ТАРЕЛЬЧАТЫЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ С БУФЕРНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
DISK RESILIENT ELEMENT WITH BUFFER ELEMENT

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 тарельчатого типа по патенту РФ №2285836, F16F 1/32, (прототип), содержащий тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на поверхности которой выполнено, в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя или тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям.
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 тарельчатом упругом элементе, содержащим каркас и плоские упругие элементы, в каркасе осесимметрично установлены три упругих элемента: два упругих элемента тарельчатого типа - верхний и нижний, и соединяющий их и расположенный в средней части каркаса - упругий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины, при этом упругие элементы тарельчатого типа расположены оппозитно относительно упругого элемента, установленного в средней части каркаса, а каждый из упругих элементов тарельчатого типа содержит два плоских упругих соосно расположенных кольца: меньшего и большего диаметров, соединенных между собой посредством по крайней мере трех упругих плоских пластин, расположенных наклонно по отношению к оси этих колец, а каждое из колец меньшего диаметра соединено с соответствующей крышкой посредством, например, винтов, между которыми расположен упругий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины, а каждое из колец большего диаметра связано с соответствующей нижней и верхней частями каркаса, причем нижняя часть каркаса состоит из основания, выполненного в виде диска с кольцевой внутренней проточкой, в которой размещено нижнее упругое кольцо большего диаметра нижнего упругого элемента тарельчатого типа, при этом к нижней части нижнего кольца прикреплено кольцо из фрикционного материала для создания сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе, между основанием пружины и нижней крышкой размещены три промежуточных вибродемпфирующих слоя: 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, вязанных 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, а витки цилиндрической винтовой пружины покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез тарельчатого упругого элемента с каркасом, на фиг. 2 - вид сверху на тарельчатый упругий элемент со снятым каркасом.
Тарельчатый упругий элемент содержит каркас (фиг. 1), в котором осесимметрично установлены три упругих элемента: два упругих элемента 3 тарельчатого типа - верхний и нижний, и соединяющий их и расположенный в средней части каркаса - упругий элемент 13 в виде цилиндрической винтовой пружины. Упругие элементы 3 тарельчатого типа расположены оппозитно относительно упругого элемента 13, установленного в средней части каркаса. Каждый из упругих элементов 3 тарельчатого типа (фиг. 2) содержит два плоских упругих соосно расположенных кольца: меньшего 2 и большего 1 диаметров, соединенных между собой посредством по крайней мере трех упругих плоских пластин, расположенных наклонно по отношению к оси этих колец. Каждое из колец 2 меньшего диаметра соединено с соответствующей крышкой 4 посредством, например, винтов 8, между которыми расположен упругий элемент 13 в виде цилиндрической винтовой пружины, а каждое из колец 1 большего диаметра связано с соответствующей нижней 10 и верхней 6 частями каркаса. Нижняя часть каркаса состоит из основания, выполненного в виде диска с кольцевой внутренней проточкой 11, в которой размещено нижнее упругое кольцо 1 (большего диаметра) нижнего упругого элемента тарельчатого типа. К нижней части нижнего кольца 1 прикреплено кольцо 9 из фрикционного материала для создания сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе. Упругие элементы 3 тарельчатого типа выполнены в виде плоских упругих пластин 3 и расположены между выемками 5 (фиг. 2).
Верхняя часть каркаса состоит из основания, выполненного в виде диска с кольцевой внутренней проточкой 12, в которой размещено нижнее упругое кольцо 1 (большего диаметра) нижнего упругого элемента тарельчатого типа. К верхней части нижнего кольца 1 прикреплено кольцо 7 из фрикционного материала.
Упругий элемент тарельчатого типа может быть выполнен из плоского упругого элемента круглой формы путем вырубки профильных отверстий с последующим выдавливанием одного из колец или из плоского упругого элемента круглой формы путем лазерной вырезки профильных отверстий и последующей деформацией пластин.
Возможен вариант, когда между основанием пружины 13 и нижней крышкой 4 размещены (на чертеже не показано) три промежуточных вибродемпфирующих слоя: 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, вязанных 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.
Витки цилиндрической винтовой пружины 13 покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.
Упругий элемент тарельчатого типа работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показано), фиксируемого на установочной плите 6, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов за счет плоских упругих пластин 3. Упругий элемент 13 в виде цилиндрической винтовой пружины расширяет частотный диапазон виброзащиты виброизолируемого объекта на высоких частотах, а кольца 7 и 9 из фрикционного материала способствуют созданию сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе на резонансе.
Возможен вариант, когда между верхней и нижней крышками 4 упругого элемента 13, выполненного в виде цилиндрической винтовой пружины, и соответственно верхней 6 и нижней 10 частями каркаса размещены верхний 13 и нижний 14 дополнительные упругодемпфирующие элементы, выполненные в виде усеченных конусов, большее основание каждого из которых соединено соответственно с верхней 6 и нижней 10 частями каркаса, а меньшее - соответственно с верхней и нижней крышками 4 упругого элемента 13.