Результат интеллектуальной деятельности: СЕТЧАТЫЙ ДЕМПФЕР

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сетчатый виброизолятор по патенту РФ №2285839 (прототип), содержащий корпус, упругие элементы, нажимные шайбы, упругие элементы выполнены из параллельно установленных пружинного элемента, соединенного с верхней и нижней нажимными шайбами, и упругого элемента из объемного сетчатого переплетения, размещенного внутри пружинного элемента.

Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за сравнительно невысокой степени демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в сетчатом демпфере, содержащим корпус, выполненный в виде верхней и нижней нажимных шайб с буртиками и резьбовыми отверстиями, между которыми закреплена цилиндрическая винтовая пружина, при этом нажимные шайбы выполнены с винтовой нарезкой, в которую входят витки пружины, поджимаемые плоскими шайбами через винты, а внутри пружины, соосно и коаксиально ей, размещен сетчатый демпфер, выполненный в виде цилиндрической втулки из объемного сетчатого переплетения, и размещенного внутри нее демпферного устройства, причем отношение наружного диаметра D сетчатого демпфера к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D/h = 0,73…1,05, а отношение среднего диаметра D₁ пружинного элемента к диаметру его проволоки d находится в оптимальном интервале величин D₁/d = 6,5…13,6, а отношение наружного диаметра корпуса С к его высоте А находится в оптимальном интервале величин С/А = 0,68…0,88, при этом плотность сетчатой структуры упругих сетчатых элементов находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, при этом материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм, демпферное устройство состоит из гильзы, выполненной из жесткого упругодемпфирующего материала, например типа «Агат», в центрально части которой, по ее внутреннему диаметру закреплено профильное демпфирующее кольцо, выполненное из эластомера, например литьевого полиуретана, причем кольцо имеет профиль сечения в виде двух оппозитно расположенных поверхностей усеченного конуса, сходящихся в центральной части кольца своими основаниями меньшего диаметра, а над поверхностями больших оснований конических поверхностей кольца расположены диски, закрепленные посредством штоков в резьбовых отверстиях соответственно верхней и нижней нажимных шайб, между дисками демпферного устройства, закрепленными посредством штоков в резьбовых отверстиях соответственно верхней и нижней нажимных шайб, внутри профильного демпфирующего кольца, расположен дополнительный демпфирующий элемент, при этом дополнительный демпфирующий элемент, расположенный между дисками демпферного устройства, закрепленными посредством штоков в резьбовых отверстиях соответственно верхней и нижней нажимных шайб, выполнен по форме поверхности, эквидистантной поверхности профильного демпфирующего кольца, расположенного в центрально части гильзы по ее внутреннему диаметру, а в соприкасающиеся эквидистантные поверхности помещена фрикционная смазка.

На чертеже представлен сетчатый демпфер.

Сетчатый демпфер содержит корпус, выполненный в виде верхней и нижней нажимных шайб 1 и 7 с буртиками 5 и резьбовыми отверстиями 6, между которыми закреплена цилиндрическая винтовая пружина 4. Нажимные шайбы 1 и 7 выполнены с винтовой нарезкой, в которую входят витки пружины, поджимаемые плоскими шайбами 2 и 8 через винты 9. Внутри пружины 4, соосно и коаксиально ей, размещен сетчатый демпфер 3, выполненный в виде цилиндрической втулки из объемного сетчатого переплетения, и размещенного внутри нее демпферного устройства 10 сухого трения, регулирующего коэффициент трения в зависимости от прикладываемой вибрационной нагрузки.

Демпферное устройство 10 состоит из гильзы 11, выполненной из жесткого упругодемпфирующего материала, например типа «Агат», в центрально части которой, по ее внутреннему диаметру закреплено профильное демпфирующее кольцо 14, выполненное из эластомера, например литьевого полиуретана. Кольцо 14 имеет профиль сечения в виде двух оппозитно расположенных поверхностей усеченного конуса, сходящихся в центральной части кольца 14 своими основаниями меньшего диаметра. Над поверхностями больших оснований конических поверхностей кольца 14 расположены диски 12 и 13, закрепленные посредством штоков 15 и 16 в резьбовых отверстиях 6 соответственно верхней и нижней нажимных шайб 1 и 7.

Возможен вариант, когда между дисками 12 и 13 демпферного устройства 10, закрепленными посредством штоков 15 и 16 в резьбовых отверстиях 6 соответственно верхней 1 и нижней 7 нажимных шайб, внутри профильного демпфирующего кольца 14, расположен дополнительный демпфирующий элемент 17.

Сетчатый демпфер 3 имеет одинаковую высоту h с частью цилиндрической винтовой пружины 4, расположенной между нажимными шайбами 1 и 7, причем отношение наружного диаметра D сетчатого демпфера 3 к его высоте h, находится в оптимальном интервале величин D/h = 0,73…1,05.

Плотность сетчатой структуры упругих сетчатых элементов, выполненных из объемного сетчатого переплетения, 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.

Отношение среднего диаметра D₁ пружинного элемента к диаметру его проволоки d находится в оптимальном интервале величин D₁/d = 6,5…13,6. Отношение наружного диаметра корпуса С к его высоте А находится в оптимальном интервале величин С/А = 0,68…0,88.

Возможен вариант, когда дополнительный демпфирующий элемент 17, расположенный между дисками демпферного устройства 10, закрепленными посредством штоков в резьбовых отверстиях соответственно верхней и нижней нажимных шайб, выполнен по форме поверхности, эквидистантной поверхности профильного демпфирующего кольца 14, расположенного в центрально части гильзы 11 по ее внутреннему диаметру, а в соприкасающиеся эквидистантные поверхности помещена фрикционная смазка.

Сетчатый демпфер работает следующим образом. При колебаниях виброизолируемого объекта, который крепится на одной из нажимных шайб 1 и 7 (на чертеже не показано) цилиндрическая винтовая пружина 4 и сетчатый демпфер 3 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. Варьируя плотностью сетчатой структуры сетчатого демпфера 3, можно осуществлять в определенных пределах настройку резонансной частоты виброизолятора. Размещенное внутри него демпферное устройство 10 сухого трения, позволяющее регулировать коэффициент трения в зависимости от прикладываемой вибрационной нагрузки повышает эффективность виброизоляции в резонансном режиме за счет комплексного демпфирования, которое осуществляется за счет наличия объемных поверхностей трения втулок, выполненных из объемного сетчатого переплетения, упругодемпфирующего материала, например литьевого полиуретана, а также позволяет гасить ударные нагрузки на систему виброзащиты. Дополнительный демпфирующий элемент 17 увеличивает демпфирование на резонансе и повышает тем самым эффективность виброизоляции системы в целом.

Сетчатый демпфер является универсальным амортизирующим устройством, позволяющим работать как в режиме силовой виброизоляции, так и кинематической, а также в виброударном режиме.

Возможен вариант, когда профильное демпфирующее кольцо 14, закрепленное по внутреннему диаметру гильзы 11, выполненной из жесткого упругодемпфирующего материала, выполнено комбинированным, состоящим из полиэтилена или полиуретана с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала.

Возможен вариант, когда профильное демпфирующее кольцо 14, закрепленное по внутреннему диаметру гильзы 11, выполнено комбинированным, состоящим из полиэтилена или полиуретана с вкраплениями гранул из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит 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.

Возможен вариант, когда между верхней и нижней нажимными шайбами 1 и 7 и дополнительным демпфирующим элементом 3 установлены дополнительные упругие элементы, предотвращающие резонансные явления дополнительного демпфирующего элемента 3 (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда профильное демпфирующее кольцо 14, закрепленное по внутреннему диаметру гильзы 11, выполнено комбинированным, состоящим из полиэтилена или полиуретана с вкраплениями гранул из спеченного фрикционного материала на основе железа, который содержит, мас. %: медь 5,0-7,0; графит 4,0-5,0; асбест 2,0-3,0; карбид кремния 4,0-6,0; сернокислое железо 5,0-6,0; кобальт 3,0-4,0; фосфорный шлак 3,0-4,0; железо остальное.