Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРОИЗОЛЯТОР СЕТЧАТЫЙ ШАЙБОВЫЙ

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 [1] (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 между нажимными шайбами и выполненного в виде соосно расположенной втулки, причем отношение наружного диаметра D упругого сетчатого элемента к его высоте h находится в оптимальном интервале величин D/h=0,73…1,05.

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 виброизоляторе сетчатом, содержащем основание, упругий сетчатый элемент и шайбы, взаимодействующие со втулками, основание выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями, сетчатый упругий элемент своей нижней частью опирается на основание и фиксируется нижней шайбой, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируется верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, жестко соединенным с основанием, а между нажимной шайбой и основанием расположен 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≤P₂, за счет своей осадки δ:

где Р₁ 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.

На фиг. 1 представлен общий вид виброизолятора сетчатого, на фиг. 2 - фронтальный разрез, на фиг. 3 - упругий элемент, расположенный между нажимной шайбой и основанием, на фиг. 4 - характеристика равночастотной пружины.

Виброизолятор сетчатый шайбовый содержит основание 1 в виде пластины с крепежными отверстиями 2, сетчатый упругий элемент 7, нижней частью опирающийся на основание 1, и фиксируемый нижней шайбой 6, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 5, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 4, охватываемым соосно расположенным кольцом 3, жестко соединенным с основанием 1.

Между нажимной шайбой 5 и основанием 1 расположен упругий элемент 8, выполненный в виде равночастотной пружины 11. Нижний фланец равночастотной пружины пружинного виброизолятора закреплен на упругом основании 9, а верхний - на опорной пластине 10, при этом пружина 11 имеет переменный шаг t, обеспечивающий постоянство собственной частоты при любых нагрузках P из заданного диапазона:

P₁≤Р≤Р_{2 ,}

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

Под действием нагрузки Р, удовлетворяющей условию P₁≤P≤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.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 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.

Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.

Упругий сетчатый элемент 7 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда внешняя винтовая поверхность упругого элемента 8, расположенного между нажимной шайбой 5 и основанием 1, выполненного в виде цилиндрической равночастотной пружины 11, имеющей переменный шаг t, покрыта вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, или вибродемпфирующей мастикой типа «ВД-17».

Виброизолятор сетчатый шайбовый работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 5, упругий сетчатый элемент 7 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. Демпфер сухого трения работает следующим образом.

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 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 Р₁. Это отвечает условию равночастотности: постоянству частоты собственных колебаний виброизолируемой системы при изменении массы этой системы в заданных пределах.

Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х, Y, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.