УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПА КОЧЕТОВА
KOCHETOV DISK-TYPE RESILIENT ELEMENT

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов и других объектов.
Известно применение тарельчатых упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3]. Расчеты показывают высокую эффективность упругих элементов тарельчатого типа при их относительно небольших габаритах, при этом испытания в реальных фабричных условиях подтверждают их эффективность при высокой надежности и простоте обслуживания.
Однако нагрузочная способность на элемент тарельчатого типа невысока.
Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [4, 5] с маятниковым подвесом, в которых используется пакет упругих тарельчатых элементов, состоящий из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом каждый блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.
Недостатком такого типа виброизоляторов с маятниковым подвесом является их большой габарит по высоте, так как они относятся к категории подвесных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте не ограничены, а для опорных систем виброзащиты требуются сравнительно небольшие габариты по высоте.
Известен виброизолятор с кольцевыми тарельчатыми пружинами [6], содержащий корпус в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде, по крайней мере, двух тарельчатых кольцевых пружин, каждая из которых состоит из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закреплена в корпусе через упругие втулки из эластомера, установленные между основанием, нижними кольцами пружин и крышкой.
Известен тарельчатый виброизолятор [7], содержащий корпус, включающий основание с крышкой, и размещенный в нем пакет тарельчатых упругих элементов, который состоит из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов, внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой, один конец которой жестко закреплен в основании, а другой взаимодействует с внутренней поверхностью крышки, выполненной в виде перевернутого стакана, торцевая часть которой взаимодействует с тарельчатыми упругими элементами, причем между торцем втулки и днищем крышки имеется зазор.
Недостатком такого типа виброизоляторов является «прощелкивание» упругих элементов в обратную сторону, т.е. прохождение при определенной нагрузке через нулевую жесткость, что несколько снижает эффективность виброзащиты.
Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [8, 9], состоящих из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.
Недостатком такого типа виброизоляторов является возможность блокирования тарельчатых упругих элементов в пакетах из колец Т-образного профиля, что несколько может изменить их общую жесткость, а следовательно, и эффективность виброзащиты.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является упругий элемент тарельчатого типа по патенту РФ №2285836 F16F 1/32, от 20.10.2006 г. [10] (прототип), содержащий тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на поверхности которой выполнено, в плоскости параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя или тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям.
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 упругом элементе тарельчатого типа, содержащем тарельчатые упругие поверхности в виде усеченного конуса, со сквозными пазами в них, связанные ребрами, направленными вдоль образующих коническую поверхность линиям, относительно разделительного диска расположены два упругих тарельчатых элемента, оппозитно и осесимметрично ему, а каждый из тарельчатых элементов содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, а в центральной части разделительного диска соосно упругим элементам закреплены демпфирующие цилиндры, выполненные из литьевого полиуретана и входящие с зазорами в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей, при этом демпфирующие цилиндры соединены между собой упругой вставкой, состоящей из оси, проходящей через соосные отверстия в разделительном диске и демпфирующих цилиндрах, и упорных дисков, связывающих соответственно верхний и нижний демпфирующие цилиндры с разделительным диском, при этом упорные диски упругой вставки фиксируют упругие тарельчатые элементы относительно разделительного диска.
На фиг. 1 представлен упругий элемент тарельчатого типа с тремя ребрами, на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1
Упругий элемент тарельчатого типа содержит два упругих тарельчатых элемента 1 и 2 (фиг. 1), оппозитно и осесимметрично расположенных относительно разделительного диска 12, причем каждый из тарельчатых элементов 1 и 2 содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено, в плоскости параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза, соответственно 3, 4 и 5 (фиг. 2) с образованием двух усеченных конических поверхностей 1 и 11, связанных тремя ребрами соответственно 6, 7 и 8, направленными по образующим коническую поверхность линиям. В центральной части разделительного диска 12 соосно упругим элементам 1 и 2 закреплены демпфирующие цилиндры 13 и 14, выполненные из литьевого полиуретана и входящие с зазорами соответственно 9 и 10 в отверстия 13 при вершинах усеченных конических поверхностей 11 (фиг. 2). Демпфирующие цилиндры 13 и 14 соединены между собой упругой вставкой, состоящей из оси 15, проходящей через соосные отверстия в разделительном диске 12 и цилиндрах 13 и 14, и упорных дисков 16 и 17, связывающих соответственно верхний и нижний демпфирующие цилиндры 13 и 14 с разделительным диском 12, при этом упорные диски 16 и 17 упругой вставки фиксируют упругие тарельчатые элементы 1 и 2 относительно разделительного диска 12.
В трех сквозных пазах, соответственно 3, 4 и 5 (фиг. 1), упругих тарельчатых элементов 1 и 2 перпендикулярно разделительному диску 12 расположены усиленные виброударозащитные элементы 18, фиксируемые соответственно в трех отверстиях, выполненных в периферийной части разделительного диска 12 и выполненные, например, в виде пружин сжатия.
Возможен вариант (на чертеже не показан), когда упорные диски 16 и 17 упругой вставки с осью 15, связывающей верхний и нижний демпфирующие цилиндры 13 и 14 с разделительным диском 12, выполнены из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластикатов типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», а ось 15 упругой вставки выполнена комбинированной, состоящей из жесткого сердечника с охватывающей его оболочкой из полиуретана.
Упругий элемент тарельчатого типа работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), установленного через опорные поверхности усеченных конических поверхностей упругих элементов 1 и 2, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, при этом демпфирующие цилиндры 13 и 14, выполненные из литьевого полиуретана, обеспечивают демпфирование в системе, причем чем больше амплитуда колебаний, тем большее демпфирование будет обеспечиваться в системе за счет того, что при сжатии тарельчатых упругих элементов 1 и 2 будут уменьшаться зазоры 9 и 10, с которыми входят демпфирующие цилиндры 13 и 14 в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей 1 и 11, а это приведет к дополнительному трению в системе на резонансе и, следовательно, к повышению эффективности пространственной виброзащиты как по трем осям координат, так и по углам поворота относительно этих осей.
Упругая вставка, состоящая из оси 15, проходящей через соосные отверстия в разделительном диске 12 и цилиндрах 13 и 14, и упорных дисков 16 и 17, связывает воедино демпфирующие цилиндры 13 и 14 с разделительным диском 12, что способствует надежной фиксации упругих тарельчатых элементов 1 и 2 относительно разделительного диска 12.
При чрезмерном увеличении динамических нагрузок виброударного характера упругие тарельчатые элементы 1 и 2 сожмутся до своего критического сжатия, после чего подключатся в работу усиленные виброударозащитные элементы 18, выполненные например, в виде пружин сжатия, так как в исходном состоянии их высота меньше, чем суммарный критический ход упругих тарельчатых элементов 1 и 2.
Источники библиографии, цитируемые при патентном поиске:
1. Кочетов О.С, Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с: стр. 197, рис. 5.65.
2. Кочетов О.С. Методика расчета тарельчатых виброизоляторов для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности - 2000, №4. С. 98…104.
3. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр. 32-37.
4. Кочетов О.С, Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Тарельчатый виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279580. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.
5. Кочетов О.С, Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор тарельчатый с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2287727. Опубликовано 20.11.06. Бюллетень изобретений №32.
6. Кочетов О.С, Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор Кочетовых с кольцевыми тарельчатыми пружинами // Патент на изобретение №2285834. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.
7. Кочетов О.С, Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С, Кочетов Сергей Сергеевич. Тарельчатый виброизолятор Кочетовых // Патент на изобретение №2285835. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.
8. Кочетов О.С, Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Кочетов С.С, Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетова тарельчатого типа // Патент на изобретение №2293228. Опубликовано 10.02.07. Бюллетень изобретений №4.
9. Кочетов О.С, Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285838. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.
10. Кочетов О.С, Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Упругий элемент тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285836. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.