Виброопора

Изобретение относится к машиностроению. Виброопора включает наружную и внутреннюю обоймы. Одна обойма связана с вибрирующим объектом, а другая - с неподвижным основанием. Упругий элемент, соединяющий обоймы, выполнен в виде гофрированной по радиальным направлениям пластины или пакета таких пластин. Пластины согнуты в кольцо и помещены с предварительным натягом в кольцевую полость, образованную обоймами. Полость целиком заполнена вязкой рабочей жидкостью, например минеральным маслом. Уплотнительные кольца из эластичного материала, например резины, герметизируют по торцам указанную полость. Достигается гашение широкополосной пространственной вибрации и возможность работы в широком диапазоне температур. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для гашения вибрации элементов различных машин и оборудования, в частности для гашения вибрации трубопроводов химических аппаратов, глушителей шума автомобильных двигателей, роторов авиационных и газовых турбин, центрифуг и других изделий.

Известна «Гидравлическая виброопора» согласно патенту на изобретение №2253059, содержащая упругую герметичную камеру, заполненную рабочей жидкостью и разделенную на полости, сообщающиеся между собой дросселирующими отверстиями, причем дросселирующие отверстия снабжены вентилями с противоположным пропусканием жидкости.

Недостатком этой виброопоры является:

а) большая сложность конструкции;

б) неспособность данной виброопоры гасить пространственную вибрацию, т.к. она рассчитана на гашение линейной вибрации, направленной вдоль оси симметрии опоры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является «Пластинчатый демпфер» по авторскому свидетельству №213473, состоящий из пакета упругих лент, помещенных в кольцевую полость между наружной и внутренней обоймами, причем пакет составлен из чередующихся гофрированных и гладких лент, причем выпуклость одного гофра входит во впадину другого.

Недостатками указанного устройства является:

а) пластинчатый демпфер относится к классу демпферов с «сухим» трением, а сухое трение наименее эффективно гасит вибрацию, особенно на резонансных и околорезонансных режимах;

б) для создания необходимого демпфирующего эффекта требуются большие усилия поджатия гофров к поверхности обойм, что вызывает повышенный износ контактирующих поверхностей в условиях эксплуатации;

в) чрезмерная сложность динамического расчета колебательных систем, оснащенных демпферами «сухого» трения.

Задачей предлагаемого изобретения является создание выброопоры, неприхотливой в эксплуатации, достаточно простой в изготовлении, допускающей расчетное определение параметров жесткости и демпфирования. Технический результат предлагаемого изобретения - это гашение широкополосной пространственной вибрации с помощью виброопоры, пригодной для работы в широком диапазоне температур окружающей среды, простой и технологичной в изготовлении и эксплуатации и генерирующей силу сопротивления, пропорциональную виброскорости.

Указанный технический результат достигается тем, что в вибропоре, которая содержит наружную и внутреннюю обоймы, одна из которых связана с вибрирующим объектом, а другая - с неподвижным основанием, упругий элемент, соединяющий обоймы, в виде гофрированной по радиальным направлениям пластины или пакета таких пластин, согнутых в кольцо и помещенных с некоторым предварительным, создаваемым при сборке натягом, в кольцевую полость, образованную обоймами, причем согласно изобретению опора имеет уплотнительные кольца, изготовленные из эластичного материала, например резины, герметизирующие по торцам указанную полость, и вязкую рабочую жидкость, например минеральное масло, целиком заполняющую эту полость. Наружная обойма имеет цилиндрическую выточку, соответствующую ширине гофрированного пакета и служащую для фиксации данного пакета в осевом направлении. Предполагается, что гофры равномерно располагаются по окружности.

Радиальная жесткость опоры определяется по формуле:

,

где Z - число гофров, N - число пластин, С₀=12EJ/L³, EJ - изгибная жесткость одной пластины, L - половина окружного шага гофров.

Демпфирование создается в результате выдавливания в осевом направлении рабочей жидкости из межгофровых объемов через торцевые поверхности гофров. Таким образом, создаваемое демпфирование имеет преимущественно гидравлическую природу, причем сила сопротивления оказывается пропорциональной виброскорости, как это имеет место при вязком сопротивлении.

При проектировочном расчете сила сопротивления опоры определяется по формуле:

где η - коэффициент динамической вязкости рабочей жидкости, В - ширина пакета. H - высота гофров в собранном состоянии.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, где изображена конструкция виброопоры, включающая в себя наружную 1 и внутреннюю 3 обоймы, упругий элемент 2 в виде пакета гофрированных по радиальным направлениям пластин, согнутых в кольцо и помещенных с некоторым предварительным, создаваемым при сборке натягом, в кольцевую полость, образованную обоймами. В конструкцию опоры входят также уплотнительные кольца 4, изготовленные из эластичного материала, например резины, герметизирующие указанную полость по торцам, а также рабочая жидкость 5, например минеральное масло, целиком заполняющее эту полость.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Виброопора крепится одной из своих обойм в точке системы, испытывающей наиболее ощутимую вибрацию, и неподвижно закрепляется в этой точке. Другая обойма связывается с неподвижным основанием. Вибрационное перемещение подвижной обоймы вызывает радиальную деформацию гофров. При этом часть рабочей жидкости, заполняющей пространство между гофрами, выдавливается в осевом направлении через щели, образуемые гофрами и наружной, и внутренней обоймами. Скорость выдавливания определяется соотношением и может значительно превысить виброскорость подвижной обоймы. Для этого необходимо, чтобы ширина пакета значительно, например, в 10 или более раз превосходила высоту гофров в их деформированном состоянии. В результате создается сила вязкого сопротивления, пропорциональная виброскорости и определяемая по формуле 2.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решения, а использование их в заявленной совокупности дает возможность получить новый технический эффект, а именно - виброопору, работающую в широком диапазоне частот возбуждающих нагрузок, неприхотливую в эксплуатации, достаточно простую в изготовлении и создающую вязкое сопротивление, пропорциональное виброскорости, пригодную для гашения пространственной вибрации.

Предлагаемое изобретение позволяет снизить уровень вибрации элементов различных машин и оборудования, например трубопроводов химических аппаратов, глушителей шума автомобильных двигателей и других изделий.

Виброопора, включающая в себя наружную и внутреннюю обоймы, одна из которых связана с вибрирующим объектом, а другая - с неподвижным основанием, упругий элемент, соединяющий обоймы, в виде гофрированной по радиальным направлениям пластины или пакета таких пластин, согнутых в кольцо и помещенных с некоторым предварительным создаваемым при сборке натягом в кольцевую полость, образованную обоймами, отличающаяся тем, что виброопора имеет уплотнительные кольца, изготовленные из эластичного материала, например резины, герметизирующие по торцам указанную полость, и вязкую рабочую жидкость, например минеральное масло, целиком заполняющую эту полость.