Результат интеллектуальной деятельности: ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ СФЕРИЧЕСКИЙ 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 сферическом виброизоляторе, выполненным в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего и нижнего каркасов, с соосно размещенными в них соответственно верхнего и нижнего упругодемпфирующих элементов, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, верхний и нижний каркасы выполнены в виде эксцентрично расположенных, жестких сферических оболочек: верхней и нижней, при этом верхние торцы, верхнего и нижнего упругодемпфирующих элементов закреплены на внутренней поверхности сферических оболочек посредством секторов, выполненных из материала с клеевыми и вибродемпфирующими свойствами, например из полиуретана, при этом периферийные части сферических оболочек соединены, по крайней мере двумя, наклонными упругими элементами, выполненными из материала с клеевыми и вибродемпфирующими свойствами, например из полиуретана, а нижняя сферическая оболочка виброизолятора соединена с основанием посредством вертикальных упругих элементов, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез двухступенчатого сферического виброизолятора, на фиг. 2 - вариант выполнения нижнего упругодемпфирующего элемента 8, на фиг. 3 - вариант выполнения вертикальных упругих элементов 9, соединяющих нижнюю сферическую оболочку 2 с основанием.

Двухступенчатый сферический виброизолятор выполнен в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего 1 и нижнего 2 каркасов, с соосно размещенными в них соответственно верхнего и нижнего упругодемпфирующих элементов 7 и 8, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном. На верхнем 1 каркасе, на платформе 10, соединенной с ним посредством растяжек, закреплен виброизолируемый объект (на чертеже не показан).

Верхний 1 и нижний 2 каркасы выполнены в виде эксцентрично расположенных, жестких сферических оболочек: верхней и нижней, при этом верхние торцы, верхнего 7 и нижнего 8 упругодемпфирующих элементов закреплены на внутренней поверхности сферических оболочек посредством секторов 3 и 4, выполненных из материала с клеевыми и вибродемпфирующими свойствами, например из полиуретана.

Периферийные части сферических оболочек соединены, по крайней мере двумя, наклонными упругими элементами 5 и 6, выполненными из материала с клеевыми и вибродемпфирующими свойствами, например из полиуретана. Нижняя сферическая оболочка виброизолятора соединена с основанием посредством вертикальных упругих элементов 9, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин.

Двухступенчатый сферический виброизолятор работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного на платформе 10 верхнего 1 каркасе двухступенчатого каркаса, обеспечивается пространственная виброзащита основания и защита объекта от вибрации и ударов. При этом наклонно расположенные упругие элементы 5 и 6 верхнего каркаса, а также вертикальные упругие элементы 9 нижнего каркаса выполняют одновременно функции виброизолирующих элементов и элементов шарнирного типа, способных отслеживать в допустимых пределах угловые перемещения виброизолируемого объекта.

Выполнение нижнего и верхнего упругодемпфирующих элементов 7 и 8 двухступенчатого каркаса в виде цилиндрических винтовых пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, позволяет обеспечить дополнительное демпфирование системы виброизоляции в целом.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения нижнего упругодемпфирующего элемента 8, выполненного в виде демпфера, содержащего 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 11, 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 вертикальных упругих элементов 9, соединяющих нижнюю сферическую оболочку 2 с основанием, и 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 7 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.