ВСТРОЕННЫЙ ПРУЖИННЫЙ ДЕМПФЕР
INBUILT SPRING DAMPER

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство с переменной структурой демпфирования [патент РФ №2303722 - прототип], содержащее корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за сравнительно невысокого демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в демпфере сухого трения, содержащим нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная, с правым углом подъема витков, и внутренняя с левым углом подъема витков, пружины, при этом нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко, между верхней опорной пластиной, на которой устанавливается виброизолируемый объект, и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего и верхнего, цилиндрических дисков, при этом нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной, нижний диск выполнен с глухой проточкой, осесимметричной нижнему диску, в которую с торцевым зазором соосно входит буртик, выполненный на верхнем диске, при этом дополнительными поверхностями трения являются цилиндрическая поверхность буртика, выполненного на верхнем диске, и соприкасающаяся с ней поверхность глухой проточки, выполненной в нижнем диске, а в качестве материала нижнего цилиндрического диска демпфера сухого трения использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное; а верхний цилиндрический диск - выполнен из стали.
На чертеже изображен встроенный пружинный демпфер, продольный разрез.
Встроенный пружинный демпфер содержит нижнюю 1 и верхнюю 2 опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная 5, с правым углом подъема витков, и внутренняя 6 с левым углом подъема витков, пружины. Нижняя опорная пластина 1 является основанием, на котором нижние фланцы пружин 5 и 6 закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной 2, на которой устанавливается виброизолируемый объект (на чертеже не показано), и верхним фланцем внутренней пружины 6 с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего 3 и верхнего 4, цилиндрических дисков. При этом нижний диск 3 выполнен с глухой (несквозной) проточкой 8, осесимметричной нижнему 3 диску, в которую с торцевым зазором соосно входит буртик 7, выполненный на верхнем 4 диске. Дополнительными поверхностями трения являются цилиндрическая поверхность буртика 7, выполненного на верхнем 4 диске, и соприкасающаяся с ней поверхность глухой проточки 8, выполненной в нижнем 3 диске. Эти входящие друг в друга поверхности взаимодействуют друг с другом без зазоров, что приводит к увеличению поверхностей трения, а, следовательно, к увеличению коэффициента демпфирования системы, а также способствуют повышению устойчивости системы при горизонтальных перемещениях.
В качестве материала нижнего 3 цилиндрического диска демпфера сухого трения использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное, а верхний цилиндрический диск 4 выполнен из стали.
Возможен вариант, когда верхний цилиндрический диск 4 выполнен из жесткого эластомера, например резины или полиуретана, или эластичного материала, обладающего высокими демпфирующими свойствами, а нижний цилиндрический диск 3 выполнен из стали.
Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения использован фрикционный материал, который содержит, мас. %: медь 6,0-8,0; сернокислый барий 0,5-1,0; графит 4,0-8,0; ситалл 8,0-12,0; свинец 0,5-1,5; олово 0,5-1,5; дисульфид молибдена 3,0-4,0; асбест 6,0-10,0; никель 2,0-4,0; железо - остальное.
Встроенный пружинный демпфер работает следующим образом.
Виброизоляторы устанавливают между основанием станины машины и поддерживающей строительной конструкцией, колебания которой, вызванные воздействием динамической нагрузки, нужно уменьшить. Наружная 5 и внутренняя 6 пружины виброизолятора воспринимают значительные статическую и динамическую нагрузки от машины и передают на поддерживающую конструкцию существенно уменьшенную величину динамической нагрузки.
Две пружины 5 и 6, вставленные одна в другую, работают на сжатие, при этом внешняя пружина 5 правого угла подъема поворачивает жестко прикрепленную к ней верхнюю металлическую опорную пластину 2 в одну сторону, а внутренняя пружина 6 левого угла подъема - жестко прикрепленный к ней нижний цилиндрический диск 3 демпфера сухого трения - в другую сторону. Таким образом, используется эффект взаимного поворота в разные стороны концевых витков пружин 5 и 6 вокруг вертикальной оси, благодаря чему в составной опорной плоскости демпфера сухого трения возникают диссипативные силы, т.е. появляется сухое трение. Введение в демпфер сухого трения элемента из резины с повышенным в 10÷15 раз внутренним трением приводит к уменьшению амплитуд колебаний машины в пуско-остановочных режимах в 2÷3 раза. При ударных воздействиях логарифмический декремент затухания колебаний уменьшается.