Двухступенчатый конический виброизолятор

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор состоит из последовательно соединенных и соосно расположенных жестких оболочек усеченного конуса: верхней и нижней. В каждой оболочке соосно размещен упругодемпфирующий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины, витки которой покрыты полиуретаном. Верхним основанием каждой из оболочек является соединенный с ними жесткий диск. В каждый диск упираются верхними торцами упругодемпфирующие элементы. Нижнее основание каждой из оболочек выполнено открытым для установки упругих элементов. Упругие элементы установлены в плоскостях со сдвигом на 90°. Вертикальные упругие элементы в виде цилиндрических винтовых пружин своими верхними торцами связаны с нижней торцевой частью нижней оболочки, а нижними торцами - с основанием. Наклонные упругие элементы расположены в периферийной части оболочек и содержат корпус и упругий элемент из эластомера. Корпус выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев квадратной или прямоугольной формы, жестко связанных с эластомером. На фланцах выполнены элементы крепления в виде расположенных в углах отверстий. Достигается повышение эффективности виброизоляции. 3 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 двухступенчатом коническом виброизоляторе, выполненным в виде двухступенчатого каркаса, состоящим из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего и нижнего каркасов, с соосно размещенными в них соответственно верхнего и нижнего упругодемпфирующих элементов, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, верхний и нижний каркасы выполнены в виде соосно расположенных, жестких оболочек усеченного конуса: верхней и нижней, при этом верхним основанием каждой из оболочек является, соединенный с ними жесткий диск, в каждый из которых упираются верхними торцами, соответственно верхний и нижний упруго демпфирующие элементы, а нижнее основание каждой из оболочек усеченного конуса выполнено открытым, и предназначенным для установки, по крайней мере двух, наклонных упругих элементов, а также по крайней мере двух, вертикальных упругих элементов, соединенных с основанием, при этом наклонные упругие элементы расположены в периферийной части оболочек усеченного конуса, а вертикальные упругие элементы своими верхними торцами связаны с нижней торцевой частью нижней оболочки усеченного конуса, а нижними торцами - с основанием, при этом упругие элементы установлены в плоскостях, со сдвигом на 90°.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез двухступенчатого конического виброизолятора, на фиг. 2 - вариант выполнения верхнего упругодемпфирующего элемента 7, на фиг. 3 - вариант выполнения наклонных упругих элементов 5 и 6, расположенных в периферийной части оболочек 3 и 4 усеченного конуса каркаса.

Двухступенчатый конический виброизолятор для неуравновешенного оборудования выполнен в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего 1 и нижнего 2 каркасов, с соосно размещенными в них соответственно верхнего и нижнего упругодемпфирующих элементов 7 и 8, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном. На верхнем 1 каркасе закреплен виброизолируемый объект (на чертеже не показан).

Верхний 1 и нижний 2 каркасы выполнены в виде соосно расположенных, жестких оболочек 3 и 4 усеченного конуса: верхней 3 и нижней 4, при этом верхним основанием каждой из оболочек является, соединенный с ними жесткий диск, в каждый из которых упираются верхними торцами, соответственно верхний 7 и нижний 8 упругодемпфирующие элементы.

Нижнее основание каждой из оболочек 3 и 4 усеченного конуса выполнено открытым, и предназначенным для установки, по крайней мере двух, наклонных упругих элементов 5 и 6, а также по крайней мере двух, вертикальных упругих элементов 9, соединенных с основанием 10.

При этом наклонные упругие элементы 5 и 6 расположены в периферийной части оболочек 3 и 4 усеченного конуса, а вертикальные упругие элементы 9 своими верхними торцами связаны с нижней торцевой частью нижней оболочки 4 усеченного конуса, а нижними торцами - с основанием 10.

Упругие элементы 5, 6 и 9 установлены в плоскостях, со сдвигом на 90°.

Наклонно расположенные упругие элементы 5 и 6 верхнего 1 каркаса, а также вертикальные упругие элементы 9 нижнего 2 каркаса выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин.

Двухступенчатый виброизолятор для неуравновешенного оборудования работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного на верхнем 1 каркасе двухступенчатого каркаса, обеспечивается пространственная виброзащита основания 10 и защита объекта от вибрации и ударов. При этом наклонно расположенные упругие элементы 5 и 6 верхнего каркаса, а также вертикальные упругие элементы 9 нижнего каркаса выполняют одновременно функции виброизолирующих элементов и элементов шарнирного типа, способных отслеживать в допустимых пределах угловые перемещения виброизолируемого объекта.

Выполнение нижнего и верхнего упругодемпфирующих элементов 7 и 8 двухступенчатого каркаса в виде цилиндрических винтовых пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, позволяет обеспечить дополнительное демпфирование системы виброизоляции в целом.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения верхнего упругодемпфирующего элемента 7, выполненного в виде демпфера, содержащего корпус, выполненный в виде цилиндра 11 с днищем 12, в котором расположен поршень 13, выполненный в виде стакана с, параллельными между собой и соосными корпусу, верхним 14 и нижним 15 буртиками и проточкой 16, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками, в проточке 16, 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 19, расположенная между поршнем 13 и днищем 12 корпуса демпфера, причем полость 18 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 19, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала.

Верхняя поверхность верхнего буртика 14 поршня 13 упирается в упругое кольцо 20, соединенное со стопорным кольцом, фиксируемым его в канавке внутренней поверхности цилиндра 11, которое предназначен для фиксации поршня 13 в корпусе демпфера. На поршне 13 закреплена платформа 17. В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости 18 между поршнем 13 и днищем 12 корпуса, в которой расположена пружина 19, 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 16, между буртиками 14 и 15, поршня 13 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.

Демпфер сухого трения работает следующим образом.

Днище 12 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 13, устанавливается на основании, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта.

При колебаниях платформы 17, обеспечивается пространственная виброзащита основания 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 14 и 15 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 18 между поршнем и днищем 2 корпуса, в которой расположена пружина 19.

Возможен вариант, когда пружина 19, расположенная между поршнем и днищем 12 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

На фиг. 3 - вариант выполнения наклонных упругих элементов 5 и 6, расположенных в периферийной части оболочек 3 и 4 усеченного конуса каркаса.

Резиновый виброизолятор содержит корпус, который выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев 21 и 22, имеющих квадратную или прямоугольную форму, жестко связанных с эластомером 23, причем на фланцах выполнены элементы крепления в виде отверстий 24 и 25, расположенных в углах фланцев, а профиль боковой поверхности эластомера 23 выполнен цилиндрическим или коническим или гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях.

Профиль боковой поверхности эластомера 23 может быть выполнен гофрированным. Отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера, находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…1,55.

Резиновый виброизолятор работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта, например двигателя мобильной машины (на чертеже не показано), упругий элемент 23 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на шасси автомобиля. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность, равночастотность и экономичность резины (эластомера).

Двухступенчатый конический виброизолятор, выполненный в виде двухступенчатого каркаса, состоящего из последовательно соединенных и идентичных каркасов: верхнего и нижнего с соосно размещенными в них соответственно верхнего и нижнего упругодемпфирующих элементов, выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, витки которых покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, отличающийся тем, что верхний и нижний каркасы выполнены в виде соосно расположенных жестких оболочек усеченного конуса: верхней и нижней, при этом верхним основанием каждой из оболочек является соединенный с ними жесткий диск, в каждый из которых упираются верхними торцами соответственно верхний и нижний упругодемпфирующие элементы, а нижнее основание каждой из оболочек усеченного конуса выполнено открытым и предназначенным для установки по крайней мере двух наклонных упругих элементов, а также по крайней мере двух вертикальных упругих элементов, соединенных с основанием, при этом наклонные упругие элементы расположены в периферийной части оболочек усеченного конуса, а вертикальные упругие элементы своими верхними торцами связаны с нижней торцевой частью нижней оболочки усеченного конуса, а нижними торцами - с основанием, при этом упругие элементы установлены в плоскостях, со сдвигом на 90°, а вертикальные упругие элементы нижнего каркаса выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин, при этом наклонные упругие элементы выполнены в виде виброизолятора, содержащего корпус и упругий элемент из эластомера, при этом корпус выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев, имеющих квадратную или прямоугольную форму, жестко связанных с эластомером, причем на фланцах выполнены элементы крепления в виде отверстий, расположенных в углах фланцев, а профиль боковой поверхности эластомера выполнен цилиндрическим или коническим или гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, или профиль боковой поверхности эластомера выполнен гофрированным, а отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера, находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…1,55.