ВИБРОИЗОЛЯТОР ТАРЕЛЬЧАТЫЙ
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 №2285835, F16F 7/00, (прототип), содержащий упругие плоские элементы, выполненные в виде рессорного подвеса.
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 за счет повышения демпфирования в системе.
3
Это достигается тем, что в тарельчатом виброизоляторе, содержащем корпус, включающий основание с крышкой, и размещенный в нем пакет тарельчатых упругих элементов, пакет тарельчатых упругих элементов состоит из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов, внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой, один конец которой жестко закреплен в основании, а другой взаимодействует с внутренней поверхностью крышки, выполненной в виде перевернутого стакана, торцевая часть которой взаимодействует с тарельчатыми упругими элементами, причем между торцом втулки и днищем крышки имеется зазор, при этом 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 на упругой конической поверхности тарельчатых упругих элементов выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, по крайней мере три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных по крайней мере тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, между торцом втулки и днищем крышки имеется зазор, в котором установлено буферное устройство, выполненное в виде демпфирующего шайбового сетчатого пакета, содержащего основание, упругие сетчатые элементы, взаимодействующие с основанием, плотность сетчатой структуры каждого упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 ÷2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 ÷ 0,15 мм, плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента, при этом упругие сетчатые элементы выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, полиуретаном, пакет содержит шток, расположенный в центральной части пакета, соосно и с зазорами, соответственно в верхнем и нижнем сетчатых упругих элементах, при этом шток, в свой средней части, жестко закреплен в центральной пластине, на которой закреплены опорные кольца, при этом верхний сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой сетчатого пакета и центральной пластиной, а нижний сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой и центральной пластиной пакета, а шток выполнен из упругодемпфирующего материала и предназначен для демпфирования угловых перемещений и колебаний.
На фиг. 1 представлен общий вид виброизолятора тарельчатого типа, на фиг. 2, 3 представлен упругий элемент тарельчатого типа с двумя ребрами, на фиг. 4, 5 - упругий элемент тарельчатого типа с тремя ребрами, на фиг. 6 - схема буферного устройства, расположенного в крышке 2.
Тарельчатый виброизолятор содержит корпус, включающий основание 1 с крышкой 2, и размещенный в нем пакет тарельчатых упругих элементов. Пакет тарельчатых упругих элементов состоит из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов 3 и 4, внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой 5, один конец которой жестко закреплен в основании 1, а другой - взаимодействует с внутренней поверхностью крышки 2, выполненной в виде перевернутого стакана, торцевая часть которой взаимодействует с тарельчатыми упругими элементами, причем между торцом втулки 5 и днищем крышки 2 имеется зазор, в котором установлено буферное устройство 7. Виброизолируемый объект 6 устанавливается на крышке 2.
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, направленными по образующим коническую поверхность линиям. Отверстие 14 предусмотрено для размещения опорной втулки 1.
Упругий элемент тарельчатого типа может быть выполнен состоящим по крайней мере из трех сквозных пазов 15, 16, 17 (фиг. 4 и 5) с образованием двух усеченных конических поверхностей 11 и 12, связанных по крайней мере тремя ребрами 18, 19, 20, направленными по образующим коническую поверхность линиям. Отверстия 14 в этих упругих элементах служат для фиксации в них виброизолируемого объекта или промежуточных конструкций виброизолятора, например опорной втулки 1.
Буферное устройство 7 (фиг. 6) выполнено в виде демпфирующего шайбового сетчатого пакета и содержит шток 33, расположенный в центральной части пакета, соосно и с зазорами 22, соответственно в верхнем 27 и нижнем 28 сетчатых упругих элементах. Шток 33, в свой средней части, жестко закреплен в центральной пластине 32, на которой закреплены опорные кольца 31 и 29, при этом верхний 27 сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой 25 сетчатого пакета и центральной пластиной 32, а нижний 28 сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой 21 и центральной пластиной 32 пакета. Шток 33 выполнен из упругодемпфирующего материала и предназначен для демпфирования угловых перемещений и колебаний.
При этом в верхнем сетчатом упругом элементе 27, в его центре, осесимметрично штоку 33 расположен верхний демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней гильзы 24, жестко соединенной с крышкой 25, и нижней гильзы 23, жестко соединенной с центральной пластиной 32, при этом гильзы 23 и 24 соединены с натягом, образуя пару трения, а шток 33 размещен в них коаксиально и с зазором. Нижняя и верхняя части штока 33 расположены соответственно, не выступая за поверхности верхней крышки 25 и нижней нажимной шайбы 21 пакета.
В нижнем сетчатом упругом элементе 28, в его центре, осесимметрично штоку 33 расположен нижний демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней гильзы 34, жестко соединенной с нижней нажимной шайбой 21, и верхней гильзы 30, жестко соединенной с центральной пластиной 32, при этом гильзы 30 и 34 соединены с натягом, образуя пару трения, а шток 33 размещен в них коаксиально и с зазором.
3
Плотность сетчатой структуры каждого упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 …2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 …0,15 мм.
Упругие сетчатые элементы 27 и 28 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Демпфирующий шайбовый сетчатый пакет работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), упругие сетчатые элементы 27 и 28 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Тарельчатый виброизолятор работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта 6, установленного на крышке 2, обеспечивается его виброзащита и защита от ударов.
Возможен вариант, когда основание 1, на которое опирается пакет тарельчатых упругих элементов виброизолятора, жестко соединено, например, посредством клеевого соединения, с упруго демпфирующей пластиной 35, посредством которой виброизолятор устанавливается на фундамент защищаемого объекта.
Упруго демпфирующая пластина 35 (фиг. 7) выполнена из эластомера в виде чередующихся выступов 38 и впадин 39, относительно центральной пластины 37 в шахматном порядке, причем выступы с одной стороны пластины 37 размещены над впадиной с другой стороны центральной пластины 37. Форма выступов и впадин может быть как многоугольной, например прямоугольной, квадратной, трапецеидальной, так и описываемой кривыми второго порядка, например, в виде окружности, эллипса, гиперболы, параболы, так и в виде их комбинации.
Возможен вариант, когда упруго демпфирующая пластина 35 (фиг. 8) выполнена в виде пакета по крайней мере двух упругих пластин 42 и 43, разделенных промежуточным элементом 36, расположенными между жесткой верхней пластиной 40 и основанием 41 объекта защиты.
Упругодемпфирующая пластина 35 работает следующим образом.
При колебаниях объекта защиты, установленного на виброизоляторе, соединенном с пластиной 35, упругий элемент из эластомера в виде чередующихся выступов 38 и впадин 39, относительно центральной пластины 37, или пакет упругих элементов 42 и 43, воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости.
Возможен вариант, когда промежуточный элемент 36, расположенный между упругими пластинами 42 и 43 упругодемпфирующей пластины 35 (фиг. 8), выполненной в виде пакета пластин, состоит из двух оппозитно расположенных пластин (на чертеже не показано), выполненных из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», а средний слой, расположенный между ними, выполнен из сплошного демпфирующего материала, в котором использована губчатая резина, или иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, или нетканый вибродемпфирующий материал, или слой вязаных упругих синтетических нитей.