КОМБИНИРОВАННАЯ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ТОРСИОННОГО ТИПА
COMBINED VIBRATION ISOLATION SYSTEM OF TORSION TYPE

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам защиты межэтажных перекрытий зданий и сооружений от вибраций, генерируемых установленным на них оборудованием, и может быть применено для установки, например, ткацких станков на межэтажных перекрытиях реконструируемых зданий текстильных предприятий.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолирующая система торсионного типа по авторскому свидетельству СССР №1471006 (прототип), содержащая основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и упрощения конструкции, передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами, при этом свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами, которые в свою очередь соединены с основанием сферическими шарнирами.
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 комбинированной виброизолирующей системе торсионного типа, содержащей основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект, при этом передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами, при этом свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами, которые в свою очередь соединены с основанием сферическими шарнирами, а три комбинированные пружины, установленные между основанием виброизолируемого объекта и основанием защищаемого межэтажного перекрытия здания, зафиксированы в основании виброизолируемого объекта в вершинах треугольника, вписываемого в основание виброизолируемого объекта.
На фиг. 1 изображена виброизолирующая система торсионного типа, на фиг. 2 изображена одна из трех комбинированных пружин, которая установлена между основанием 20 виброизолируемого объекта 2 и основанием 1 защищаемого межэтажного перекрытия здания, при этом пружины 17, 18, 19 зафиксированы в основании 20 виброизолируемого объекта 2 в вершинах треугольника, вписываемого в основание 20.
Комбинированная виброизолирующая система торсионного типа содержит шарнирно связывающий основание 1 с виброизолируемым объектом 2 передаточный механизм, который выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте 2 посредством шарниров 3, 4, 5, 6 торсионов 7 и 8 с оппозитно закрепленными на их концах рычагами 9, 10, 11, 12, при этом свободные концы последних связаны с основанием 1 защищаемого межэтажного перекрытия здания через вертикальные тяги 13, 14, 15, 16 со сферическими шарнирами на их концах.
Комбинированная виброизолирующая система торсионного типа работает следующим образом.
При движении центра масс виброизолируемого объекта 2 в горизонтальной плоскости свободу объекту по двум поступательным и одному вращательному перемещениям обеспечивают тяги 13, 14, 15, 16. При движении центра масс объекта в плоскости ХОУ свобода поступательного и вращательного его перемещений обеспечивается за счет скручивания торсионов 7 и 8. При вращении центра масс виброизолируемого объекта в плоскости YOZ свобода его перемещения обеспечивается за счет разворота торсионов 7 и 8 с оппозитно расположенными рычагами 9, 10, 11, 12 в шарнирах относительно объекта.
Возможен вариант, когда три комбинированные пружины 17, 18, 19, установленные между основанием 20 виброизолируемого объекта 2 и основанием 1 защищаемого межэтажного перекрытия здания, зафиксированы в основании 20 виброизолируемого объекта 2 в вершинах треугольника, вписываемого в основание 20 виброизолируемого объекта 2.
Комбинированная пружина (фиг. 2) 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 (не показана).
В полости второй части 4 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 (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 28 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
Комбинированная пружина 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, У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.
Предложенная виброизолирующая система торсионного типа обеспечивает пространственную виброизоляцию объекта по всем направлениям, при этом имеет низкую собственную частоту колебаний.