Виброизолятор комбинированный кочетова

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит корпус и соединенные между собой упругие элементы. В корпусе последовательно установлены упругий кольцевой элемент и тарельчатый равночастотный элемент, которые фиксируются по внутреннему диаметру на коаксиально расположенном с корпусом стержне. По внешнему диаметру упругий кольцевой элемент фиксируется на внутренней поверхности корпуса. В корпусе может быть последовательно установлено несколько упругих кольцевых элементов. Шаг расположения упругих кольцевых элементов может быть как постоянным, так и переменным. Тарельчатый равночастотный элемент фиксируется на его основании корпуса. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 3 ил.

 

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

Известно применение тарельчатых упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3]. Расчеты показывают высокую эффективность упругих элементов тарельчатого типа при их относительно небольших габаритах, при этом испытания в реальных фабричных условиях подтверждают их эффективность при высокой надежности и простоте обслуживания.

Однако нагрузочная способность на элемент тарельчатого типа невысока.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [4, 5] с маятниковым подвесом, в которых используется пакет упругих тарельчатых элементов, состоящий из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом каждый блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.

Недостатком такого типа виброизоляторов с маятниковым подвесом является их большой габарит по высоте, так как они относятся к категории подвесных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте не ограничены, а для опорных систем виброзащиты требуются сравнительно небольшие габариты по высоте.

Известен виброизолятор с кольцевыми тарельчатыми пружинами [6], содержащий корпус в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде, по крайней мере, двух тарельчатых кольцевых пружин, каждая из которых состоит из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закреплена в корпусе через упругие втулки из эластомера, установленные между основанием, нижними кольцами пружин и крышкой.

Известен тарельчатый виброизолятор [7], содержащий корпус, включающий основание с крышкой, и размещенный в нем пакет тарельчатых упругих элементов, который состоит из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов, внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой, один конец которой жестко закреплен в основании, а другой взаимодействует с внутренней поверхностью крышки, выполненной в виде перевернутого стакана, торцевая часть которой взаимодействует с тарельчатыми упругими элементами, причем между торцем втулки и днищем крышки имеется зазор.

Недостатком такого типа виброизоляторов является «прощелкивание» упругих элементов в обратную сторону, т.е. прохождение при определенной нагрузке через нулевую жесткость, что несколько снижает эффективность виброзащиты.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [8, 9], состоящих из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.

Недостатком такого типа виброизоляторов является возможность блокирования тарельчатых упругих элементов в пакетах из колец Т-образного профиля, что несколько может изменить их общую жесткость, а следовательно, и эффективность виброзащиты.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является упругий элемент тарельчатого типа по патенту РФ №2285836, F16F 1/32, от 20.10.2006 г. [10] (прототип), содержащий тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на поверхности которой выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя или тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в виброизоляторе комбинированном, содержащем корпус и соединенные между собой упругие элементы, в корпусе последовательно установлены упругий кольцевой элемент и тарельчатый равночастотный элемент, которые фиксируются по внутреннему диаметру на коаксиально расположенном с корпусом стержне, а по внешнему соответственно упругий кольцевой элемент на внутренней поверхности корпуса, а тарельчатый равночастотный элемент на его основании.

На фиг. 1 представлена общая схема виброизолятора, а на фиг. 2 - кольцевой упругий элемент, на фиг. 3 - тарельчатый равночастотный элемент.

Виброизолятор комбинированный содержит корпус 12, в котором последовательно установлены упругий кольцевой элемент и тарельчатый равночастотный элемент, которые фиксируются по внутреннему диаметру на коаксиально расположенном с корпусом стержне 13, а по внешнему соответственно упругий кольцевой элемент на внутренней поверхности корпуса 12, а тарельчатый равночастотный элемент на его основании 16.

Виброизолятор комбинированный содержит корпус 12, выполненный в виде цилиндрической обечайки с проточкой 14 на внутренней поверхности и основанием 17 с центральным отверстием. Проточка 14 служит для фиксации внешнего кольца 1 упругого рессорного элемента, и коаксиально расположенный цилиндрический стержень 13 с проточкой 15 для фиксации внутреннего кольца 2 упругого рессорного элемента с центральным отверстием 5 (фиг. 1). В корпусе 12 может быть последовательно установлено несколько (два и более) упругих рессорных элементов. В этом случае в корпусе 12 будет выполнено соответствующее этому числу упругих рессорных элементов количество проточек 14, а в стержне 13 - соответствующее количество проточек 15, причем шаг расположения упругих рессорных элементов может быть как постоянным, так и переменным, например возрастающим от первого упругого рессорного элемента к последнему, расположенному ближе к опорной поверхности корпуса 12 (на чертеже не показано).

Упругий кольцевой элемент (фиг. 2) содержит по крайней мере два упругих коаксиально расположенных кольца, внешнего 1 и внутреннего 2, с центральным отверстием 5, жестко соединенных между собой посредством по крайней мере двух симметричных упругих диаметрально расположенных элементов 3 и 4 со сквозным центральным пазом 6 и 7, симметрично расположенным внутри элемента, причем боковые поверхности паза сопряжены по концам с цилиндрическими поверхностями, образованными сквозными отверстиями 8, 9, 10, 11, соответственно расположенными на внешнем 1 и внутреннем 2 кольцах. Боковые поверхности центрального паза могут быть выполнены наклонными по отношению к оси упругих элементов (на чертеже не показано). Элементы, соединяющие внешние и внутренние кольца, закреплены на них посредством заклепок, по крайней мере одной, с каждого конца пластины (прямоугольный профиль) или стержня круглого (квадратного сечения). Коаксиально расположенные кольца, внешнее 1 и внутреннее 2, образуют между собой кольцевой зазор «S». Элементы 3 и 4, соединяющие внешние и внутренние кольца, могут быть закреплены на них также посредством сварки, например контактной, или крепежными резьбовыми элементами, или как клеевое соединение.

Полости, образованные внешним 1 и внутренним 2 упругими коаксиально расположенными кольцами и диаметрально расположенными элементами 3 и 4 заполнены упругодемпфирующим сетчатым элементом 33, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Тарельчатый равночастотный элемент (фиг. 3) содержит, по крайней мере два упругих, расположенных осесимметрично и в параллельных плоскостях кольца, внешнее 18 и внутреннее 19, жестко соединенные между собой посредством по крайней мере двух симметричных упругих диаметрально расположенных элементов 20 и 21 со сквозным центральным пазом 22 и 23, симметрично расположенным внутри элемента. Боковые поверхности паза сопряжены по концам с поверхностями, образованными сквозными отверстиями 24, 25, 26, 27, соответственно расположенными на внешнем 18 и внутреннем 19 кольцах. Элементы 20 и 21, соединяющие внешние и внутренние кольца, имеют линии изгиба 28, 29, 30, 31 и могут быть закреплены на них также посредством сварки, например контактной, или крепежными резьбовыми элементами, или как клеевое соединение.

Полости, образованные внешним 18 и внутренним 19 упругими расположенными осесимметрично и в параллельных плоскостях кольцами, заполнены упругодемпфирующим сетчатым элементом 32, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Плотность сетчатой структуры упругодемпфирующего сетчатого элемента 32 в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры сетчатых элементов 33.

Возможен вариант (на чертеже не показано), когда между нижней поверхностью тарельчатого равночастотного элемент и основанием 16 корпуса 12 расположены три промежуточных вибродемпфирующих слоя: первый слой из дисперсного упругодемпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например, следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких, как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, второй слой - из вязаных упругих синтетических нитей, причем размер ячеек, вязаных из упругих синтетических нитей, на 10÷15% меньше размеров фракций крошки вибродемпфирующих материалов; и третий слой - из сплошного демпфирующего материала, в котором может быть использована губчатая резина, иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал.

Возможен вариант (на чертеже не показано), когда между нижней поверхностью внешнего кольца 1 упругого рессорного элемента и нижней поверхностью проточки 14 на внутренней поверхности корпуса 12 расположен промежуточный вибродемпфирующий слой из дисперсного упругодемпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например, следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких, как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм.

Виброизолятор комбинированный работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного на стержне 13, связанного с внутренним кольцом 2 упругого рессорного элемента и опирающегося на тарельчатый равночастотный элемент, обеспечивается пространственная виброзащита объекта и защита от ударов относительно опорной поверхности корпуса 12. Демпфирование в системе осуществляется за счет упругодемпфирующих сетчатых элементов 32 и 33, выполненных армированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Источники информации

1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с: стр. 197, рис. 5.65.

2. Кочетов О.С. Методика расчета тарельчатых виброизоляторов для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности - 2000, №4. С. 98…104.

3. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр. 32-37.

4. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Тарельчатый виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279580. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор тарельчатый с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2287727. Опубликовано 20.11.06. Бюллетень изобретений №32.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор Кочетовых с кольцевыми тарельчатыми пружинами // Патент на изобретение №2285834. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Тарельчатый виброизолятор Кочетовых // Патент на изобретение №2285835. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетова тарельчатого типа // Патент на изобретение №2293228. Опубликовано 10.02.07. Бюллетень изобретений №4.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285838. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Упругий элемент тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285836. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

Виброизолятор комбинированный, содержащий корпус и соединенные между собой упругие элементы, в корпусе последовательно установлены упругий кольцевой элемент и тарельчатый равночастотный элемент, которые фиксируются по внутреннему диаметру на коаксиально расположенном с корпусом стержне, а по внешнему соответственно упругий кольцевой элемент на внутренней поверхности корпуса, а тарельчатый равночастотный элемент на его основании, корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки с проточкой для фиксации внешнего кольца упругого кольцевого элемента, и коаксиально расположенный цилиндрический стержень с проточкой для фиксации внутреннего кольца упругого кольцевого элемента, который выполнен в виде по крайней мере двух упругих коаксиально расположенных колец, внешнего и внутреннего, жестко соединенных между собой посредством по крайней мере двух симметричных упругих диаметрально расположенных элементов со сквозным центральным пазом, симметрично расположенным внутри элемента, причем боковые поверхности паза сопряжены по концам с цилиндрическими поверхностями, образованными сквозными отверстиями, соответственно расположенными на внешнем и внутреннем кольцах, в корпусе может быть последовательно установлено несколько упругих кольцевых элементов, причем шаг расположения упругих кольцевых элементов может быть как постоянным, так и переменным, например возрастающим от первого упругого кольцевого элемента к последнему, расположенному ближе к опорной поверхности корпуса, а тарельчатый равночастотный элемент содержит по крайней мере два упругих расположенных осесимметрично и в параллельных плоскостях кольца, внешнее и внутреннее, жестко соединенные между собой посредством по крайней мере двух симметричных упругих диаметрально расположенных элементов со сквозным центральным пазом, симметрично расположенным внутри элемента, а элементы, соединяющие внешние и внутренние кольца, имеют линии изгиба и могут быть закреплены на кольцах посредством сварки, например контактной, или крепежными резьбовыми элементами, или как клеевое соединение, при этом полости, образованные внешним и внутренним упругими коаксиально расположенными кольцами и диаметрально расположенными элементами упругих кольцевых элементов, заполнены упругодемпфирующим сетчатым элементом, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, а также полости, образованные внешним и внутренним упругими, расположенными осесимметрично и в параллельных плоскостях кольцами тарельчатого равночастотного элемента, заполнены упругодемпфирующим сетчатым элементом, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, а между нижней поверхностью тарельчатого равночастотного элемента и основанием корпуса расположены три промежуточных вибродемпфирующих слоя: первый слой из дисперсного упругодемпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например, следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких, как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, второй слой из вязаных упругих синтетических нитей, причем размер ячеек, вязаных из упругих синтетических нитей, на 10÷15% меньше размеров фракций крошки вибродемпфирующих материалов; и третий слой из сплошного демпфирующего материала, в котором может быть использована губчатая резина, иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал, отличающийся тем, что между нижней поверхностью внешнего кольца упругого кольцевого элемента и нижней поверхностью проточки на внутренней поверхности корпуса расположен промежуточный вибродемпфирующий слой из дисперсного упругодемпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например, следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких, как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм.