СПОСОБ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
VIBRATION INSULATION METHOD

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ виброизоляции для ткацких станков с переменной виброизолируемой массой, где осуществляют виброизоляцию посредством плоских рессор (патент RU №2303723, F16F 7/00 - прототип).
Недостатком известного способа виброизоляции является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции. Это достигается тем, что в способе виброизоляции объектов с переменной массой, заключающимся в том, что в системе виброизоляции объектов с переменной массой, например ткацких станков, осуществляют виброизоляцию посредством упругих элементов рессорного типа, имеющих внутреннее демпфирование, в систему дополнительно вводят демпфирование во всем диапазоне амлитудно-частотной характеристики путем разделения поверхностей трения фрикционной втулки на внутреннюю и наружную поверхности с возможностью регулирования коэффициента трения.
На фиг. 1-2 представлены динамические модели системы, реализующей предложенный способ виброизоляции; на фиг. 3 представлена фронтальная проекция упругого элемента с сетчатым демпфером, на фиг. 4 - вид сверху фиг. 3.
Предложенный способ виброизоляции осуществляют следующим образом.
1
2
Рассмотрим его на примере конструктивной реализации, представленной на фиг. 1 и включающей в себя виброизолированную массу 1, размещенную на основании 2 посредством упругого элемента 3 демпфирующего элемента 4. Демпфер 4 сухого трения представлен в виде фрикционной втулки 6 с ограничительными упорами, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем 5, образуя пару трения с коэффициентом трения f, а наружная поверхность втулки 6 контактирует с дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f, который можно изменить посредством регулировочных винтов, связанных с исполнительным серводвигателем 9, например червячного типа с самотормозящейся передачей. Сигнал на включение серводвигателя 9 поступает от микропроцессора 8, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений 7, например пьезокристаллическим.
Упругий элемент с сетчатым демпфером (фиг. 3 и фиг.4) содержит, по крайней мере, два плоских упругих коаксиально расположенных кольца, внешнего 21 и внутреннего 22 с центральным отверстием 15, расположенных в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов 23 и 14, радиально расположенных в горизонтальной плоскости, и под углом, находящимся в пределах 10°÷80°, - в вертикальной плоскости. Элементы 23 и 14 могут быть выполнены в виде упругих стержней круглого или квадратного профиля (на чертеже не показано), или пластины (прямоугольный профиль). Коаксиально расположенные кольца, внешнее 21 и внутреннее 22, образуют между собой кольцевой зазор «S». Элементы 23 и 14, соединяющие внешние и внутренние кольца, могут быть закреплены на них также посредством сварки, например контактной, или крепежными резьбовыми элементами 16, 17, 18, 19, или как клеевое соединение.
Элементы 23 и 14, соединяющие внешние и внутренние кольца, могут быть выполнены в виде пластин, выпукло или вогнуто изогнутых по сферической поверхности.
Полости, образованные плоскими упругими коаксиально расположенными кольцами, внешнего 21 и внутреннего 22 с центральным отверстием 15, расположенными в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов 23 и 14, заполнены упруго-демпфирующим сетчатым элементом 20, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Устройство, реализующее предложенный способ виброизоляции, работает следующим образом. Во всем частотном диапазоне виброизолятор (фиг. 1) осуществляет гашение колебаний посредством пружин 3, а демпфирование - за счет трения поршня 5 о внутреннюю поверхность втулки 6. При резонансе, когда амплитуда перемещений поршня возрастает, он начнет взаимодействовать с упорами на торцевой поверхности втулки 6, и демпфирование в этом случае будет осуществляться в основном за счет трения наружной поверхности втулки 6 о фрикционные элементы, числом не менее 3-х, которые обеспечивают больший коэффициент трения в этой паре, чем пара - «поршень- внутренняя поверхность втулки». При резонансе сила инерции, равная произведению массы объекта на виброускорение, обычно превышает величину силы трения между поршнем 5 и втулкой 6, поэтому на резонансных частотах проскальзывание поршня будет препятствовать увеличению резонансных колебаний за счет введения в систему более сильного демпфирования с коэффициентом v=0,5. После прохождения резонанса фрикционная втулка 6 останавливается и демпфирование в системе происходит с коэффициентом v=0,05, что приводит к эффективному гашению колебаний во всем зарезонансном диапазоне частот.
Эта задача наиболее эффективно решается в варианте способа, представленного на фиг. 2, когда между торцевыми поверхностями втулки 6 и корпуса вводят упругие элементы 11 и 12 и ограничители 10 и 13. При этом упругие элементы 11 и 12 настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на пружинах 3. В этом случае происходит более эффективное демпфирование за счет быстродействия и эффекта перехода на более сильное демпфирование наружной поверхности втулки с фрикционными элементами, т.е. резонанс самой втулки 6 помогает системе переключиться на другой коэффициент демпфирования.
Упругий элемент с сетчатым демпфером работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного через отверстие 15 на внутреннее кольцо 22, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, а упруго-демпфирующим сетчатым элементом 20 обеспечивается в системе демпфирование.
Таким образом, предложенный способ позволяет получить оптимальную с точки зрения переменной массы виброизолируемого объекта амплитудно-частотную характеристику, которая на резонансе ведет себя как задемпфированная система, а в зарезонансной области приближается к системе с малым демпфированием, обеспечивая тем самым эффективную виброизоляцию во всем диапазоне частот.