Пространственный рессорный виброизолятор

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации. Пространственный рессорный виброизолятор содержит основание, стойку (4), упругие элементы рессорного типа и опорные узлы. Стойка (4) выполнена в виде перпендикулярного основанию и жестко закрепленного в нем стержня с резьбовым концом, на котором устанавливается П-образное основание (3), фиксирующее упругий элемент (2) рессорного типа посредством упругих элементов, расположенных в пазах П-образного основания (3) посредством крышки (5) и цилиндрической упругой шайбы (6), надетой на стержень. Упругие элементы, фиксирующие упругий элемент (2), выполнены с жесткостью большей жесткости упругого элемента (2). Для снижения амплитуды колебаний на резонансных режимах между упругим элементом (2) и основанием установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент (10). Дополнительный упругодемпфирующий элемент (10) выполнен в виде демпфера, содержащего корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например, в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии. В качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня, используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний. Пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном. Технический результат - повышение эффективности виброизоляции. 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пространственный рессорный виброизолятор, содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы по патенту РФ №2276295 (прототип).

Недостатком работы известного устройства является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции из-за сравнительно большой жесткости рессор.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается тем, что в пространственном рессорном виброизоляторе, содержащем основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, стойка выполнена в виде перпендикулярного основанию и жестко закрепленного в нем стержня с резьбовым концом, на котором устанавливается П-образное основание, фиксирующее упругий элемент рессорного типа посредством упругих элементов, расположенных в пазах П-образного основания посредством крышки и цилиндрической упругой шайбы, надетой на стержень, при этом упругие элементы, фиксирующие упругий элемент рессорного типа, выполнены с жесткостью большей жесткости упругого элемента рессорного типа, причем для снижения амплитуды колебаний на резонансных режимах между упругим элементом рессорного типа и основанием установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент, который выполнен сетчатым и содержит основание, выполненное в виде вертикального цилиндра с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт с шайбой, а другим оппозитно расположенная и соединенная с болтом резьбовая втулка с шайбой, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта, при этом в верхней части цилиндра расположен упругий элемент из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен комбинированный упругий элемент, а дополнительный упругодемпфирующий элемент выполнен в виде демпфера, содержащего корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например, в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии, а в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня, используется 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, при этом пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

На фиг. 1 изображен общий вид пространственного рессорного виброизолятора, на фиг. 2 - разрез А-А опорного узла, на фиг. 3 - разрез Б-Б опорного узла, на фиг. 4, 5 - варианты схем дополнительного упругодемпфирующего элемента 10, установленного между упругим элементом 2 рессорного типа и основанием.

Пространственный рессорный виброизолятор содержит стойку 4, жестко закрепленную перпендикулярно основанию, выполненную в виде стержня с резьбовым концом. На стойке 4 устанавливается П-образное основание 3, фиксирующее упругий элемент 2 рессорного типа посредством упругих элементов 9, расположенных в пазах П-образного основания 3 посредством крышки 5. Цилиндрическая упругая шайба 6 надета на стержень 4. Виброизолируемый объект 1 крепится на свободном конце рессорного упругого элемента 2. Фиксация крышки 5 осуществляется посредством гайки 8, взаимодействующей с резьбовым концом стойки 4. Упругие элементы 9, фиксирующие упругий элемент 2 рессорного типа, и цилиндрическая упругая шайба 6 выполнены с жесткостью большей жесткости упругого элемента рессорного типа. Для снижения амплитуды колебаний на резонансных режимах между упругим элементом 2 рессорного типа и основанием установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент 10.

Пространственный рессорный виброизолятор работает следующим образом.

При вынужденных колебаниях виброизолируемого объекта 1 возникает динамическая реакция, которая гасится упругим элементом 2 рессорного типа, который одновременно является направляющим устройством при вертикальных перемещениях объекта 1. Горизонтальная составляющая, возникающая при работе плоской рессоры, компенсируется в опорном узле за счет упругих элементов 9 и цилиндрической шайбы 6, обеспечивающих пространственную виброизоляцию на высоких частотах. Предварительный натяг упругих элементов 6 и 9 создается гайкой 8, расположенной на резьбовом конце стержня 4.

Дополнительный упругодемпфирующий элемент 10 выполнен сетчатым (фиг. 4) и содержит основание, которое выполнено в виде вертикального цилиндра 11 с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт 14 с шайбой 17, а другим оппозитно расположенная и соединенная с болтом 14 резьбовая втулка 15 с шайбой 16, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта. В верхней части цилиндра 11 расположен упругий элемент 12 из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен сетчатый упругий элемент 13.

Плотность сетчатой структуры каждого из упругих сетчатых элементов находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.

При этом плотность сетчатой структуры внешних слоев каждого упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры их внутренних слоев.

Каждый упругий сетчатый элемент может быть выполнен комбинированным и состоящим из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

В своей нижней части сетчатый упругий элемент 13 упирается в диск 18 с центральной выемкой, в которой расположен вибродемпфирующий элемент 19, выполненный, например, из резины или полиуретана.

Между упругим элементом 12 из эластомера и сетчатым упругим элементом 13 дополнительно расположен вибродемпфирующий элемент 20, который выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев, идентичных слоям в вибродемпфирующем элементе 19, расположенный в диске 18 с центральной выемкой.

Возможен вариант (фиг. 5), когда под упругим элементом рессорного типа 1 установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент 10, который выполнен в виде демпфера, содержащего основание 21, корпус, выполненный в виде цилиндра 23 с днищем 22, в котором расположен поршень 33, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним 24 и нижним 25 буртиками и проточкой 26, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал 27, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 29, расположенная между поршнем и днищем 22 корпуса демпфера, причем полость 28 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 29, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например, в виде крошки из вибродемпфирующего материала. Верхняя поверхность верхнего буртика 24 поршня упирается в упругое кольцо 31, соединенное со стопорным элементом 30, выполненным в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра 23 корпуса демпфера. Стопорный элемент 30 предназначен для фиксации поршня 33 в корпусе демпфера, при этом стопорный элемент 30 через упругое кольцо 31 контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика 24 поршня, удерживая его в исходном состоянии. На поршне 33 закреплена платформа 32 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, используется, например, песок, шарики из полиуретана, элементы сетчатой структуры, плотность элементов сетчатой структуры находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.

Возможен вариант, когда в качестве фрикционного материала 7, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня, используется 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.

Демпфер сухого трения работает следующим образом.

Днище 22 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 33, закрепляется на основании 21, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта.

При колебаниях вибрирующего объекта (не показан), установленного на платформе 32, обеспечивается пространственная виброзащита основания 21 и защита его от ударов.

Демпфер сухого трения способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 24 и 25 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 28 между поршнем и днищем 22 корпуса, в которой расположена пружина 29.

Возможен вариант, когда пружина 29, расположенная между поршнем и днищем 22 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Предлагаемое изобретение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.

Пространственный рессорный виброизолятор, содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, стойка выполнена в виде перпендикулярного основанию и жестко закрепленного в нем стержня с резьбовым концом, на котором устанавливается П-образное основание, фиксирующее упругий элемент рессорного типа посредством упругих элементов, расположенных в пазах П-образного основания посредством крышки и цилиндрической упругой шайбы, надетой на стержень, при этом упругие элементы, фиксирующие упругий элемент рессорного типа, выполнены с жесткостью большей жесткости упругого элемента рессорного типа, причем для снижения амплитуды колебаний на резонансных режимах между упругим элементом рессорного типа и основанием установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент, который выполнен сетчатым и содержит основание, выполненное в виде вертикального цилиндра с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт с шайбой, а другим оппозитно расположенная и соединенная с болтом резьбовая втулка с шайбой, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта, при этом в верхней части цилиндра расположен упругий элемент из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен комбинированный упругий элемент, отличающийся тем, что дополнительный упругодемпфирующий элемент выполнен в виде демпфера, содержащего корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например, в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии, а в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня, используется 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, при этом пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.