ВИБРОИЗОЛЯТОР ДЛЯ ОБЪЕКТОВ СО СМЕЩЕННЫМ ЦЕНТРОМ МАСС
VIBRATION ISOLATOR FOR OBJECTS WITH AN OFFSET CENTER OF MASS

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам защиты межэтажных перекрытий зданий и сооружений от вибраций, генерируемых установленным на нем оборудовании, и может быть применено для установки, например, ткацких станков на межэтажных перекрытиях реконструируемых зданий текстильных предприятий, при этом упругий элемент виброизоляторов испытывает внецентренное приложение нагрузки, так как у ткацких станков смещен центр масс.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по авторскому свидетельству СССР №1462044 (прототип), содержащий упругий элемент, крышку, основание и систему регулирования жесткости упругого элемента, систему регулирования жесткости упругого элемента выполнена в виде гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой установлен на крышке с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации, при этом на крышке выполнены направляющие, в которых размещена ползушка, в которой закреплен другой конец гибкой связи.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.
Это достигается тем, что в виброизоляторе для объектов со смещенным центром масс, содержащим основание, на котором установлены упругий элемент, испытывающий внецентренное приложение нагрузки, крышку и систему регулирования жесткости упругого элемента, состоящую из гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой зафиксирован на крюке, закрепленном в нижней части ползушки, которая перемещается в направляющих, выполненных в крышке и фиксируется в крышке в требуемом положении винтами, а упругий элемент выполнен в виде комбинированной пружины, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала.
На фиг. 1 представлен виброизолятор, продольный разрез, на фиг. 2 - вариант крепления гибкой связи к ползушке, на фиг. 3 - вариант выполнения упругого элемента 2 в виде комбинированной пружины, на фиг. 4, 5 - сетчатый демпфер 10, установленный под нижним 1 основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия.
Виброизолятор для объектов со смещенным центром масс содержит основание 1, на котором установлены упругий элемент 2, испытывающий внецентренное приложение нагрузки, крышку 3 и систему регулирования жесткости упругого элемента 2, состоящую из гибкой связи 4, один конец которой предназначен для закрепления на объекте 5, а другой зафиксирован на крюке 6, закрепленном в нижней части ползушки 7, которая перемещается в направляющих 8, выполненных в крышке 3 и фиксируется в крышке 3 в требуемом положении винтами 9.
Виброизолятор для объектов со смещенным центром масс работает следующим образом.
Снижение динамической нагрузки на основание 1 происходит при помощи упругого элемента 2, который испытывает внецентренное приложение нагрузки, что позволяет снизить собственную частоту объекта на виброизоляторах и улучшить качество виброзащиты. Упругий элемент 2 при этом испытывает деформации изгиба по типу балки, защемленной с одного конца, т.е. гибкая связь 4 поворачивает крышку 3 относительно оси упругого элемента, причем момент скручивания тем больше, чем больше плечо рычага, определяемое расстоянием от оси пружины до точки приложения нагрузки в крюке 6. Кроме того, изменение плеча можно осуществить путем перемещения ползушки 7 в направляющих 8, выполненных в крышке 3, которая фиксируется на крышке в требуемом положении винтами 9.
Комбинированная пружина выполнена со встроенным демпфером (фиг. 3) и содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 13 и 14 со встречно направленными концами 16 и 15 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 11 и 12 с отверстиями соответственно 19 и 20 для прочной и надежной фиксации концов пружины при их работе.
Первая часть винтовой пружины 13 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 14 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 16 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 15, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 12, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 4 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 13 пружины, зазоры 17 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 13 и 14 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 17 сегментного профиля контактирующих частей 13 и 14 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 15 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 17 сегментного профиля контактирующих частей 13 и 14 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 13 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 18 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».
Зазоры, в первой части 13 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 18 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %:
смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных
смол в соотношении 1:(0,2-1,0)
28÷34
волокнистый минеральный наполнитель, содержащий
стеклоровинг или смесь стеклоровинга и
базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0)
12÷19
графит
7÷18
модификатор трения, содержащий технический углерод
в виде смеси с каолином и диоксидом кремния
7÷15
баритовый концентрат
20÷35
тальк
1,5÷3,0
Комбинированная пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 11 и 12 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.
Сетчатый демпфер 10 (фиг. 4, 5), установленный под нижним 1 основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия, содержит основание 21, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 22, а сетчатые упругие элементы, верхний 27 с верхней нажимной шайбой 25 и нижний 28, с нижней нажимной шайбой 30, жестко соединены с основанием 21 посредством опорных колец соответственно 26 и 29, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе 27, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы 25, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 24, охватываемым, соосно расположенным кольцом 23, который жестко соединен с основанием 21.
Между нижней нажимной шайбой 30 и нижним сетчатым упругим элементом 28, расположен слой вибродемпфирующего материала 31, например из полиуретана.
3
3
Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см…2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.
Упругие сетчатые элементы 27 и 28 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда слой вибродемпфирующего материала 31, расположенный между нижней нажимной шайбой 30 и нижним сетчатым упругим элементом 28, выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев: 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.
Возможен вариант, когда соосно и осесимметрично сетчатому упругому элементу 28, расположенному между основанием 21 и слоем вибродемпфирующего материала 31, внутри сетчатого упругого элемента 28, расположен дополнительный упругий элемент 32, выполненный, например, в виде пружины.
Виброизолятор симметричный сетчатый работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 25, 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.