Демпфирующее основание
DAMPING BASE

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам сейсмо- и виброзащиты электрического, электронного, оптического и другого оборудования, которое чувствительно к промышленной вибрации, сейсмическим и техногенным воздействиям, действующим на оборудование одновременно в вертикальном и горизонтальном направлении.
Уровень техники
Известны демпфирующие основания, которые защищают оборудование от сейсмики и вибрации, которые содержат неподвижное основание, подвижную платформу для крепления защищаемого оборудования, устройства компенсации вертикальных и горизонтальных перемещений, например, сейсмоударная платформа по патенту RU №2178845, кл. F16F 7/14, опубл. 27.01.2002, которая защищает оборудование одновременно от вертикальных и горизонтальных перемещений. Недостатком данного технического решения является тот факт, что платформа имеет габаритные размеры, превышающие габариты защищаемого оборудования, в связи с чем такие платформы затруднительно применять для защиты секций шкафов.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенного изобретения является демпфирующее основание, содержащее неподвижное основание, подвижную горизонтальную платформу для крепления защищаемого оборудования, устройство защиты от опрокидывания, устройства компенсации вертикальных перемещений в виде упругих элементов и устройства компенсации горизонтальных перемещений в виде узлов качения (RU №160023 U1, кл. F16F 15/04, опубл. 27.02.2016). Демпфирующее основание по прототипу эффективно защищает оборудование с центром тяжести, совпадающим с геометрическим центром, но при этом работает не надежно, если требуется защищать оборудование со значительным смещением центра тяжести.
Раскрытие изобретения
Суть технической проблемы заключается в следующем.
При возникновении ситуации, когда происходит смещение центра тяжести, работа демпфирующего основания становится нестабильной и ненадежной. Это связано прежде всего с тем, что оборудование со смещенным центром тяжести с разной силой давит на различные углы подвижной платформы в местах крепления, что, соответственно, приводит к перекосу в устройствах горизонтальной и вертикальной компенсации, в результате чего они начинают работать не в штатном режиме и, как следствие, – сейсмозащитная платформа теряет устойчивость и прекращает функционировать.
Причиной перекоса подвижной платформы является различная величина деформации пружин в узлах вертикальной компенсации. Так, в основании по прототипу устройства компенсации горизонтальных и вертикальных перемещений расположены непосредственно и жестко под углами подвижной платформы, которые соединены с защищаемым оборудованием. Замена пружин и/или регулировка их жесткости не дает положительного результата, т.к. при вертикальных колебаниях пружины с различной жесткостью приводят к раскачиванию оборудования. Существуют факторы, которые не позволяют заранее расчетным методом подобрать пружины:
– фактическая развесовка по углам оборудования очень часто не соответствует заявленной в опросном листе;
– оборудование часто дополняется новыми комплектующими, которые меняют расположение центра тяжести;
–  при соединении оборудования в секции развесовка по углам также меняется.
Задачей настоящего изобретения является устранение перекоса подвижной платформы при защите оборудования, имеющего смещенный центр тяжести, устранение перекоса в устройствах горизонтальной и вертикальной компенсации и, как результат, - обеспечение надежного функционирования платформы при защите оборудования со смещенным центром тяжести.
Наиболее остро решение поставленной задачи требуется при защите оборудования со смещенным центром тяжести при воздействии значительных сейсмических и техногенных перемещений большой амплитуды, т.к. перекос изначально создает нештатную ситуацию, а большие амплитуды перемещения усиливают интенсивность раскачивания защищаемого оборудования.
Технический результат предложенного решения заключается в надежной защите оборудования со смещенным центром тяжести с использованием демпфирующих оснований, как от промышленной вибрации в процессе эксплуатации, так и от мощных сейсмических воздействий с большой амплитудой перемещения, когда требуется обеспечить надежную работу оборудования в процессе и после мощных воздействий, например, при катастрофическом землетрясении или после падения самолета на АЭС.
Технический результат достигается тем, что демпфирующее основание для гашения механических колебаний защищаемого оборудования содержит неподвижное основание, подвижную горизонтальную платформу для установки защищаемого оборудования, устройство защиты от опрокидывания, устройства компенсации  горизонтальных перемещений в виде узлов качения, при этом подвижная горизонтальная платформа содержит верхнюю оболочку и опорную  каретку, которые упруго соединены между собой блоком горизонтальной стабилизации, выполненным в виде кулисного механизма, опирающегося на узел компенсации вертикального перемещения, который имеет возможность только вертикального перемещения по одной или нескольким вертикальным направляющим, которые жестко закреплены на опорной каретке, при этом рычаги кулисного механизма закреплены на общей оси и имеют верхние и нижние подшипниковые опоры, причем  верхние подшипниковые опоры рычагов кулис перемещаются по горизонтальным направляющим, расположенным в верхней оболочке, а нижние подшипниковые опоры кулис перемещаются по горизонтальным направляющим, расположенным в опорной каретке, при этом  опорная каретка  соединена с  устройством  защиты от опрокидывания таким образом, что оно сохраняет возможность горизонтального перемещения опорной каретки, но препятствует её вертикальному движению, причем опорная каретка подвижно опирается на основание через устройства  компенсации  горизонтальных перемещений.
Узел компенсации вертикального перемещения содержит устройства компенсации вертикальных перемещений в виде упругих элементов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 – демпфирующее основание, вид сверху;
Фиг.2 – фронтальный разрез B-B демпфирующего основания.
Осуществление изобретения
Демпфирующее основание содержит неподвижное основание (1), подвижную горизонтальную платформу (2) для установки защищаемого оборудования (3), устройства компенсации вертикальных перемещений (4) в виде упругих элементов и устройства компенсации горизонтальных перемещений (5, 9) в виде узлов качения, устройство защиты от опрокидывания (6,13).
Подвижная горизонтальная платформа (2) содержит верхнюю оболочку (7) и опорную каретку (10), которые соединены упруго между собой блоком горизонтальной стабилизации (8). Блок горизонтальной стабилизации (8) выполнен в виде кулисного механизма (14), опирающегося на узел компенсации вертикального перемещения (11), который имеет возможность только вертикального перемещения по одной или нескольким вертикальным направляющим (12). Направляющие (12), в свою очередь, жестко закреплены на опорной каретке (10). Рычаги кулисного механизма закреплены на общей оси (15) и имеют верхние (16) и нижние (18) подшипниковые опоры. Верхние подшипниковые опоры (16) рычагов кулисного механизма перемещаются по горизонтальным направляющим (17), расположенным в верхней оболочке (7), а нижние подшипниковые опоры кулис (18) – по горизонтальным направляющим (19), расположенным в опорной каретке (10). Опорная каретка (10) подвижно опирается на основание (1) через устройства компенсации горизонтальных перемещений (5, 9).
Опорная каретка (10) соединена с устройством защиты от опрокидывания (6,13) таким образом, что сохраняет возможность горизонтального перемещения опорной каретки (10), препятствуя при этом вертикальному движению опорной каретки (10). Предотвращение вертикального перемещения опорной каретки препятствует опрокидыванию защищаемого оборудования, т.к. ограничивает снизу перемещение кулисного механизма (14), соединенного с подшипниковыми опорами (18) в горизонтальных направляющих (19). Кулисные механизмы (14) препятствуют аварийному движению основания (7) подвижной платформы (2), т.к. соединены с верхними подшипниковыми опорами (16), которые имеют ограниченную область перемещений внутри верхних горизонтальных направляющих (17). Таким образом, верхняя платформа (2), соединенная с оборудованием (3) через элементы крепления (20), защищена от опрокидывания.
Работа демпфирующего основания в динамике осуществляется следующим образом. При землетрясении или при техногенном воздействии на здание, в котором расположен защищаемый объект (3), возникает сейсмическая волна, которая имеет вертикальную и горизонтальную компоненту. Сейсмическая волна воздействует на неподвижное основание (1), прикрепленное к полу здания. Горизонтальную компоненту сейсмической волны экранируют устройства компенсации горизонтальных перемещений (5, 9) за счет возвратно-поступательного перемещения узлов качения. Защищаемый объект (3) остается практически неподвижным в горизонтальном направлении за счет инерции собственной массы. Вертикальную компоненту экранируют устройства компенсации вертикальных перемещений (4) в виде упругих элементов, представляющих собой стандартные пружины сжатия. Защищаемый объект (3) остается практически неподвижным в вертикальном направлении за счет инерции собственной массы.
Демпфирующее основание используется, когда центр тяжести защищаемого объекта (3) не совпадает с геометрическим центром подвижной платформы (2), поэтому реакции подвижной платформы (2) в месте присоединения защищаемого объекта (3) будут не одинаковые. Технически возможно обеспечить исходное горизонтальное положение пола защищаемого объекта (3) и установить под каждое место присоединения защищаемого объекта (3) устройство компенсации вертикальных перемещений (4) со специально подобранными пружинами так, чтобы обеспечить исходное отсутствие перекосов, т.е., чтобы сила сжатия всех пружин была равна реакции на вес защищаемого объекта при условии одинакового исходного сжатия пружин. Но такое состояние нельзя сохранить при землетрясении, т.к. сейсмическая волна приводит к различным деформациям пружин, защищаемый объект начинает интенсивно раскачиваться и работает не штатно.
Устранение перекоса обеспечивается блоком горизонтальной стабилизации (8), который не позволяет верхней оболочке (7) смещаться относительно горизонта, т.к. она опирается на верхние подшипниковые опоры (16), которые могут перемещаться исключительно параллельно нижним подшипниковым опорам (18), т.к. нарушение параллельности может возникнуть только при смещении движения общей оси (15) кулисного механизма (14) от вертикали. В предлагаемой конструкции движение общей оси (15) кулисного механизма (14) осуществляется только в вертикальном направлении вдоль направляющей (12), которая очень жестко закреплена в каретке (10). Защищаемое оборудование (3) со смещенным центром тяжести передает свою нагрузку через верхнее основание платформы (7) на кулисы (14), которые всю нагрузку передают через узел вертикальных перемещений на блок упругих элементов, который передает всю нагрузку по центру каретки (10) и равномерно без перекоса нагружает устройства вертикальной компенсации (4).
Для обеспечения продолжительной эксплуатации демпфирующего основания в качестве материала для изготовления узлов используется стандартная нержавеющая сталь.
Пружины выполняются из пружинной стали с последующим антикоррозионным покрытием.
Предлагаемое изобретение позволяет создать демпфирующее основание, которое работает без перекосов, что позволяет компенсировать даже экстремально большие колебания, возникающие при землетрясениях и техногенных воздействиях.