора с равночастотными пружинами, симметрично установленными относительно опорной платформы, при этом нижний фланец равночастотной пружины каждого виброизолятора закреплен на упругом основании, а верхний - на опорной пластине, а на опорной платформе, посредством крепежных элементов, закреплен виброизолируемый объект с переменной технологической массой, причем платформа с помощью вертикальных и горизонтальных рычагов связана с опорными узлами, закрепленными на опорной пластине каждого виброизолятора с помощью осесимметричных с равночастотными пружинами регулировочных болтов, жестко соединенных с втулками, охватывающими регулировочные болты гайками, а каждый из опорных узлов содержит вибродемпфирующие втулки, коаксиально установленные регулировочным болтам, при этом нижний фланец равночастотной пружины каждого виброизолятора закреплен на упругом основании, которое посредством по крайней мер трех стоек с винтами и с коаксиально расположенными снаружи стоек, эластичными втулками, соединено с нижней платформой виброизолятора, 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, упругое основание, на котором закреплен нижний фланец равночастотной пружины виброизолятора, выполнено комбинированным, состоящим из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».

На фиг. 1 изображен общий вид сдвоенной виброизолирующей системы; на фиг. 2 - характеристика равночастотной пружины; на фиг. 3, 4 - схема упругодемпфирующего элемента, размещенного под опорной платформой 20 посредством крепежных элементов 19: на фиг. 3 представлен общий вид, на фиг. 4 - вид сверху.

Сдвоенная виброизолирующая система (фиг. 1) содержит по крайней мере два пружинных равночастотных виброизолятора с равночастотными пружинами 3, симметрично установленными относительно опорной платформы 20. Нижний фланец равночастотной пружины 3 каждого 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:

P₁≤P≤Р₂,

где P₁ и P₂ соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности.

Под действием нагрузки P, удовлетворяющей условию P₁≤P≤Р₂ она будет изменять свою осадку δ (см. фиг. 2)

,

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

На опорной платформе 20, посредством крепежных элементов 19, закреплен виброизолируемый объект 12 с переменной технологической массой (например съем стружки с заготовки при металлообработке, уменьшение массы навоя в ткацком оборудовании и т.д.). Платформа 20 с помощью вертикальных 18 и горизонтальных 11 рычагов связана с опорными узлами 10, закрепленными на опорной пластине 2 каждого виброизолятора с помощью осесимметричных с равночастотными пружинами 3 регулировочных болтов 16, жестко соединенных с втулками 14, охватывающими регулировочные болты 16 гайками 15 и 17. Каждый из опорных узлов 10 содержит вибродемпфирующие втулки 13, коаксиально установленные регулировочным болтам 16.

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

Нижний фланец равночастотной пружины 3 каждого 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.

Возможен вариант, когда упругое основание 1, на котором закреплен нижний фланец равночастотной пружины 3 виброизолятора, выполнено комбинированным (на чертеже не показано), состоящим из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».

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 каждого виброизолятора, а коническая часть 8 связана с упругим основанием 1 равночастотной пружины 3.

Сдвоенная виброизолирующая система 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 P из заданного диапазона:

P₁≤P≤Р₂,

где P₁ и Р₂ соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности.

Под действием нагрузки P, удовлетворяющей условию P₁≤P≤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 равночастотных пружин 3, осесимметрично и коаксиально каждой из них, размещены упругодемпфирующие устройства 21 и 22, выполненные, например, из эластомера, при этом их нижняя часть закреплена на упругом основании 1, а верхняя - на опорной пластине 2 виброизолятора.

Возможен вариант, когда под опорной платформой 20, посредством крепежных элементов 19, закреплен упругодемпфирующий элемент (фиг. 3, 4), выполненный в виде резинового виброизолятора арочного типа, содержащего корпус, выполненный в виде верхней плиты 23 с установочными 29 и крепежными 30 отверстиями, опирающейся на верхний торец упругого элемента 25. Нижняя плита 24 выполнена корытообразной формы, с боковыми планками 28 и отверстиями для крепления к основанию. Профиль боковых поверхностей упругого элемента 25 выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях и включает в себя коническую поверхность 26 вдоль всей длины и полусферическую 27. Отношение ширины виброизолятора А к его высоте В, находится в оптимальном соотношении величин: А/В=1,4…1,5, а отношение длины нижней плиты D к длине верхней плиты C, находится в оптимальном соотношении величин: D/C=1,4…1,7.

Резиновый виброизолятор арочного типа работает следующим образом. При колебаниях виброизолируемого объекта упругий резиновый элемент 25 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий или борт летательного аппарата или мобильного транспортного средства. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей упругого элемента гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность и экономичность резины (эластомера).