ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ПРУЖИННЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР МАЯТНИКОВОГО ТИПА
SPATIAL SPRING VIBRATION INSULATOR OF PENDULUM TYPE

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.
3
3
Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см…2,0 г/см, 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.