Результат интеллектуальной деятельности: ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции текстильных машин, в том числе ткацких станков.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2578419, F16F 15/06, содержащий корпус и упругий элемент, взаимодействующий с объектом, корпус, выполнен в виде двух связанных между собой уголков, верхняя из полок которых жестко связана со штырем, входящим в отверстие, выполненное в упругом элементе, и опирается на упругий элемент, состоящий из двух последовательно соединенных частей с разной жесткостью, а на планку, связывающую уголки в нижней части свободных полок, перпендикулярно их поверхностям, опирается опорный элемент оборудования.

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

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается тем, что в двухступенчатом виброизоляторе, выполненным в виде перевернутого стакана, состоящего из цилиндрической части, в которой через вибродемпфирующую прокладку, размещена верхняя часть упругодемпфирующего элемента в виде цилиндрической винтовой пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, при этом нижняя часть упругодемпфирующего элемента расположена во втулке, закрепленной на основании через вибродемпфирующую прокладку, а на днище стакана закреплен виброизолируемый объект, к цилиндрической части каркаса, присоединены, по крайней мере два ребра жесткости треугольного типа, опирающиеся на дополнительные упругие элементы, установленные через вибродемпфирующие прокладки нижними торцами на основании.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез двухступенчатого виброизолятора, на фиг. 2 - вариант выполнения упругодемпфирующего элемента 7 каркаса, на фиг. 3 - вариант выполнения дополнительных упругих элементов 5 и 6, установленных между ребрами 4 жесткости треугольного типа и основанием 1.

Двухступенчатый виброизолятор состоит из каркаса, выполненного в виде перевернутого стакана 3, состоящего из цилиндрической части, в которой через вибродемпфирующую прокладку 9, размещена верхняя часть упругодемпфирующего элемента 7 в виде цилиндрической винтовой пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном. Нижняя часть упругодемпфирующего элемента 7 расположена во втулке 2, закрепленной на основании 1 через вибродемпфирующую прокладку 8. На днище стакана 3 закреплен виброизолируемый объект (на чертеже не показан).

К цилиндрической части каркаса, присоединены, по крайней мере два ребра 4 жесткости треугольного типа, опирающиеся на дополнительные упругие элементы 5 и 6, установленные через вибродемпфирующие прокладки 10 нижними торцами на основании 1, и выполненные в виде цилиндрических винтовых пружин.

Двухступенчатый виброизолятор работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного на стакане 3 каркаса, обеспечивается пространственная виброзащита основания 1 и защита виброизолируемого объекта от вибрации и ударов. При этом дополнительные упругие элементы 5 и 6 выполняют одновременно функции виброизолирующих элементов и элементов шарнирного типа, способных отслеживать в допустимых пределах угловые перемещения виброизолируемого объекта.

Выполнение упругодемпфирующего элемента 7 каркаса в виде цилиндрической винтовой пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, а также установка вибродемпфирующих прокладок 8, 9, 10 позволяет обеспечить дополнительное демпфирование системы виброизоляции в целом.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения упругодемпфирующего элемента 7 каркаса в виде демпфера, который содержит корпус, выполненный в виде цилиндра 11 с днищем 12, в котором расположен поршень 13, выполненный в виде стакана с, параллельными между собой и соосными корпусу, верхним 14 и нижним 15 буртиками и проточкой 16, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками, в проточке 16, расположен фрикционный материал, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 19, расположенная между поршнем 13 и днищем 12 корпуса демпфера, причем полость 18 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 19, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала.

Верхняя поверхность верхнего буртика 14 поршня 13 упирается в упругое кольцо 20, соединенное со стопорным кольцом, фиксируемым его в канавке внутренней поверхности цилиндра И, которое предназначен для фиксации поршня 13 в корпусе демпфера. На поршне 13 закреплена платформа 17. В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости 18 между поршнем 13 и днищем 12 корпуса, в которой расположена пружина 19, 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, расположенного в проточке 16, между буртиками 14 и 15, поршня 13 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 12 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 13, устанавливается на основании, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта.

При колебаниях платформы 17, обеспечивается, пространственная виброзащита основания 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 14 и 15 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 18 между поршнем и днищем 2 корпуса, в которой расположена пружина 19.

Возможен вариант, когда пружина 19, расположенная между поршнем и днищем 12 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

На фиг. 3 представлен вариант выполнения дополнительных упругих элементов 5 и 6, установленных между ребрами 4 жесткости каркаса треугольного типа и основанием 1, выполненных в виде виброизолятора содержащего корпус, выполненный в виде квадратного основания 21, к которому присоединен фиксирующий элемент с цилиндрической втулкой 22 посредством полых заклепок 23. Крышка корпуса выполнена из соединенных между собой соосно посредством круглой перегородки 28 двух цилиндрических втулок 24 и 25. Упругий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины 27, охватывающей своей внутренней поверхностью упругий элемент 26 цилиндрической формы, который может быть выполнен из эластомера или из проволочного переплетения типа путанки. Упругий элемент расположен между основанием 21 и крышкой корпуса 24 соосно цилиндрическим втулкам 22,24,25.

Отношение жесткости C₁ внешнего упругого элемента 27 к жесткости C₂ внутреннего упругого элемента 26, находится в оптимальном соотношении величин: C₁/C₂=1,5…3,0. Виброизолятор работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного на крышке, упругие элементы 26 и 27 воспринимают 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 внутреннего упругого элемента коническими, позволяет обеспечить равнопрочность и экономичность эластомера.