ВИБРОИЗОЛЯТОР
VIBRATION ISOLATOR

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является упругий элемент по патенту РФ №2285838, F16F 7/00, (прототип), содержащий упругие плоские элементы, выполненные в виде пакета последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля, на упругой конической поверхности тарельчатых упругих элементов выполнено, в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, или, по крайней мере, три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных по крайней мере тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям. Недостатком известного устройства является сложность упругого элемента и недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем упругие элементы, выполненные в виде пакета последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля, на упругой конической поверхности тарельчатых упругих элементов выполнено, в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, в полости, образованной опорной втулкой для установки виброизолируемого объекта и упорной втулкой, внутри блока тарельчатых упругих элементов, размещен дополнительный упругий элемент, выполненный в виде пружины со встроенным демпфером, который содержит 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, а 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.
На фиг. 1 представлен общий вид виброизолятора, на фиг. 2 представлен упругий элемент тарельчатого типа, продольный разрез, на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 2, на фиг. 4 - пружина со встроенным демпфером.
Виброизолятор содержит опорную втулку 1 для установки виброизолируемого объекта 3, упорную втулку 2 для размещения его на основании и блок тарельчатых упругих элементов, выполненных в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней 4 и нижней 5, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля 6 и 7 (фиг. 1).
Упругий элемент тарельчатого типа содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса 8. На ней выполнено, в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза 9 и 10 (фиг. 2 и 3) с образованием двух усеченных конических поверхностей 11 и 12, связанных двумя ребрами 13 и 14, направленными по образующим коническую поверхность линиям. Отверстие 15 предусмотрено для размещения опорной втулки 1.
В полости, образованной опорной втулкой 1 для установки виброизолируемого объекта 3 и упорной втулкой 2, внутри блока тарельчатых упругих элементов, размещен дополнительный упругий элемент 16, выполненный в виде пружины со встроенным демпфером (фиг. 4), который содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 19 и 20 со встречно направленными концами 22 и 21 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 17 и 18 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 19 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 20 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 22 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 21, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 18, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 20 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 19 пружины, зазоры 23 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 19 и 20 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 23 сегментного профиля контактирующих частей 19 и 20 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 21 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 23 сегментного профиля контактирующих частей 19 и 20 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 19 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 24 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».
Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 17 и 18 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.
Виброизолятор работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта 3, установленного посредством опорной втулки 1, входящей в отверстие 14, обеспечивается его пространственная виброзащита и защита от ударов.