ВИБРОИЗОЛЯТОР КОМБИНИРОВАННЫЙ
COMBINED VIBRATION ISOLATOR

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования там, где предъявляются высокие требования к вибрационной, противоударной и эффективной защите оборудования от внешних вибраций и ударов, в том числе для приборов и аппаратуры.
Наиболее близким техническим решением является виброизолятор, содержащий корпус с крышкой, внутри которой смонтирован упругий элемент и резьбовая шпилька, отличающийся тем, что на корпусе выполнена наружная резьба, взаимодействующая с внутренней резьбой, выполненной на крышке, при этом упругий элемент установлен на кольцевой опоре, смонтированной на резьбовом торце корпуса, а центральная втулка наружным буртиком взаимодействует с кольцевым упором крышки, причем в центральной втулке выполнен внутренний кольцевой упор, периодически взаимодействующий с кольцевым упором, выполненным на резьбовой шпильке, а на противоположном конце резьбовой шпильки крепится шайба, взаимодействующая с кольцевой опорой на резьбовом торце корпуса (патент РФ №2490526 - прототип).
Недостатком известного виброизолятора является то, что упругий элемент работает и на сжатие, и на растяжение, т.е. знакопеременную амплитуду перемещения технологического оборудования при этом вязкого упругого сопротивления недостаточно на резонансных режимах работы виброизолятора.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции путем применения дополнительного упругого элемента с демпфером «сухого» трения.
Это достигается тем, что в виброизоляторе комбинированном, содержащем корпус с крышкой, внутри которой смонтирован упругий элемент и резьбовая шпилька, на корпусе выполнена наружная резьба, взаимодействующая с внутренней резьбой, выполненной на крышке, при этом упругий элемент установлен на кольцевой опоре, смонтированной на резьбовом торце корпуса, а центральная втулка наружным буртиком взаимодействует с кольцевым упором крышки, причем в центральной втулке выполнен внутренний кольцевой упор, периодически взаимодействующий с кольцевым упором, выполненным на резьбовой шпильке, а на противоположном конце резьбовой шпильки крепится шайба, взаимодействующая с кольцевой опорой на резьбовом торце корпуса, между корпусом и шайбой, закрепленной в нижней части резьбовой шпильки, установлено дополнительное упругодемпфирующее устройство со встроенным демпфером, содержащее 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, 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÷45%
баритовый концентрат
20÷35%
тальк
1,5÷3,0%
На фиг. 1 представлен общий вид виброизолятора комбинированного, на фиг. 2 - вариант дополнительного упругодемпфирующего устройства, расположенного между корпусом 1 и шайбой 14, закрепленной в нижней части резьбовой шпильки 4.
Виброизолятор комбинированный (фиг. 1) содержит корпус 1 с крышкой 2, внутри которой смонтирован упругий элемент 3 и резьбовая шпилька 4. На корпусе 1 выполнена наружная резьба 5, взаимодействующая с внутренней резьбой 6, выполненной на крышке 2. Упругий элемент 3 установлен на кольцевой опоре 7, смонтированной на резьбовом торце 8 корпуса. Центральная втулка 9 наружным буртиком 10 взаимодействует с кольцевым упором 11 крышки 2. В центральной втулке 9 выполнен внутренний кольцевой упор 12, который взаимодействует с кольцевым упором 13, выполненным на резьбовой шпильке 4. На противоположном конце резьбовой шпильки 4 крепится шайба 14, взаимодействующая с кольцевой опорой 7. Кольцевая опора 7 и центральная втулка 9 выполнены из высокопрочного полимера, например полиамида.
Виброизолятор комбинированный работает следующим образом.
Технологическое оборудование 15 устанавливают на центральную втулку 9 через демпфер 16. Упругий элемент 3 под тяжестью технологического оборудования сжимается, дополнительно его затягивают гайкой 17 через резьбовую шпильку 4, которые служат для крепления технологического оборудования 15. Крышку 2 посредством внутренней резьбы 6 затягивают по наружной резьбе 5 корпуса 1 до касания кольцевого упора 11 с наружным буртиком 10. Резьбовые соединения фиксируют герметиком. При движении технологического оборудования как вниз, так и вверх образуются деформационные зазоры. При движении технологического оборудования 15 вниз центральная втулка 9 посредством наружного буртика 10 сжимает упругий элемент 3, который принимает бочкообразную форму и прижимается к упругому элементу 3, это обеспечивает нелинейную характеристику работы упругого элемента виброизолятора. Сжатие упругого элемента 3 приводит к образованию зазора между наружным буртиком 10 центральной втулки 9 и кольцевым упором 11 крышки 2.
При движении технологического оборудования 15 вверх шайба 14 и кольцевая опора 7 сжимают упругий элемент 3, который принимает бочкообразную форму и также прижимается к стенке крышки 2. Сжатие упругого элемента 3 приводит к образованию зазора между кольцевой опорой 7 и резьбовым торцом 8 корпуса 1.
В результате упругий элемент 3 работает только на сжатие при движении технологического оборудования как вниз, так и вверх. Поскольку модуль упругости резины, используемой в упругих элементах, при сжатии на много выше модуля упругости резины при растяжении, то высота амплитуды колебаний технологического оборудования снижается и тем самым повышается срок эксплуатации технологического оборудования.
Возможен вариант установки (фиг. 1) дополнительного упругодемпфирующего устройства 20, расположенного между пластиной 18, соединенной винтами 19 с корпусом 1, и шайбой 14, закрепленной в нижней части резьбовой шпильки 4.
Дополнительное упругодемпфирующее устройство (фиг. 2) выполнено в виде пружины со встроенным демпфером и содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 23 и 24 со встречно направленными концами 26 и 25 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 21 и 22 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 23 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 24 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 26 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 25, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 22, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 24 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 23 пружины, зазоры 27 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 23 и 24 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 27 сегментного профиля контактирующих частей 23 и 24 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 25 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 27 сегментного профиля контактирующих частей 23 и 24 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 23 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 28 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 23 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 8 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%
Дополнительное упругодемпфирующее устройство со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 21 и 22, 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.