ПРУЖИННЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР С ШАРНИРАМИ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
SPRING VIBRATION ISOLATOR WITH HINGES FOR ANGULAR DISPLACEMENTS

Изобретение относится к средствам защиты человека-оператора от вредного воздействия вибрации и может быть использовано в различного рода машинах и механизмах, в частности в текстильной и легкой промышленности, сельском хозяйстве, в приборостроении, в транспортном машиностроении.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор рессорного типа по патенту РФ №2269700 (прототип), содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, а на одном из концов основания жестко закреплен перпендикулярно основанию стержень с резьбовым концом, на котором устанавливается стойка, фиксирующая упругий элемент рессорного типа посредством скошенных опорных элементов и крышки, причем угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°.
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 пружинном виброизоляторе с шарнирами угловых перемещений, содержащим каркас с упругими элементами, каркас выполнен в виде верхней платформы для установки виброизолируемого объекта посредством, по крайней мере, трех упругих элементов, например в виде винтовой цилиндрической пружины, которые крепятся к верхней платформе каркаса виброизолятора и к основанию виброизолируемого объекта, в центральной части платформы выполнено резьбовое отверстие, осесимметрично которому расположен сферический шарнир, выполненный в виде сферы, на параллельные поверхности которой опираются конические пружины, причем параллельные поверхности отстоят от диаметральной плоскости сферы на одинаковое расстояние, необходимое для фиксации ее в упругих элементах, например в виде конических пружин, при этом в верхней части сферический шарнир крепится посредством винта с буфером на конце к верхней платформе для установки виброизолируемого объекта, а в нижней - посредством винта к основанию, выполненному в виде втулки с опорной шайбой, и опирающемуся на днище стакана каркаса виброизолятора, причем головки винтов расположены во внутренней полости сферы с возможностью отслеживать угловые колебания верхней платформы с виброизолируемым объектом, а для фиксации предельных значений угловых перемещений верхней платформы с виброизолируемым объектом, предусмотрены шарнирно закрепленные между нижней частью верхней платформы и верхней торцевой плоскости стакана каркаса виброизолятора, по крайней мере, три демпфера, например «сухого трения».
На чертеже изображен фронтальный разрез пружинного виброизолятора.
Пружинный виброизолятор с шарнирами угловых перемещений содержит каркас в виде верхней платформы 7 для установки виброизолируемого объекта 8 посредством, по крайней мере, трех упругих элементов 10, например в виде винтовой цилиндрической пружины, которые крепятся к верхней платформе 7 каркаса виброизолятора и к основанию виброизолируемого объекта 8.
В центральной части платформы 7 выполнено резьбовое отверстие 11, осесимметрично которому расположен сферический шарнир, выполненный в виде сферы 18, на параллельные поверхности 16 и 17 которой опираются конические пружины 14 и 15, причем параллельные поверхности 16 и 17 отстоят от диаметральной плоскости сферы на одинаковое расстояние, необходимое для фиксации ее в упругих элементах 14 и 15, например в виде конических пружин.
В верхней части сферический шарнир крепится посредством винта 6 с буфером 5 на конце к верхней платформе 7 для установки виброизолируемого объекта 8, а в нижней - посредством винта 9 к основанию 4, выполненному в виде втулки с опорной шайбой 3 и опирающемуся на днище 1 стакана 2 каркаса виброизолятора. Головки 12 и 13 винтов 6 и 9 расположены во внутренней полости сферы 18 с возможностью отслеживать угловые колебания верхней платформы 7 с виброизолируемым объектом 8.
Для фиксации предельных значений угловых перемещений верхней платформы 7 с виброизолируемым объектом 8, предусмотрены шарнирно закрепленные между нижней частью верхней платформы 7 и верхней торцевой плоскости стакана 2 каркаса виброизолятора, по крайней мере, три демпфера 19, например «сухого трения».
Возможен вариант, когда поверхности основания 4, выполненного в виде втулки, части винтовой конической пружины 15, расположенной в зазоре между внутренней поверхностью стакана 2 и внешней поверхностью основания 4, а также внутренняя поверхность стакана 2, контактирующая с винтовой конической пружиной 15, покрыты фрикционным материалом.
Пружинный виброизолятор с шарнирами угловых перемещений работает следующим образом.
При приложении статической нагрузки на верхнюю платформу 7 для установки виброизолируемого объекта 8, она опускается вниз, сжимая упругие элементы 10, которые крепятся к верхней платформе 7 каркаса виброизолятора и к основанию виброизолируемого объекта 8.
Нелинейное демпфирование в системе осуществляется за счет наличия ограничителя хода платформы 7 в виде буфера 5 на свободном конце винта 6 сферического шарнира.
При приложении динамической нагрузки со стороны объекта 8, например работающего оборудования, вибрация гасится коническими пружинами 14 и 15, причем параллельные поверхности 16 и 17 отстоят от диаметральной плоскости сферы 18 на одинаковое расстояние, необходимое для фиксации ее в упругих элементах 14 и 15, например в виде конических пружин, жесткость которых рассчитывается на работу сложной системы «перекрытие-упругие элементы-объект» в зарезонансном режиме, при этом обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов за счет пружин. Увеличивается демпфирование виброизолируемого объекта 8 на высоких частотах, за счет сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе на резонансе.
Отслеживать угловые колебания верхней платформы 7 с виброизолируемым объектом 8 позволяет сферический шарнир, который крепится посредством винта 6 с буфером 5 на конце к верхней платформе 7 для установки виброизолируемого объекта 8, а в нижней - посредством винта 9 к основанию 4, выполненному в виде втулки с опорной шайбой 3, и опирающемуся на днище 1 стакана 2 каркаса виброизолятора.
Для фиксации предельных значений угловых перемещений верхней платформы 7 с виброизолируемым объектом 8, предусмотрены шарнирно закрепленные между нижней частью верхней платформы 7 и верхней торцевой плоскости стакана 2 каркаса виброизолятора, по крайней мере, три демпфера 19, например «сухого трения».
Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано для защиты как оборудования, так и оператора, при простоте в обслуживании и надежности конструкции в эксплуатации.