ДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОГАСИТЕЛЬ
DYNAMIC VIBRATION DAMPER

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для гашения колебаний различного оборудования.
Наиболее близким техническим решением является динамический виброгаситель, содержащий, по крайней мере, один шарик, размещаемый в полости демпфируемого тела, снабжен размещаемыми в выполненной в виде параллелепипеда полости сферической оболочкой и упругими элементами, устанавливаемыми между стенками демпфируемого тела и сферической оболочкой в экваториальной области последней, а шарики размещены внутри сферической оболочки (а.с. СССР №1467282 - прототип).
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокое демпфирование колебаний.
Технический результат - повышение эффективности гашения колебаний за счет снижения боковых усилий на демпфируемое тело путем увеличения демпфирования в системе.
Это достигается тем, что в динамическом виброгасителе, содержащем, по крайней мере один шарик, размещаемый в полости демпфируемого тела, снабжен размещаемыми в выполненной в виде параллелепипеда полости сферической оболочкой и упругими элементами, устанавливаемыми между стенками демпфируемого тела и сферической оболочкой в экваториальной области последней, а шарики размещены внутри сферической оболочки, упругие элементы, устанавливаемые между стенками демпфируемого тела и сферической оболочкой в ее экваториальной области, выполнены в виде пружины со встроенным демпфером, 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,  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 фиг. 1 показана конструктивная схема динамического виброгасителя, продольный разрез, на фиг. 2 - вариант выполнения упругих элементов 5, устанавливаемых между стенками демпфируемого тела 4 и сферической оболочкой 2 в ее экваториальной области.
Динамический виброгаситель (фиг. 1) содержит размещаемые в выполняемой в виде параллелепипеда полости 1 сферическую оболочку 2, размещенный в ней, по крайней мере, один шарик 3 и устанавливаемые между стенками демпфируемого тела 4 и сферической оболочки 2 в экваториальной области последней упругие элементы 5. Последние могут быть установлены внутри сферической оболочки 2 в ее экваториальной области, а каждый выполнен в виде профилированной пластины (не показана) или в виде пружины с кулачком на конце (не показана) для взаимодействия с шариками 3.
Динамический виброгаситель работает следующим образом.
При наличии внешнего периодического возбуждения, действующего на демпфируемое тело 4, шарики 3 начинают обкатываться по внутренней поверхности сферической оболочки 2, создавая реакцию от действия центробежных сил, противофазную возбуждающей силе. Компенсация возбуждающей силы обусловлена деформацией упругих элементов 5 и переходом энергии колебаний демпфируемого тела 4 в энергию сжатия-растяжения упругих элементов 5.
Эффективность динамического виброгасителя может быть повышена за счет взаимодействия шариков 3 с профилированными пластинами или подпружиненными кулачками (не показаны).
Возможен вариант выполнения упругих элементов 5, устанавливаемых между стенками демпфируемого тела 4 и сферической оболочкой 2 в ее экваториальной области (фиг. 2).
Упругий элемент 5 выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, которая содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 8 и 9 со встречно направленными концами 11 и 10 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 6 и 7 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 8 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 9 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 11 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 10, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 7, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 9 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 8 пружины, зазоры 12 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 8 и 9 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 12 сегментного профиля контактирующих частей 8 и 9 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 10 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 12 сегментного профиля контактирующих частей 8 и 9 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 8 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 13 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 8 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 13 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, 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
Упругий элемент 5 работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 6 и 7 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. Y, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.