Упругий тарельчатый элемент

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

Известно устройство упругий элемент тарельчатого типа по патенту РФ 2624134 МПК F16F 3/02 (2006.01), опубликовано 30.05.2017 Бюл. № 19, содержащий тарельчатые упругие поверхности в виде усеченного конуса со сквозными пазами в них, связанные ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, содержит два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси разделительного элемента упругих элемента, каждый из которых содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнены в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных тремя ребрами, а в центральной части разделительного элемента соосно упругим элементам закреплены демпфирующие цилиндры, выполненные из литьевого полиуретана, и входящие с зазорами в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей, в демпфирующие цилиндры, жестко закрепленные в центральной части разделительного элемента, соосно им с зазором входят демпфирующие элементы втулочного типа, закрепленные посредством упругих колец, закрепленных в отверстиях при вершинах усеченных конических поверхностей упругих элементов, причем разделительный элемент выполнен комбинированным, состоящим из трех слоев: центральный слой выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», а симметрично расположенные относительно него верхний и нижний слои выполнены из сетчатого каркаса, заполненного губчатой резиной.

Недостатком известного устройства является снижение эффективности виброзащиты при высоких динамических нагрузках, в результате которых наступает предел текучести и разрушение устройства.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство упругого тарельчатого элемента по патенту РФ 2662107 МПК F16F 3/02 (2006.01), опубликовано 20.10.2018 Бюл. № 21, содержащий тарельчатые упругие поверхности в виде усеченного конуса со сквозными пазами в них, связанные ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, при этом он содержит два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси разделительного элемента упругих элемента, каждый из которых содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных тремя ребрами, а в центральной части разделительного элемента, соосно упругим элементам, закреплены демпфирующие цилиндры, выполненные сетчатыми, причем плотность сетчатой структуры сетчатого упругодемпфирующего элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2÷2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09÷0,15 мм, и входящие с зазорами в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей, при этом разделительный элемент выполнен комбинированным, состоящим из трех слоев: центральный слой выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», а симметрично расположенные относительно него верхний и нижний слои выполнены из иглопробивных матов типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокий срок службы устройства при высоких нагрузках.

Технический результат является продление срока службы конструкции при высоких нагрузках.

Это достигается тем, что в упругом элементе тарельчатого типа, содержащем тарельчатые упругие поверхности в виде усеченного конуса со сквозными пазами в них, связанные ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, при этом он содержит два оппозитно расположенных относительно вертикальной оси разделительного элемента упругих элемента, каждый из которых содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных тремя ребрами, а в центральной части разделительного элемента, соосно упругим элементам, закреплены демпфирующие цилиндры, выполненные сетчатыми, причем плотность сетчатой структуры сетчатого упругодемпфирующего элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2÷2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09÷0,15 мм, и входящие с зазорами в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей, при этом разделительный элемент выполнен комбинированным, состоящим из трех слоев: центральный слой выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», а симметрично расположенные относительно него верхний и нижний слои выполнены из иглопробивных матов типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, причем высоту центрального слоя разделительного элемента, имеющего форму цилиндра, выполняют до уровня начала упругих элементов, в центральной части разделительного элемента исполняют выемки с верхней и нижней стороны в виде усеченного конуса, образующая которого параллельна упругим элементам.

Отличительными признаками являются:

высоту центрального слоя разделительного элемента, имеющего форму цилиндра, выполняют до уровня начала упругих элементов, за счет этого, при значительных нагрузках и соприкосновении упругих тарельчатых элементов со слоями разделительного элемента, происходит значительное повышение упругости конструкции, что не позволяет выгибаться упругим тарельчатым элементам в горизонтальную плоскость, в которой возникают наибольшие нагрузки, приводящие к ускоренному разрушению упругих тарельчатых элементов;

в центральной части разделительного элемента исполняют выемки с верхней и нижней стороны в виде усеченного конуса, образующая которого параллельна упругим элементам, за счет чего, именно при больших динамических нагрузках, осуществляется более эффективное вибродемпфирование с продолжительным сроком службы устройства.

На фиг. 1 представлен упругий элемент тарельчатого типа, в вертикальном сечении, включающий 1 – большая усеченная упругая коническая поверхность в верхнем упругом элементе; 2 – большая усеченная упругая коническая поверхность в нижнем упругом элементе; 3 – сквозной паз в верхнем упругом элементе; 4 – сквозной паз в нижнем упругом элементе; 5 – ребра, связывающие верхние упругие конические поверхности; 6 – ребра, связывающие нижние упругие конические поверхности; 7 – верхний демпфирующий цилиндр; 8 – нижний демпфирующий цилиндр; 9 – малая усеченная упругая коническая поверхность в верхнем упругом элементе; 10 – малая усеченная упругая коническая поверхность в нижнем упругом элементе; 11 – разделительный элемент; 12 – центральный жесткий вибродемпфирующий слой; 13 – верхний наружный слой разделительного элемента; 14 – нижний наружный слой разделительного элемента; 15 – уровень начала верхнего упругого элемента; 16 – уровень начала верхнего упругого элемента; 17 – образующая верхнего усеченного конуса, в виде которого выполнена выемка в центральной части разделительного элемента; 18 – образующая нижнего усеченного конуса, в виде которого выполнена выемка в центральной части разделительного элемента;

На фиг. 2 - представлен упругий элемент тарельчатого типа, вид сверху, включающий 1 - верхняя усеченная упругая коническая поверхность; 3 - сквозной паз в упругом элементе; 5 – ребро, связывающее упругие конические поверхности; 7 – демпфирующий цилиндр; 9 – нижняя усеченная упругая коническая поверхность.

Упругий элемент тарельчатого типа работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), установленного через опорные поверхности при основаниях усеченных конических поверхностей упругих элемента 1 и 2, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, при этом демпфирующие цилиндры 7 и 8, выполненные из литьевого полиуретана, обеспечивают демпфирование в системе, при сжатии тарельчатых упругих элементов 1 и 2, при значительных нагрузках упругие элементы 1 и 2 соприкасаются со слоями 13 и 14, выполненных из иглопробивных матов типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, возникает совместное действие упругих элементов 1 и 2, а так же слоев 13 и 14 в районе образующей верхнего усеченого конуса 17 и образующей нижнего усеченного конуса 18. Совместное их действие сильнее препятствует дальнейшей деформации, чем при действии только упругих элементов 1 и 2. Если нагрузка больше, чем сила противодействия упругих элементов 1 и 2, совместной со слоями 13 и 14, то давление оказывается на слой 12, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», который в значительной мере увеличивает силу сопротивления дальнейшей деформации конструкции. Постепенное увеличение сопротивления нагрузкам, увеличивает срок службы конструкции за счет предотвращения выгибания упругих элементов 1 и 2 в горизонтальное положение и более, в которых возникают максимальные напряжения упругой деформации и предела текучести, способствующие ускорению накопления усталостных напряжений и постепенного разрушения материала элементов 1 и 2.