Комбинированный виброизолятор с вибродемпфирующей пружиной
Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, соединенных между собой вертикальной тягой. Верхняя горизонтальная пластина опирается на верхнюю плоскость винтовой пружины и жестко соединена с ней посредством крепежных элементов. Нижняя горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент. Винтовая пружина опирается на вибродемпфирующий элемент, установленный на основании. Сверху нижней горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка для установки виброизолируемого объекта. Винтовая пружина содержит корпус, выполненный из винтовой пустотелой упругой стальной трубки. Внутри корпуса коаксиально установлена с зазором дополнительная упругая стальная трубка. В зазорах между трубками расположен фрикционный элемент. Коаксиально корпусу расположен винтовой сплошной упругий стержень. Фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди. Достигается повышение эффективности виброизоляции при резонансе. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к пружинным виброизоляторам, применяемым для снижения вибраций.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является амортизатор по авторскому свидетельству СССР на изобретение №916805, кл. F16F 1/06, опубликовано 05.04.1982 (прототип), содержащий цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции при резонансе.
Это достигается тем, что в комбинированном виброизоляторе с вибродемпфирующей пружиной, содержащем каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, верхней и нижней, соединенных между собой вертикальной тягой, при этом верхняя горизонтальная пластина опирается на верхнюю плоскость винтовой вибродемпфирующей пружины и жестко соединена с ней посредством крепежных элементов, а нижняя горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент, при этом винтовая вибродемпфирующая пружина и упругодемпфирующий элемент установлены на общем основании, а сверху нижней горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка для установки виброизолируемого объекта, причем вибродемпфирующая пружина 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÷42,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.
На чертеже изображен общий вид комбинированного виброизолятора с вибродемпфирующей пружиной, продольный разрез.
Комбинированный виброизолятор с вибродемпфирующей пружиной содержит каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, верхней 7 и нижней 10, соединенных между собой вертикальной тягой 9, при этом верхняя 7 горизонтальная пластина опирается на верхнюю плоскость винтовой вибродемпфирующей пружины и жестко соединена с ней посредством крепежных элементов 8, а нижняя 10 горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент 12, при этом винтовая вибродемпфирующая пружина и упругодемпфирующий элемент 12 установлены на общем основании 13, а сверху нижней 10 горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка 11 для установки виброизолируемого объекта (на чертеже не показан). Нижняя плоскость вибродемпфирующей пружины опирается на вибродемпфирующий элемент 6.
Вибродемпфирующая пружина содержит корпус 1, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка 3, а в зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент 2, например, из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 1, дополнительной упругой стальной трубки 3 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 2 и 4, а их оси совпадает с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 1, расположен винтовой упругий стержень 5, который может быть выполнен, так же как корпус и дополнительные упругие стальные трубки, полым, как показано на чертеже, либо сплошным (на чертеже не показано). Фрикционные элементы 2 и 4 могут быть выполнены трубчатыми, как показано на чертеже, при этом иметь либо сплошную структуру, например, из полиэтилена, как элемент 4, либо комбинированную, как элемент 2, например из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 5, выполнен в виде винтовой пружины с шагом, меньшим на 5÷10% шага винтовой линии корпуса 1, для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 2 и 4.
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.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям X.Y, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.
Комбинированный виброизолятор с вибродемпфирующей пружиной, содержащий каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, верхней и нижней, соединенных между собой вертикальной тягой, при этом верхняя горизонтальная пластина опирается на верхнюю плоскость винтовой вибродемпфирующей пружины и жестко соединена с ней посредством крепежных элементов, а нижняя горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент, при этом винтовая вибродемпфирующая пружина опирается на вибродемпфирующий элемент, установленный на основании, а сверху нижней горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка для установки виброизолируемого объекта, причем вибродемпфирующая пружина 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, отличающийся тем, что 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.
