Виброизолирующая система кочетова торсионного типа
Изобретение относится к машиностроению. Виброизолирующая система содержит основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект. Передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами. Свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами. Тяги соединены с основанием сферическими шарнирами. Три вибродемпфирующие пружины установлены и зафиксированы между основанием виброизолируемого объекта и основанием защищаемого межэтажного перекрытия здания. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам защиты межэтажных перекрытий зданий и сооружений от вибраций, генерируемых установленным на нем оборудовании, и может быть применено для установки, например, ткацких станков на межэтажных перекрытиях реконструируемых зданий текстильных предприятий.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолирующая система торсионного типа по Авт. св. СССР №1471006 (прототип), содержащая основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект, отличающаяся тем, что с целью повышения эффективности и упрощения конструкции передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами, при этом свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами, которые в свою очередь соединены с основанием сферическими шарнирами.
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 виброизолирующей системе торсионного типа, содержащей основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект, отличающейся тем, что с целью повышения эффективности и упрощения конструкции передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами, при этом свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами, которые в свою очередь соединены с основанием сферическими шарнирами, а три вибродемпфирующие пружины, установленные между основанием виброизолируемого объекта и основанием защищаемого межэтажного перекрытия здания, зафиксированы в основании виброизолируемого объекта в вершинах треугольника, вписываемого в основание виброизолируемого объекта.
На фиг. 1 изображена виброизолирующая система торсионного типа, на фиг. 2 - изображена одна из трех вибродемпфирующих пружин, которая установлена между основанием 20 виброизолируемого объекта 2 и основанием 1 защищаемого межэтажного перекрытия здания, при этом пружины 17, 18, 19 зафиксированы в основании 20 виброизолируемого объекта 2 в вершинах треугольника, вписываемого в основание 20.
Виброизолирующая система торсионного типа содержит шарнирно связывающий основание 1 с виброизолируемым объектом 2 передаточный механизм, который выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте 2 посредством шарниров 3, 4, 5, 6 торсионов 7 и 8 с оппозитно закрепленными на их концах рычагами 9, 10, 11, 12, при этом свободные концы последних связаны с основанием 1 защищаемого межэтажного перекрытия здания через вертикальные тяги 13, 14, 15, 16 со сферическими шарнирами на их концах.
Виброизолирующая система торсионного типа работает следующим образом.
При движении центра масс виброизолируемого объекта 2 в горизонтальной плоскости свободу объекту по двум поступательным и одному вращательному перемещениям обеспечивают тяги 13, 14, 15, 16. При движении центра масс объекта в плоскости XOY свобода поступательного и вращательного его перемещений обеспечивается за счет скручивания торсионов 7 и 8. При вращении центра масс виброизолируемого объекта в плоскости YOZ свобода его перемещения обеспечивается за счет разворота торсионов 7 и 8 с оппозитно расположенными рычагами 9, 10, 11, 12 в шарнирах относительно объекта.
Возможен вариант, когда три вибродемпфирующие пружины 17, 18, 19, установленные между основанием 20 виброизолируемого объекта 2 и основанием 1 защищаемого межэтажного перекрытия здания, зафиксированы в основании 20 виброизолируемого объекта 2 в вершинах треугольника, вписываемого в основание 20 виброизолируемого объекта 2.
Вибродемпфирующая пружина (фиг. 2) содержит корпус 21, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка 23, а в зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент 22, например, из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 21 дополнительной упругой стальной трубки 23 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 22 и 24, а их оси совпадает с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 21 расположен винтовой упругий стержень 25, который может быть выполнен так же, как корпус и дополнительные упругие стальные трубки полым, как показано на чертеже, либо сплошным (не показано). Фрикционные элементы 22 и 24 могут быть выполнены трубчатыми, как показано на чертеже, при этом иметь либо сплошную структуру, например, из полиэтилена, как элемент 24, либо комбинированную, как элемент 22, например, из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (не показан).
Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 25 выполнен в виде винтовой пружины с шагом меньшим на 5÷10% шага винтовой линии корпуса 21 для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 22 и 24.
Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит 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.
Вибродемпфирующая пружина работает следующим образом.
При малых амплитудах колебаний, когда большое затухание нежелательно, рассеиваемая энергия за счет сухого трения между стальной трубкой и фрикционным элементом будет невелика. При больших амплитудах колебаний, особенно при резонансах демпфирование увеличивается из-за относительного перемещения стальных трубок и фрикционного элемента. Во время длительной работы пружинного амортизатора с большими амплитудами затухание возрастает, так как фрикционный элемент при повышении температуры расширяется в замкнутом объеме в несколько раз больше, чем сталь, увеличивая тем самым давление на стенки стальных трубок, в результате чего возрастает сухое трение и колебания быстро прекращаются.
Предложенная виброизолирующая система торсионного типа обеспечивает пространственную виброизоляцию объекта по всем направлениям, при этом имеет низкую собственную частоту колебаний.
1. Виброизолирующая система торсионного типа, содержащая основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект, причем передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами, при этом свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами, которые в свою очередь соединены с основанием сферическими шарнирами, отличающаяся тем, что три вибродемпфирующие пружины, установленные между основанием виброизолируемого объекта и основанием защищаемого межэтажного перекрытия здания, зафиксированы в основании виброизолируемого объекта в вершинах треугольника, вписываемого в основание виброизолируемого объекта.
2. Виброизолирующая система торсионного типа по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из трех вибродемпфирующих пружин, установленных между основанием виброизолируемого объекта и основанием защищаемого межэтажного перекрытия здания, содержит корпус, выполненный из винтовой пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент, обладающий высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадают с осью витков корпуса, при этом центрально коаксиально и осесимметрично корпусу расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит 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.
