РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
RUBBER-METAL VIBRATION INSULATING DEVICE

Изобретение относится к машиностроению, в частности к резинометаллическим виброизоляторам.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2324086, F16F 15/07 (прототип), содержащий внутренний и наружный трубчатые профили, соединенные в верхней своей части с заглушкой, выполненной в виде втулки, виброизолятор, выполненный в виде витой пружины с фланцем, и вязкоупругую оболочку, установленную в зазоре между трубчатыми профилями и соединенную преимущественно методом горячей вулканизации с втулкой, пружиной и фланцем.
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая эффективность виброизоляции в резонансном режиме в области низких частот за счет стесненного расположения пружины в вязкоупругой оболочке.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме путем увеличения «сухого» демпфирования в системе.
Это достигается тем, что в резинометаллическом виброизолирующем устройстве, содержащим внутренний и наружный трубчатые профили, соединенные в верхней своей части с заглушкой, выполненной в виде втулки, виброизолятор, выполненный в виде витой пружины с фланцем, и вязкоупругую оболочку, установленную в зазоре между трубчатыми профилями и соединенную преимущественно методом горячей вулканизации с втулкой, пружиной и фланцем, пружина неразъемно соединена с втулкой и фланцем посредством выполненных на них винтовых канавок и закреплена в местах соединения с ними фиксирующими элементами, при этом последние соединены преимущественно методом горячей вулканизации с вязкоупругой оболочкой, между верхней втулкой и нижним фланцем установлен дополнительный упругий элемент с демпфером сухого трения, состоящий 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, 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
На фиг. 1 представлен общий вид резинометаллического виброизолирующего устройства, на фиг. 2 - дополнительный упругий элемент с демпфером сухого трения, расположенный между верхней втулкой 3 и нижним фланцем 5.
Резинометаллическое виброизолирующее устройство содержит выполненные из резины внутренний 1 и наружный 2 конические или цилиндрические трубчатые профили, соединенные в верхней своей части с втулкой 3 соответственно трубчатым профилям 1 и 2 пружины 4 с фланцем 5, и вязкоупругую оболочку 6, установленную в зазоре между трубчатыми профилями 1, 2 и соединенную преимущественно методом горячей вулканизации с втулкой 3, пружиной 4 и фланцем 5. Верхняя и нижняя части пружины 4 могут быть выполнены цилиндрической формы, а средняя (рабочая) ее часть - конической. Пружина 4 соединена с втулкой 3 и фланцем 5 посредством выполненных на них винтовых канавок 7, 8 и закреплена в местах соединения с ними фиксирующими элементами 9, 10, выполненными, например, в виде кольцевых элементов. Фиксирующие элементы 9, 10 соединены преимущественно методом горячей вулканизации с вязкоупругой оболочкой 6. Фиксирующий элемент 9 может иметь шлицы для удержания гаечным ключом при соединении виброизолирующего устройства с оборудованием.
Резинометаллическое виброизолирующее устройство работает следующим образом.
Нагрузка (растяжения, сжатия, сдвига, изгиба или их сочетание) воздействует через втулку 3 и фланец 5 на трубчатые профили 1, 2, пружину 4 и вязкоупругую оболочку 6, которые соединены между собой методом горячей вулканизации и образуют резинометаллическую оболочку, армированную пружиной 4. Под действием нагрузки устройство деформируется, витки конической пружины 4 вследствие различного диаметра имеют различную жесткость, поэтому осаживаются по-разному: в первую очередь деформируется нижний виток, затем следующий по высоте и т.д. Вследствие указанного свойства пружины 4 нагрузочная характеристика устройства (зависимость осадки от силы) является нелинейной, что положительно сказывается при действии ударных нагрузок, которые эффективно гасятся устройством.
Под действием нагрузки витки пружины 4 скручиваются, приводя к значительным сдвиговым деформациям слои резиновой оболочки 6 и профилей 1 и 2, которые посредством вулканизации прочно соединены с витками пружины 4.
При воздействии вибраций или ударных нагрузок указанные деформации увеличиваются, являясь при этом циклическими, что значительно усиливает вибропоглощение устройства, обеспечивая снижение уровня вибраций в диапазоне частот до 100 Гц в среднем на 15 дБ и в диапазоне частот от 100 до 10000 Гц от 20 до 40 дБ.
Витки верхней части пружины 4 зафиксированы в винтовой канавке 7 втулки 3 фиксирующим кольцом 9, а витки нижней части пружины 4 зафиксированы в винтовой канавке 8 фланца 5 фиксирующим кольцом 10. Благодаря этому обеспечивается надежное соединение пружины 4 с указанными элементами при воздействии любого типа нагрузок.
Возможен вариант (фиг. 2), когда между верхней втулкой 3 и нижним фланцем 5 установлен дополнительный упругий элемент с демпфером сухого трения, состоящий из двух частей 13 и 14 со встречно направленными концами 16 и 15 соответствующих витков 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 (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 (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 (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
Дополнительный упругий элемент с демпфером сухого трения работает следующим образом.
Регулировка жесткости 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.У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.