Комбинированная виброизолирующая система 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. Каждая из трех вибродемпфирующих пружин содержит нижнюю и верхнюю опорные пластины. Между пластинами коаксиально и концентрично установлены наружная с правым и внутренняя с левым углами подъема витков пружины. Нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин жестко закреплены. Между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины расположен демпфер сухого трения. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 2 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 авторскому свидетельству 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 комбинированной виброизолирующей системе торсионного типа, содержащей основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект, при этом 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 комбинированные 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 комбинированных пружин, которая установлена между основанием 20 виброизолируемого объекта 2 и основанием 1 защищаемого межэтажного перекрытия здания.
Комбинированная 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.
Комбинированная виброизолирующая система торсионного типа работает таким 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 ХОУ 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 комбинированные 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.
Комбинированная пружина (фиг. 2) выполнена в виде пружинного демпфера сухого трения, который содержит нижнюю 21 и верхнюю 22 опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная 25, с правым углом подъема витков, и внутренняя 26 с левым углом подъема витков, пружины. Нижняя опорная пластина 21 является основанием, на котором нижние фланцы пружин 25 и 26 закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной 22, на которой устанавливается виброизолируемый объект (на чертеже не показано), и верхним фланцем внутренней пружины 26 с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего 3 и верхнего 24. цилиндрических дисков. При этом нижний диск 23 жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины 26, а верхний диск 24 жестко связан с верхней опорной пластиной 22. Верхний 24 цилиндрический диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний 23 цилиндрический диск выполнен из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 8÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) - 12÷19%; графит - 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния - 7÷15%; баритовый концентрат - 20÷35%; тальк - 15÷3,0%.
Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего 23 и верхнего 24, цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использована сталь, жесткий вибродемпфирующий материал, например типа «Агат», вышеуказанный фрикционный материал, а также различные сочетания этих материалов в паре сухого трения демпфера.
Возможен вариант, когда в целях повышения коэффициента демпфирования системы виброизоляции, на поверхностях цилиндрических дисков 23 и 24 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки 27, на одном из дисков, и выступы 28, на другом диске. Эти входящие друг в друга поверхности взаимодействуют друг с другом без зазоров, что приводит к увеличению поверхностей трения, а, следовательно, к увеличению коэффициента демпфирования системы.
Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий 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.
Возможен вариант, когда верхний цилиндрический диск 24 выполнен из эластомера, например резины или другого эластичного материала, обладающего высокими демпфирующими свойствами, а нижний цилиндрический диск 23 выполнен из стали.
Пружинный демпфер сухого трения работает следующим образом.
Наружная 25 и внутренняя 26 пружины демпфера воспринимают значительные статическую и динамическую нагрузки от машины и передают на поддерживающую конструкцию существенно уменьшенную величину динамической нагрузки.
Две пружины 25 и 26, вставленные одна в другую, работают на сжатие, при этом внешняя пружина 25 правого угла подъема поворачивает жестко прикрепленную к ней верхнюю металлическую опорную пластину 22 в одну сторону, а внутренняя пружина 26 левого угла подъема - жестко прикрепленный к ней нижний цилиндрический диск 23 демпфера сухого трения - в другую сторону. Таким образом, используется эффект взаимного поворота в разные стороны концевых витков пружин 25 и 26 вокруг вертикальной оси, благодаря чему в составной опорной плоскости демпфера сухого трения возникают диссипативные силы, т.е. появляется сухое трение. Введение в демпфер сухого трения элемента из резины с повышенным в 10÷15 раз внутренним трением приводит к уменьшению амплитуд колебаний машины.
1. Комбинированная 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, при этом каждая из трех вибродемпфирующих пружин содержит нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная с правым углом подъема витков и внутренняя с левым углом подъема витков пружины, при этом нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух соприкасающихся между собой нижнего и верхнего цилиндрических дисков, при этом нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной, при этом на поверхностях цилиндрических дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки на одном из дисков и выступы - на другом диске, входящие друг в друга.
2. Комбинированная виброизолирующая система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченый фрикционный материал на основе меди, содержащий 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.
3. Комбинированная виброизолирующая система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения использован фрикционный материал, выполненный из композиции, включающей следующие компоненты при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 8÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) - 12÷19%; графит - 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния - 7÷15%; баритовый концентрат 20÷35%; тальк 1,5÷3,0%.
