ВИБРОИЗОЛЯТОР С КОНУСНЫМИ ПРУЖИНАМИ
VIBRATOR INSULATOR WITH CONE SPRINGS

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов и других объектов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является кольцевая пружина по а.с. СССР №280111 F16F 1/08, от 26.08.1970 г., (прототип), содержащая набор кольцевых пружин, который составлен из последовательно чередующихся дисков большего и меньшего диаметров с отогнутыми в противоположные стороны краями по радиусу, обеспечивающему сопряжение дисков одного с другим.
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 виброизоляторе с конусными пружинами, состоящем из двух оппозитно и соосно расположенных пакетов: верхнего с крышкой и нижнего с основанием пакетов с конусными пружинами, между которыми закреплен дополнительный упругий элемент, причем каждый из пакетов выполнен с конусными пружинами и состоит из набора, включающего по крайней мере один внешний и два внутренних кольцевых упругих конусных диска, размещенных между основанием, выполненным в виде стакана, в который упирается один из внутренних дисков, и фланцем, выполненным в виде Т-образного диска со сквозным отверстием, в котором установлена центрирующая оправка, закрепленная на основании через упругую прокладку, причем внешний и внутренние кольцевые упругих конусные диски выполнены в виде усеченных конусных поверхностей и содержат по крайней мере три радиальных паза, направленных от большего основания усеченного конуса к меньшему основанию, а каждый из радиальных пазов заканчивается отверстием, при этом внутренние кольца, расположенные по периметру днища стакана, и на крышке, под полочкой Т-образного диска, выполнены из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластикатов типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», при этом сопряжение боковых конусных поверхностей внешнего кольцевого упругого конусного диска с боковыми конусными поверхностями внутренних кольцевых упругих конусных дисков верхнего и нижнего пакетов с конусными пружинами выполнено в виде сферических сегментов радиусом R, имеющихся на каждом из дисков в количестве двух, расположенных соответственно у большего основания усеченного конуса и меньшего основания каждого из дисков, а сферические сегменты выполнены заедино с коническими поверхностями каждого из дисков и направлены в разные стороны от образующей конической поверхности, т.е. один сферический сегмент каждого диска направлен внутрь конической поверхности, а другой - наружу, согласно изобретению внутренние кольца, расположенные по периметру днища стакана, и на крышке, под полочкой Т-образного диска, выполнены из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластикатов типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
На фиг. 1 показан фронтальный разрез виброизолятора, на фиг. 2 - общий вид одного из дисков пружины в свободном состоянии.
Виброизолятор с конусными пружинами (фиг. 1) состоит из двух оппозитно и соосно расположенных пакетов: верхнего с крышкой 21 и нижнего с основанием 4 пакетов с конусными пружинами, между которыми закреплен дополнительный упругий элемент 25.
Нижний пакет с конусными пружинами с основанием 4 состоит из набора, включающего по крайней мере один внешний 1 и два внутренних 2 и 3 кольцевых упругих конусных диска (фиг. 1, 2), размещенных между основанием 4, выполненным в виде стакана, в который упирается один из внутренних дисков 3, и фланцем 5, выполненным в виде Т-образного диска со сквозным отверстием 6, в котором установлена центрирующая оправка 7, закрепленная на основании через упругую прокладку 8. Внешний 1 и внутренние 2 и 3 кольцевые упругие конусные диски выполнены в виде усеченных конусных поверхностей и содержат по крайней мере три радиальных паза 10, направленных от большего основания 11 усеченного конуса к меньшему основанию 12. Каждый из радиальных пазов 10 заканчивается отверстием 13 для снятия напряжений. Внутренние кольца 9 и 14, расположенные по периметру днища стакана, и на крышке 5, под полочкой Т-образного диска, выполнены из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластикатов типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
Верхний пакет с конусными пружинами и крышкой 21 состоит из набора, включающего по крайней мере один внешний 18 и два внутренних 19 и 20 кольцевых упругих конусных диска (фиг. 1), размещенных между крышкой 21, выполненной в виде стакана, в который упирается один из внутренних дисков 20, и фланцем 17, выполненной в виде Т-образного диска со сквозным отверстием 16, в котором установлена центрирующая оправка 23, закрепленная на крышке 21 через упругую прокладку 24. Внешний 18 и внутренние 19 и 20 кольцевые упругие конусные диски выполнены в виде усеченных конусных поверхностей и содержат по крайней мере три радиальных паза 10, направленных от большего основания 11 усеченного конуса к меньшему основанию 12. Каждый из радиальных пазов 10 заканчивается отверстием 13 для снятия напряжений. Внутренние кольца 22 и 15, расположенные по периметру крышки 21, и на фланце 17, под полочкой Т-образного диска, выполнены из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластикатов типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
Сопряжение боковых конусных поверхностей внешнего кольцевого упругого конусного диска с боковыми конусными поверхностями внутренних кольцевых упругих конусных дисков верхнего и нижнего пакетов с конусными пружинами выполнено в виде сферических сегментов радиусом R, имеющихся на каждом из дисков в количестве двух, расположенных соответственно у большего основания 11 усеченного конуса и меньшего основания 12 каждого из дисков. При этом сферические сегменты выполнены заедино с коническими поверхностями каждого из дисков и направлены в разные стороны от образующей конической поверхности, т.е. один сферический сегмент каждого диска направлен внутрь конической поверхности, а другой - наружу. Число внешних и внутренних дисков может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины.
3
3
Возможен вариант, когда внутренние полости между внешним и внутренним кольцевыми упругими конусными дисками, а также между внутренним и основанием в каждом пакете заполнены вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном или упругими сетчатыми элементами, плотность сетчатой структуры которых 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.
Виброизолятор с конусными пружинами работает следующим образом.
Под нагрузкой Р кольцевые конусные диски взаимодействуют один с другим одновременно как внешними, так и внутренними рабочими поверхностями своих сферических сегментов. В процессе работы энергия от воспринимаемых пружиной нагрузок расходуется на упругую деформацию каждого кольцевого конусного диска, например по аналогии как с каждым витком винтовой пружины, а также на рассеивание энергии за счет трения при перемещении их сферических сегментов, например по аналогии, как осуществляется демпфирование при «сухом трении». Кроме того, в предлагаемой конструкции значительно уменьшается напряжение на кромках колец пружины по сравнению с тарельчатыми пружинами, что позволяет повысить допускаемые напряжения в материале и, следовательно, нагрузку, а также несколько увеличить величину хода. Перемещение кольцевых конусных дисков обеспечивает разность нагрузочных и разгрузочных характеристик пружины за один ход ее под нагрузкой, что, в свою очередь, обеспечивает, например, некоторое повышенное затухание механических колебаний системы в целом. Пружина выполнена так, что изготовление ее кольцевых конусных дисков можно осуществить из разных материалов и различных заготовок, например из листовых стальных и цветных литейных сплавов, а также из соответствующих неметаллических материалов, в том числе и из пластических масс и им подобных материалов.