Комбинированная пружина
Изобретение относится к машиностроению, а именно к пружинным виброизоляторам, применяемым для снижения вибраций. Комбинированная пружина содержит цилиндрическую винтовую пружину, на витках которой выполнены опорные кольца, состоящую из двух частей со встречно-направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой. Встречно-направленный конец первой части размещен в полости второй. Зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой. На конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана. Зазоры в первой части винтовой пружины заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции. На верхнем и нижнем опорных кольцах закреплены верхняя и нижняя вибродемпфирующие пластины, состоящие из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов. Нижняя вибродемпфирующая пластина через упругую прокладку из полиуретана установлена на шайбовый сетчатый демпфер, который содержит основание, упругий сетчатый элемент и шайбы, взаимодействующие с втулками. Основание выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями. Основной сетчатый упругий элемент нижней частью опирается на основание и фиксируется нижней шайбой, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируется верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем, охватываемым с зазором соосно расположенной гильзой, жестко соединенной с основанием. Между нижним торцом поршня и днищем гильзы расположен упругий элемент. Упругий элемент выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, или сетчатым с параметрами сетчатой структуры, как у основного упругого сетчатого элемента. Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 3 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 в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в комбинированной пружине, содержащей 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, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой 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) | 28÷34%, |
| - волокнистый минеральный наполнитель, | |
| содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и | |
| базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) | 12÷49%, |
| - 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% |
На фиг. 1 изображена комбинированная пружина со встроенным демпфером, продольный разрез, на фиг. 2 представлен вариант шайбового сетчатого демпфера, на фиг. 3 - его фронтальный разрез.
Комбинированная пружина со встроенным демпфером содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 3 и 4 со встречно-направленными концами 6 и 5 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 1 и 2 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 3 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 4 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно-направленный конец 6 первой части пружины размещен в полости встречно-направленной второй части пружины с концом 5, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 2, загерметизирован при помощи резьбовой пробки.
В полости второй части 4 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 3 пружины, зазоры 7 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 3 и 4 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 7 сегментного профиля контактирующих частей 3 и 4 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 5 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 7 сегментного профиля контактирующих частей 3 и 4 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 3 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 8 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».
Зазоры, в первой части 3 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 8 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой 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) | 28÷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% |
На верхнем 1 и нижнем 2 опорных кольцах 1 закреплены верхняя 13 и нижняя 14 вибродемпфирующие пластины, состоящие из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
Нижняя 2 вибродемпфирующая пластина через упругую прокладку 15 из полиуретана установлена на шайбовой сетчатый демпфер, который содержит основание 12 в виде пластины с крепежными отверстиями (на чертеже не показаны), сетчатый упругий элемент 10, фиксируемый верхней 9 и нижней 11 нажимными шайбами, при этом верхняя 9 нажимная шайба соединена с упругой прокладкой 8 из полиуретана, а нижняя 11 нажимная шайба соединена с основанием 12.
Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 10 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.
Упругий сетчатый элемент 10 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Упругий сетчатый элемент 10 работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 9, упругий сетчатый элемент 10 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизоли-руемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Возможен вариант, когда шайбовый сетчатый демпфер (фиг. 2, 3) содержит основание 16 в виде пластины с крепежными отверстиями 17, основной сетчатый упругий элемент 22, нижней частью опирающийся на основание 16, и фиксируемый нижней шайбой 21, жестко соединенной с основанием 16, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 20, жестко соединенной с центрально-расположенным поршнем 19, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой 18, жестко соединенной с основанием 16. Между нижним торцем 23 поршня 19 и днищем 24 гильзы 18 расположен упругий элемент 25, 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.
Основной упругий сетчатый элемент 22 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда упругий элемент 25, расположенный между нижним торцем 23 поршня 19 и днищем 24 гильзы 18 выполнен сетчатым, с такими же параметрами сетчатой структуры как у основного упругого сетчатого элемента 22.
Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы, выполнен сетчатым, причем плотность сетчатой структуры в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры основного упругого сетчатого элемента.
Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Виброизолятор шайбовый сетчатый работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 20, упругий сетчатый элемент 22 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Комбинированная пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 1 и 2 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х.У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из спеченного фрикционного материала на основе меди, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в 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.
Комбинированная пружина, содержащая цилиндрическую винтовую пружину, на витках которой выполнены опорные кольца, 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, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, отличающаяся тем, что зазоры в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из спеченного фрикционного материала на основе меди, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты при их соотношении, 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 на верхнем и нижнем опорных кольцах закреплены верхняя и нижняя вибродемпфирующие пластины, состоящие из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», при этом нижняя вибродемпфирующая пластина через упругую прокладку из полиуретана установлена на шайбовый сетчатый демпфер, который содержит основание, упругий сетчатый элемент и шайбы, взаимодействующие с втулками, основание выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями, основной сетчатый упругий элемент нижней частью опирается на основание и фиксируется нижней шайбой, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируется верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально-расположенным поршнем, охватываемым с зазором соосно расположенной гильзой, жестко соединенной с основанием, а между нижним торцом поршня и днищем гильзы расположен упругий элемент, упругий элемент между нижним торцом поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, или сетчатым с параметрами сетчатой структуры, как у основного упругого сетчатого элемента.
