Рессорный виброизолятор
Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит каркас, выполненный в виде верхней платформы для установки виброизолируемого объекта и нижнего основания, между которыми установлен упругий элемент. На нижнем основании размещены ограничители хода блока упругих элементов рессорного типа и отбойник буферного типа. Часть нижнего основания, контактирующая со свободными концами рессорных пружин, покрыта фрикционным материалом. Блок упругих элементов состоит из четырех пакетов рессорных пружин различной высоты и различного угла наклона к оси виброизолятора. Пакеты через простановочные кольца размещены на оси виброизолятора и закреплены при помощи резьбового хвостовика и гайки. Ось виброизолятора жестко соединена с верхней платформой каркаса. Каждый из пакетов рессорных пружин содержит три рессорные пружины одинаковой высоты и угла наклона, расположенные по отношению друг к другу под углом 120°. К свободному концу оси виброизолятора жестко закреплена буферная пружина, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом. Отбойник буферного типа выполнен комбинированным и состоит из трех вибродемпфирующих слоев. Проставочные кольца выполнены многослойными. Достигается повышение эффективности виброизоляции. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Виброизолятор относится к средствам защиты человека-оператора от вредного влияния вибрации и может быть использован в различного рода машинах и механизмах, в частности в станкостроительной промышленности, текстильной и легкой промышленности, сельском хозяйстве, в приборостроении, в транспортном машиностроении.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор рессорного типа по патенту РФ №2269700 (прототип), содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, а на одном из концов основания жестко закреплен перпендикулярно основанию стержень с резьбовым концом, на котором устанавливается стойка, фиксирующая упругий элемент рессорного типа посредством скошенных опорных элементов и крышки, причем угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°.
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 виброизоляторе, содержащим каркас из верхней платформы для установки виброизолируемого объекта и нижнего основания, между которыми установлен упругий элемент, на нижнем основании каркаса размещены ограничители хода блока упругих элементов рессорного типа с пространственной ориентацией входящих в него пакетов рессорных пружин, которые соединяют верхнюю платформу с нижним основанием и отбойник буферного типа, а часть нижнего основания, контактирующая со свободными концами рессорных пружин блока упругих элементов рессорного типа покрыто фрикционным материалом для демпфирования колебаний, при этом блок упругих элементов рессорного типа состоит из, по крайней мере, четырех пакетов рессорных пружин различной высоты и различного угла наклона к оси 9 каркаса виброизолятора с резьбовым хвостовиком и гайкой, на которой закреплены пакеты через простановочные кольца, причем ось каркаса виброизолятора жестко соединена с верхней платформой каркаса, а каждый из пакетов рессорных пружин содержит в свою очередь, по крайней мере, три рессорных пружины одинаковой высоты и угла наклона к оси каркаса виброизолятора, расположенных по отношению друг к другу в плане под углом 120°.
На фиг. 1 изображен фронтальный разрез рессорного виброизолятора, на фиг. 2 изображена схема расположения рессорных пружин в пакетах упругих элементов рессорного типа, на фиг. 3 - профиль одной из рессорных пружин в пакете, на фиг. 4 - Вид А фиг. 3.
Рессорный виброизолятор, содержащий каркас (фиг. 1) в виде верхней платформы 3 для установки виброизолируемого объекта 1 с юстировочной плитой 2, которая крепится к верхней платформе 3 каркаса виброизолятора посредством крепежных элементов 4, и нижнего основания 13 виброизолятора для размещения ограничителей хода 16 и 17 блока упругих элементов рессорного типа с пространственной ориентацией входящих в него пакетов рессорных пружин, которые соединяют верхнюю платформу 3 с нижним основанием 13 виброизолятора с отбойником 14 буферного типа. Нижнее основание 13 каркаса виброизолятора в части контакта со свободными концами 15 рессорных пружин покрыто фрикционным материалом для демпфирования колебаний.
Блок упругих элементов рессорного типа состоит из, по крайней мере, четырех пакетов 5, 6, 7, 8 рессорных пружин (фиг. 3, 4) различной высоты и различного угла наклона к оси 9 каркаса виброизолятора с резьбовым хвостовиком 10 и гайкой 11, на которой закреплены пакеты через простановочные кольца 12. Ось 9 виброизолятора жестко соединена с верхней платформой 3 каркаса.
К свободному концу оси 9 виброизолятора жестко закреплена буферная пружина 18, для взаимодействия с отбойником 14 буферного типа для предохранения поломки пакетов 5, 6, 7, 8 рессорных пружин, в случае превышения допустимой динамической нагрузки.
Каждый из пакетов 5, 6, 7, 8 рессорных пружин содержит в свою очередь, по крайней мере, три рессорных пружины одинаковой высоты и угла наклона к оси 9 виброизолятора, расположенных по отношению друг к другу в плане (фиг. 2) под углом 120°.
Возможен вариант, когда витки буферной пружины 18, жестко закрепленной к свободному концу оси виброизолятора, покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, а отбойник 14 буферного типа выполнен комбинированным, состоящим из трех вибродемпфирующих слоев: первый слой - из дисперсного упруго-демпфирующего 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 простановочные кольца 12, через которые закреплены пакеты рессорных пружин к оси 9 каркаса виброизолятора, выполнены многослойными, например из двух слоев: внутренний слой, прилегающий к стержню 9 выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», а наружный слой - из полиуретана.
Возможен вариант, когда простановочные кольца 12, через которые закреплены пакеты рессорных пружин к оси 9 каркаса виброизолятора, выполнены многослойными, например из трех слоев: внутренний и наружный слои, выполнены из эластомера, например полиуретана, а центральный слой выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат».
Возможен вариант, когда нижнее основание 13 каркаса виброизолятора в части контакта со свободными концами 15 рессорных пружин покрыто спеченным фрикционным материалом на основе меди, содержащим 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.
Рессорный виброизолятор работает следующим образом.
При приложении статической нагрузки на верхнюю платформу 3 каркаса, при смене виброизолируемого объекта 1, например имеющего большую массу, верхняя платформа 3 опускается вниз, сжимая пакеты 5, 6, 7, 8 рессорных пружин, которая воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на основание 13, установленное на межэтажном перекрытии здания или шасси транспортного средства (на чертеже не показано). Нелинейное демпфирование в системе осуществляется за счет наличия ограничителей хода 16 и 17 блока упругих элементов рессорного типа с пространственной ориентацией входящих в него пакетов рессорных пружин.
При приложении динамической нагрузки со стороны объекта, например работающего оборудования, вибрация гасится блоком упругих элементов рессорного типа, жесткость которых рассчитывается на работу сложной системы «перекрытие-упругие элементы-объект» в зарезонансном режиме, при этом обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов за счет пакетов 5, 6, 7, 8 рессорных пружин. Увеличивается демпфирование виброизолируемого объекта 1 на высоких частотах, за счет сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе на резонансе. Эффект сухого трения реализуется свободными концами 15 рессорных пружин, которые скользят в динамических режимах по фрикционному покрытию нижнего основания 13 каркаса.
Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано для защиты как оборудования, так и оператора, при простоте в обслуживании и надежности конструкции в эксплуатации.
1. Рессорный виброизолятор, содержащий каркас из верхней платформы для установки виброизолируемого объекта и нижнего основания, между которыми установлен упругий элемент, на нижнем основании каркаса размещены ограничители хода блока упругих элементов рессорного типа с пространственной ориентацией входящих в него пакетов рессорных пружин, которые соединяют верхнюю платформу с нижним основанием и отбойник буферного типа, а часть нижнего основания, контактирующая со свободными концами рессорных пружин блока упругих элементов рессорного типа, покрыта фрикционным материалом для демпфирования колебаний, при этом блок упругих элементов рессорного типа состоит из по крайней мере четырех пакетов рессорных пружин различной высоты и различного угла наклона к оси каркаса виброизолятора с резьбовым хвостовиком и гайкой, на которой закреплены пакеты через простановочные кольца, причем ось каркаса виброизолятора жестко соединена с верхней платформой каркаса, а каждый из пакетов рессорных пружин содержит в свою очередь по крайней мере три рессорные пружины одинаковой высоты и угла наклона к оси каркаса виброизолятора, расположенные по отношению друг к другу в плане под углом 120°, при этом к свободному концу оси виброизолятора жестко закреплена буферная пружина, для взаимодействия с отбойником буферного типа для предохранения поломки пакетов рессорных пружин, в случае превышения допустимой динамической нагрузки, отличающийся тем, что простановочные кольца, через которые закреплены пакеты рессорных пружин к оси каркаса виброизолятора, выполнены многослойными, например из трех слоев: внутренний и наружный слои, выполнены из эластомера, например полиуретана, а центральный слой выполнен из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат».
2. Рессорный виброизолятор по п. 1, отличающийся тем, что витки буферной пружины, жестко закрепленной к свободному концу оси виброизолятора, покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, а отбойник буферного типа выполнен комбинированным, состоящим из трех 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.
3. Рессорный виброизолятор по п. 1, отличающийся тем, что нижнее основание каркаса виброизолятора в части контакта со свободными концами рессорных пружин покрыто спеченным фрикционным материалом на основе меди, содержащим 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.
