Виброизолятор для неуравновешенного оборудования

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе ткацких станков. Виброизолятор для неуравновешенного оборудования выполнен в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего каркаса, на котором закреплен через вибродемпфирующую прокладку виброизолируемый объект, и нижнего каркаса, осесимметрично расположенного под верхним каркасом и опирающегося через упругодемпфирующий элемент, выполненный в виде демпфера и параллельно установленные ему по крайней мере два упругих элемента, закрепленных на основании. Верхний каркас выполнен в виде горизонтальной плиты, под которой размещен верхний упругодемпфирующий элемент, а по краям горизонтальной плиты закреплены укосины, расположенные под углом вниз и опирающиеся на наклонно расположенные упругие элементы, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на укосинах, расположенных под углом вниз, нижнего каркаса. Нижний каркас выполнен в виде горизонтальной плиты, под которой размещен нижний упругодемпфирующий элемент, представляющий собой демпфер. Укосины, расположенные под углом вниз, нижнего каркаса жестко соединены с горизонтальными планками нижнего каркаса, опирающиеся на вертикальные упругие элементы, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на основании. Наклонно расположенные упругие элементы верхнего каркаса, а также вертикальные упругие элементы нижнего каркаса выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин. Технический результат - повышение эффективности виброизоляции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции текстильных машин, в том числе ткацких станков.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2578419, F16F 15/06, содержащий корпус и упругий элемент, взаимодействующий с объектом, корпус, выполнен в виде двух связанных между собой уголков, верхняя из полок которых жестко связана со штырем, входящим в отверстие, выполненное в упругом элементе, и опирается на упругий элемент, состоящий из двух последовательно соединенных частей с разной жесткостью, а на планку, связывающую уголки в нижней части свободных полок, перпендикулярно их поверхностям, опирается опорный элемент оборудования.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается тем, что в виброизоляторе для неуравновешенного оборудования, выполненным в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего каркаса, на котором закреплен через вибродемпфирующую прокладку виброизолируемый объект, и нижнего каркаса, осесимметрично расположенного под верхним каркасом и опирающегося через упругодемпфирующий элемент, выполненный в виде демпфера и, параллельно установленные ему, по крайней мере два упругих элемента, закрепленных на основании, при этом верхний каркас выполнен в виде горизонтальной плиты, под которой размещен верхний упругодемпфирующий элемент, а по краям горизонтальной плиты закреплены укосины, расположенные под углом вниз, и опирающиеся на наклонно расположенные упругие элементы, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на укосинах, расположенных под углом вниз, нижнего каркаса, выполненного в виде горизонтальной плиты, под которой размещен нижний упругодемпфирующий элемент, представляющий собой демпфер, а укосины, расположенные под углом вниз нижнего каркаса жестко соединены с горизонтальными планками нижнего каркаса, опирающиеся на вертикальные упругие элементы, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на основании, при этом наклонно расположенные упругие элементы верхнего каркаса, а также вертикальные упругие элементы нижнего каркаса выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез виброизолятора для неуравновешенного оборудования, на фиг. 2 - вариант выполнения наклонных упругих элементов 21 и 22, закрепленных через вибродемпфирующие прокладки 28 и 29 на укосинах 17 и 18, расположенных под углом вниз, нижнего каркаса, выполненного в виде горизонтальной плиты 16.

Виброизолятор для неуравновешенного оборудования выполнен в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего каркаса, на котором закреплен через вибродемпфирующую прокладку 30 виброизолируемый объект 14, и нижнего каркаса, осесимметрично расположенного под верхним и опирающегося через вертикальный упругодемпфирующий элемент, выполненный в виде демпфера и, параллельно установленные ему, по крайней мере два упругих элемента 23 и 24, закрепленных на основании 25.

Верхний каркас выполнен в виде горизонтальной плиты 11, под которой размещен верхний упругодемпфирующий элемент 15, соосный с демпфером, при этом по краям горизонтальной плиты закреплены укосины 12 и 13, расположенные под углом вниз, и опирающиеся на наклонно расположенные упругие элементы 21 и 22, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки 28 и 29 на укосинах 17 и 18, расположенных под углом вниз, нижнего каркаса, выполненного в виде горизонтальной плиты 16, под которой размещен нижний упругодемпфирующий элемент, представляющий собой демпфер.

Укосины 17 и 18, расположенные под углом вниз нижнего каркаса жестко соединены с горизонтальными планками 19 и 20 нижнего каркаса, опирающиеся на упругие элементы 23 и 24, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на основании 25.

Наклонно расположенные упругие элементы 21 и 22 верхнего каркаса, а также вертикальные упругие элементы 23 и 24 нижнего каркаса выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин.

Демпфер содержит корпус, выполненный в виде цилиндра 1 с днищем 2, в котором расположен поршень 3, выполненный в виде стакана с, параллельными между собой и соосными корпусу, верхним 4 и нижним 5 буртиками и проточкой 6, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками, в проточке 6, расположен фрикционный материал, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 9, расположенная между поршнем 3 и днищем 2 корпуса демпфера, причем полость 8 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала.

Верхняя поверхность верхнего буртика 4 поршня 3 упирается в упругое кольцо 10, соединенное со стопорным кольцом, фиксируемым его в канавке внутренней поверхности цилиндра 1, которое предназначен для фиксации поршня 3 в корпусе демпфера. На поршне 3 закреплена платформа 7 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (на чертеже не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости 8 между поршнем 3 и днищем 2 корпуса, в которой расположена пружина 9, 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, расположенного в проточке 6, между буртиками 4 и 5, поршня 3 используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего 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 пружина 9, расположенная между поршнем и днищем 2 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

. Виброизолятор для неуравновешенного оборудования работает следующим образом. При колебаниях виброизолируемого объекта 14, установленного на верхнем каркасе двухступенчатого каркаса с верхним упругодемпфирующим элементом 15, обеспечивается пространственная виброзащита основания 25 и защита объекта 14 от вибрации и ударов. При этом наклонно расположенные упругие элементы 21 и 22 верхнего каркаса, а также вертикальные упругие элементы 23 и 24 нижнего каркаса выполняют одновременно функции виброизолирующих элементов и элементов шарнирного типа, способных отслеживать в допустимых пределах угловые перемещения виброизолируемого объекта 14.

Выполнение нижнего упругодемпфирующего элемента каркаса в виде демпфера способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования, и повышает эффективность виброзащиты на резонансе, а цилиндрическая винтовая пружина, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, позволяет обеспечить дополнительное демпфирование системы виброизоляции в целом. 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 4 и 5 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 8 между поршнем и днищем 2 корпуса, в которой расположена пружина 9.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения наклонных упругих элементов 21 и 22, закрепленных через вибродемпфирующие прокладки 28 и 29 на укосинах 17 и 18, расположенных под углом вниз, нижнего каркаса, выполненного в виде горизонтальной плиты 16, и выполненных в виде резинометаллического виброизолятора, содержащего нижнюю плиту 37 с центральным отверстием, боковую цилиндрическую или коническую стенку 35 с отверстиями и жестко связанное со стенкой тарельчатое кольцо. Крышка выполнена из верхней цилиндрической части 31 и двух связанных с ней конических частей 32, причем крышка в верхней части соединена с центральной втулкой 36, имеющей цилиндрическое отверстие 23 и резьбовое 40, а в нижней части втулка 26 имеет буртик 39 с конической поверхностью. Упругий элемент состоит по меньшей мере из двух тарельчатых колец 34 и 38 из эластомера, внутренняя поверхность которых взаимодействует с центральной втулкой 26, а внешняя - с поверхностями крышки 32 и стенкой 35. Отношение жесткости C₁ верхнего упругого элемента 34 в вертикальном направлении к жесткости C₂ нижнего упругого элемента 38, находится в оптимальном соотношении величин: C₁/ C₂=0,5…0,9.

Виброизолятор работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показано), установленного на крышке 31, упругие элементы 34 и 38 воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий или борт летательного аппарата или мобильного транспортного средства. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей упругого элемента коническими, позволяет обеспечить равнопрочность и экономичность резины (эластомера).

Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.

1. Виброизолятор для неуравновешенного оборудования, выполненный в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего каркаса, на котором закреплен через вибродемпфирующую прокладку виброизолируемый объект, и нижнего каркаса, осесимметрично расположенного под верхним каркасом и опирающегося через упругодемпфирующий элемент, выполненный в виде демпфера, и параллельно установленные ему по крайней мере два упругих элемента, закрепленных на основании, при этом верхний каркас выполнен в виде горизонтальной плиты, под которой размещен верхний упругодемпфирующий элемент, а по краям горизонтальной плиты закреплены укосины, расположенные под углом вниз, и опирающиеся на наклонно расположенные упругие элементы, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на укосинах, расположенных под углом вниз, нижнего каркаса, выполненного в виде горизонтальной плиты, под которой размещен нижний упругодемпфирующий элемент, представляющий собой демпфер, отличающийся тем, что укосины, расположенные под углом вниз нижнего каркаса, жестко соединены с горизонтальными планками нижнего каркаса, опирающиеся на вертикальные упругие элементы, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на основании, при этом наклонно расположенные упругие элементы верхнего каркаса, а также вертикальные упругие элементы нижнего каркаса выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин, или наклонные упругие элементы, закрепленные через вибродемпфирующие прокладки на укосинах, расположенных под углом вниз, нижнего каркаса, и выполненного в виде горизонтальной плиты, выполнены в виде резинометаллического виброизолятора, содержащего нижнюю плиту с центральным отверстием, боковую цилиндрическую или коническую стенку с отверстиями и жестко связанное со стенкой тарельчатое кольцо, а крышка выполнена из верхней цилиндрической части и двух связанных с ней конических частей, причем крышка в верхней части соединена с центральной втулкой, имеющей цилиндрическое отверстие и резьбовое, а в нижней части втулка имеет буртик с конической поверхностью, причем упругий элемент состоит по меньшей мере из двух тарельчатых колец из эластомера, внутренняя поверхность которых взаимодействует с центральной втулкой, а внешняя - с поверхностями крышки и стенки, при этом отношение жесткости С₁ верхнего упругого элемента в вертикальном направлении к жесткости C₂ нижнего упругого элемента находится в оптимальном соотношении величин: С₁/С₂=0,5…0,9.

2. Виброизолятор для неуравновешенного оборудования по п. 1, отличающийся тем, что демпфер, содержит 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, содержащего 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, а пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.