ВИБРОИЗОЛЯТОР ПРУЖИННЫЙ КОЧЕТОВА С ДЕМПФЕРОМ
KOCHETOV SPRING VIBRATION ISOLATOR WITH DAMPER

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пружинный виброизолятор с маятниковым подвесом по патенту РФ №2269699 (прототип), содержащий винтовую цилиндрическую пружину, нижний торец которой опирается на верхний фланец корпуса и взаимодействующую с маятниковым механизмом, который выполнен в виде резьбового стержня с гайками на концах и опорными шайбами, опирающимися на резиновые упругие элементы, выполняющие функции упругого шарнира, причем верхний резиновый упругий элемент расположен между верхним фланцем пружины и опорной шайбой, а нижний - между опорной шайбой и плитой, на которой крепится виброизолируемое оборудование.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
3
3
Это достигается тем, что в виброизоляторе пружинном с демпфером, содержащем основание, крышку и расположенные между ними упругие элементы в виде цилиндрических винтовых пружин с демпфером сухого трения, основание с крышкой соединено посредством демпфера сухого трения, состоящего из нижней гильзы, жестко соединенной с основанием, и сосной с ней верхней гильзы, жестко соединенной с крышкой, содержит осесимметрично и коаксиально установленную внутри него цилиндрическую винтовую пружину, а полость демпфера заполнена упругодемпфирующим сетчатым элементом, плотность сетчатой структуры которого 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, сетчатый упругодемпфирующий элемент выполнен комбинированным, состоящим из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, упругие элементы, связанные посредством штифтов с крышкой и основанием, выполненные в виде цилиндрических винтовых пружин и расположенные вокруг демпфера сухого трения, выполнены в виде вибродемпфирующих пружин, каждая из которых содержит корпус, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент, обладающий высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадают с осью витков корпуса, при этом центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, а фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.
На фиг. 1 представлен общий вид виброизолятора пружинного с демпфером, на фиг. 2 - его фронтальный разрез, на фиг. 3 - вариант выполнения упругих элементов 5 и 6 в виде вибродемпфирующих цилиндрических винтовых пружин.
Виброизолятор пружинный с демпфером содержит основание 1 (фиг. 1 и 2), с отверстиями 2 для крепления к платформе (на чертеже не показана), крышку 3 с отверстиями 4 для крепления виброизолируемого объекта (на чертеже не показан). Основание 1 с крышкой 3 соединено посредством демпфера 10 сухого трения, состоящего из нижней гильзы 7, жестко соединенной с основанием 1, и сосной с ней верхней гильзы 8, жестко соединенной с крышкой 3. Вокруг демпфера 10 расположены, по крайней мере, два упругих элемента 5 и 6, связанных посредством штифтов 9 с крышкой 3 и основанием 1 и выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин. Витки цилиндрических винтовых пружин 5 и 6 покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.
3
3
Демпфер 10 сухого трения, состоящий из нижней гильзы 7, жестко соединенной с основанием 1, и сосной с ней верхней гильзы 8, жестко соединенной с крышкой 3, содержит осесимметрично и коаксиально установленную внутри него цилиндрическую винтовую пружину 11, а полость демпфера заполнена упругодемпфирующим сетчатым элементом, плотность сетчатой структуры которого 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 пружинный с демпфером работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на крышке 3, цилиндрические винтовые пружины 5 и 6, а также демпфер 10 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Возможен вариант выполнения упругих элементов 5 и 6 в виде вибродемпфирующих цилиндрических винтовых пружин (фиг. 3).
Вибродемпфирующая пружина для пружинных виброизоляторов содержит корпус 12, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка 14, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент 13, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 1, дополнительной упругой стальной трубки 14 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 13 и 15, а их оси совпадает с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 12 расположен винтовой упругий стержень 16, который может быть выполнен так же, как корпус и дополнительные упругие стальные трубки, полым, как показано на чертеже, либо сплошным (на чертеже не показано). Фрикционные элементы 13 и 15 могут быть выполнены трубчатыми, как показано на чертеже, при этом иметь либо сплошную структуру, например из полиэтилена, как элемент 15, либо комбинированную, как элемент 13, например из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 16 выполнен в виде винтовой пружины с шагом, меньшим на 5÷10% шага винтовой линии корпуса 12, для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 13 и 15.
Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.
Вибродемпфирующая пружина работает следующим образом.
При малых амплитудах колебаний, когда большое затухание нежелательно, рассеиваемая энергия за счет сухого трения между стальной трубкой и фрикционным элементом будет невелика. При больших амплитудах колебаний, особенно при резонансах, демпфирование увеличивается из-за относительного перемещения стальных трубок и фрикционного элемента. Во время длительной работы пружинного амортизатора с большими амплитудами затухание возрастает, так как фрикционный элемент при повышении температуры расширяется в замкнутом объеме в несколько раз больше, чем сталь, увеличивая тем самым давление на стенки стальных трубок, в результате чего возрастает сухое трение и колебания быстро прекращаются.