ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПЕРАТОРА
VIBRATIONAL INSULATING DEVICE FOR OPERATOR

Изобретение относится к устройствам для гашения вибраций и ударов, в частности к динамическим гасителям колебаний, применяемым в системах виброзащиты оператора.
Наиболее близким техническим решением является виброизолирующее устройство для оператора, содержащее корпус, размещенную в нем сопряженную с винтом гайку и стержневой механизм, связывающий гайку с виброизолирующим объектом, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний за счет получения провала в амплитудно-частотной характеристике, в гайке выполнен паз Т-образного профиля, а профиль стержня стержневого механизма выбран соответствующим профилю паза и предназначен для взаимодействия с ним (а.с. СССР №1305472 - прототип).
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокое демпфирование в резонансных режимах работы.
Технический результат - повышение эффективности гашения колебаний за счет получения провала в амплитудно-частотной характеристике и повышения демпфирования в резонансных режимах работы.
Это достигается тем, что в виброизолирующем устройстве для оператора, содержащем корпус, размещенную в нем сопряженную с винтом гайку и стержневой механизм, связывающий гайку с виброизолирующим объектом, в гайке выполнен паз Т-образного профиля, а профиль стержня стержневого механизма выбран соответствующим профилю паза и предназначен для взаимодействия с ним. Упругий элемент, установленный между изолируемым объектом и основанием, выполнен в виде цилиндрической пружины со встроенным демпфером сухого трения и содержит цилиндрическую винтовую пружину, которая состоит 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, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, 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, в 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%
На фиг. 1 представлен общий вид виброизолирующего устройства для оператора, на фиг. 2 - вариант упругого элемента 1, установленного между изолируемым объектом 2 и основанием 3.
Устройство содержит упругий элемент 1, установленный между изолируемым объектом 2 и основанием 3, корпус 4, размещенную в нем сопряженную пару винт-гайку 10 с несамотормозящейся резьбой, в которой выполнен паз Т-образного профиля, стержневой механизм 5, преобразующий поступательное движение объекта изоляции во вращательно-поступательное перемещение гайки 10, допуская при этом их качение по роликам 6. Чтобы стержни 5 не вышли из зацепления с кронштейнами 7, они охвачены хомутами. При этом стержни 8, шарнирно связанные со стержнями 5 и имеющие Т-образный профиль, взаимодействуют с гайкой-маховиком 10, которая начинает совершать винтовое движение вверх по винту 11, создавая тем самым эффект динамического гашения колебаний. Кольцевые Т-образные пазы 9 в гайке 10 могут быть выполнены как подшипниками скольжения, так и качения в зависимости от требуемой величины демпфирования.
Виброизолирующее устройство для оператора работает следующим образом.
При движении изолируемого объекта 2 вверх инерционная гайка-маховик 10 совершает винтовое движение вниз и уменьшает динамическую реакцию на перемещение оператора вверх.
Возможен вариант, когда упругий элемент 1, установленный между изолируемым объектом 2 и основанием 3, выполнен в виде цилиндрической пружины со встроенным демпфером сухого трения (фиг. 2) 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 для прочной и надежной фиксации концов пружин 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 14 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, в 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%
Цилиндрическая пружина со встроенным демпфером сухого трения 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.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х, Y, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.