Пространственный пружинный виброизолятор маятникового типа
Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит основание, вертикальную тягу, упругий элемент и шарнир для соединения тяги с упругим элементом или виброизолируемым объектом. Шарнир представляет собой промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы. Под нижним основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия установлен сетчатый демпфер. Сетчатый демпфер содержит основание, упругие сетчатые элементы, верхнюю и нижнюю нажимные шайбы. Основание расположено в средней части сетчатого демпфера и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями. Сетчатые упругие элементы жестко соединены с основанием посредством опорных колец. В верхнем сетчатом упругом элементе в центре осесимметрично расположен демпфер сухого трения. Демпфер выполнен в виде верхней нажимной шайбы, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, жестко соединенным с основанием. Между нижней нажимной шайбой и нижним сетчатым упругим элементом расположен состоящий из трех промежуточных слоев вибродемпфирующий материал. Достигается повышение эффективности виброизоляции. 2 з.п. ф-лы, 5 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 виброизолятор по авторскому свидетельству СССР №1493829 (прототип), содержащий упругий элемент, крышку, основание, вертикальную тягу и по крайней мере один шарнир, предназначенный для соединения тяти с упругим элементом или виброизолируемым объектом, шарнир представляет собой промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы, установленный с возможностью качания во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно основания.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.
Это достигается тем, что в пространственном пружинном виброизоляторе маятникового типа, содержащем основание, вертикальную тягу, упругий элемент и по крайней мере один шарнир, предназначенный для соединения тяти с упругим элементом или виброизолируемым объектом, при этом шарнир представляет собой промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы, установленный с возможностью качания во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно основания, или промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы выполнен с центральным отверстием, сквозь которое проходит вертикальная тяга, и установлен с возможностью качания относительно оснований или на ножевых опорах, или на цилиндрических телах качения для взаимодействия с ответными элементами оснований соответственно в виде призм или углублений цилиндрической формы, а под нижним основанием виброизолятора, на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия установлен сетчатый демпфер.
На фиг. 1 изображен предлагаемый виброизолятор, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, шарнир с ножевыми опорами; на фиг. 3 - промежуточный элемент крестообразной формы; на фиг. 4, 5 - сетчатый демпфер 15, установленный под нижним 2 основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии 16 здания текстильного предприятия.
Пространственный пружинный виброизолятор маятникового типа содержит верхнее 1 и нижнее 2 основания, при этом под нижним 2 основанием виброизолятора установлен сетчатый демпфер 15, размещенный на межэтажном перекрытии 16 здания текстильного предприятия.
Вертикальная тяга 4 расположена внутри упругого элемента 5 и соединяет с помощью верхнего 6 и нижнего 7 шарниров упругий элемент 5 с виброизолируемым объектом 8. Виброизолятор может иметь либо один шарнир (на чертеже не показано), расположенный на любом из концов вертикальной тяги 4, либо два (фиг. 2 и 3). Каждый из шарниров 6 и 7 при этом состоит из промежуточного опорнорегулируюшего элемента 9 крестообразной формы, установленного с возможностью качания во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно оснований 1 и 2, причем в промежуточном элементе 9 выполнено центральное отверстие, сквозь которое проходит вертикальная тяга 4. Промежуточный элемент 9 установлен на ножевых опорах 11, 17, 18, 19, которые взаимодействуют с ответными элементами в виде призм 12, расположенными на основании 1. Вертикальная тяга 4 опирается на промежуточный элемент 9 посредством ножевых опор 13, взаимодействующих с призмами 14, расположенными в верхнем 6 шарнире и ножевых опор 20, взаимодействующих с призмами, расположенными в нижнем 7 шарнире. Это позволяет вертикальной тяге 4 покачиваться во взаимно перпендикулярных плоскостях на промежуточном элементе 9.
Пространственный пружинный виброизолятор маятникового типа работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта 8 упругий элемент 5 воспринимает вертикальные нагрузки от объекта и тем самым ослабляет динамическое воздействие на перекрытие здания. Горизонтальные нагрузки воспринимаются вертикальной тягой 4 с шарнирами 6 и 7 на концах, представляющей собой маятниковый подвес с низкой собственной частотой, который позволяет тяге 4 качаться во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно основания 1 и 2. Таким образом, отслеживается практически любое угловое отклонение тяги 4 от вертикальной оси, что приближает систему подвеса к идеальной системе, способной виброизолировать объект по всем шести степеням свободы. При этом трение в шарнирах 6 и 7 снижается за счет использования ножевых опор 11 и 13, взаимодействующих с призмами 12 и 14. Регулировка объекта по высоте осуществляется посредством левой и правой нарезки, выполненной на концах тяги 4.
Под нижним 2 основанием виброизолятора, на межэтажном перекрытии 16 здания текстильного предприятия, установлен сетчатый демпфер 15 (фиг. 4, 5).
Сетчатый демпфер содержит основание 21, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 22, а сетчатые упругие элементы, верхний 27 с верхней нажимной шайбой 25 и нижний 28, с нижней нажимной шайбой 30, жестко соединены с основанием 21 посредством опорных колец соответственно 26 и 29, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе 27, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы 25, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 24, охватываемым, соосно расположенным кольцом 23, который жестко соединен с основанием 21.
Между нижней нажимной шайбой 30 и нижним сетчатым упругим элементом 28, расположен слой вибродемпфирующего материала 31, например из полиуретана.
Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 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. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.
Упругие сетчатые элементы 27 и 28 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда слой вибродемпфирующего материала 31, расположенный между нижней нажимной шайбой 30 и нижним сетчатым упругим элементом 28, выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев: 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, когда соосно и осесимметрично сетчатому упругому элементу 28, расположенному между основанием 21 и слоем вибродемпфирующего материала 31, внутри сетчатого упругого элемента 28, расположен дополнительный упругий элемент 32, выполненный, например, в виде пружины.
Сетчатый демпфер работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 25, упругие сетчатые элементы 27 и 28 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
1. Пространственный пружинный виброизолятор маятникового типа, содержащий основание, вертикальную тягу, упругий элемент и по крайней мере один шарнир, предназначенный для соединения тяги с упругим элементом или виброизолируемым объектом, при этом шарнир представляет собой промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы, установленный с возможностью качания во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно основания, или промежуточный опорно-регулирующий элемент крестообразной формы выполнен с центральным отверстием, сквозь которое проходит вертикальная тяга, и установлен с возможностью качания относительно оснований или на ножевых опорах, или на цилиндрических телах качения для взаимодействия с ответными элементами оснований соответственно в виде призм или углублений цилиндрической формы, под нижним основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия установлен сетчатый демпфер, отличающийся тем, что сетчатый демпфер, установленный под нижним основанием виброизолятора, содержит основание, упругие сетчатые элементы, взаимодействующие с основанием, основание расположено в средней части сетчатого демпфера и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями, а сетчатые упругие элементы, верхний с верхней нажимной шайбой и нижний с нижней нажимной шайбой, жестко соединены с основанием посредством опорных колец, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе в центре осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, жестко соединенным с основанием, а между нижней нажимной шайбой и нижним сетчатым упругим элементом расположен слой вибродемпфирующего материала, вибродемпфирующий материал, расположенный между нижней нажимной шайбой и нижним сетчатым упругим элементом, выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев.
2. Пространственный пружинный виброизолятор маятникового типа по п. 1, отличающийся тем, что первый слой комбинированного вибродемпфирующего материала сетчатого демпфера выполнен 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.
3. Пространственный пружинный виброизолятор маятникового типа по п. 1, отличающийся тем, что в сетчатом демпфере соосно и осесимметрично сетчатому упругому элементу, расположенному между основанием и слоем вибродемпфирующего материала внутри сетчатого упругого элемента, расположен дополнительный упругий элемент, выполненный, например, в виде пружины.
