ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА
VIBRATION INSULATING SYSTEM

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к средствам защиты от шума и вибрации в широком диапазоне частот.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство по а.с. СССР №1411216, В63Н, 21/30), содержащее шток и несущий упругий элемент, находящиеся между вибрирующими защищаемым объектами, параллельно которым установлены рессоры, закрепленные на вибрирующем объекте. Механизм перестройки выполнен в виде ползунков, установленных на рессорах с возможностью проскальзывания. Ползунки связаны через призматические ножи со штоком защищаемого объекта. Имеются ограничители хода, установленные на защищаемом объекте.
Недостатком этого устройства является отсутствие элементов для уменьшения динамических сил инерции, возникающих от деформации несущего упругого элемента, прямо пропорциональных ускорению вибрирующего объекта.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет снижения динамических сил инерции, действующих на защищаемый объект со стороны несущего упругого элемента.
Это достигается тем, что в виброизолирующей системе, содержащей соосно расположенные шток, несущий упругий элемент, ползунок, двигающийся в вертикальном направлении вдоль штока между ограничителями хода, рычаги и рессоры, к рессорам шарнирно закреплены рычаги, имеющие консольные части, на которых расположены компенсирующие массы, рассчитанные таким образом, чтобы создавать динамическую силу, передающуюся рычагами через ползунок на шток и далее действующую на защищаемый объект, равную силе инерции, возникающей при вынужденных колебаниях несущего упругого элемента, но действующую в противофазе, что приводит к их взаимной компенсации и, как следствие, к повышению эффективности виброизоляции, несущий упругий элемент выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, которая содержит 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, а 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%
На фиг. 1 приведен общий вид виброизолирующей системы, на фиг. 2 - вариант выполнения несущего упругого элемента 4.
Виброизолирующая система (фиг. 1) расположена между вибрирующим 1 и защищаемым 2 объектами и содержит расположенные на одной оси шарнирно соединенные шток 3 и несущий упругий элемент 4. Механизм перестройки реализован в виде ползунка 5, проскальзывающего при определенном усилии вдоль штока 3 при контакте с ограничителями хода 6 и 7, закрепленными на защищаемом объекте 2.
2
2
1
1
Ограничители хода 6 и 7одновременно являются направляющими штока 3. К ползунку 5 шарнирно закреплены рычаги 8 и 9, имеющие пролетные части АЕ (l) и СЕ (l) и консольные части АВ (l) и CD (l), на которых расположены компенсирующие массы (m) 10 и 11. В точках А и С рычаги 8 и 9 шарнирно закреплены к рессорам 12 и 13, закрепленным на защищаемом объекте 2.
Виброизолирующая система работает следующим образом.
1
1
Вибрирующий объект 1 генерирует колебания в вертикальном направлении, которые передаются через закрепленный к нему шток 3 и шарнирно прикрепленный к штоку 3 несущий упругий элемент 4, и через ползунок 5 на рычаги 8 и 9, которые под действием колебаний штока 3 начинают совершать угловые колебания относительно точек А и С, приводя в движение компенсирующие массы 10 и 11, которые расположены на консольных вылетах АВ (l) и CD (l) рычагов 8 и 9. Ускоренное движение компенсирующих масс 10 и 11 вызывает динамические силы инерции, передаваемые на защищаемый объект 2 вдоль рессор 12 и 13. Суммарная величина возникающих динамических сил инерции компенсирующих масс 10 и 11 в любой момент цикла колебаний оказывается равной силе инерции со стороны несущего упругого элемента 4. Поскольку эти силы действуют в противофазе, то инерционное воздействие на защищаемый объект 2 оказывается скомпенсированным.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, надежно в эксплуатации и обеспечивает повышение эффективности виброизоляции в широком диапазоне частот за счет снижения сил жесткости и инерции, передаваемых на защищаемый объект со стороны несущего упругого элемента.
Возможен вариант (фиг. 2), когда несущий упругий элемент 4 выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, которая содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 14 и 17 со встречно направленными концами 19 и 18 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 14 и 15 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 16 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 17 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 19 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 18, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 15, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 17 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 16 пружины, зазоры 20 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 16 и 17 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 20 сегментного профиля контактирующих частей 16 и 17 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 18 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 20 сегментного профиля контактирующих частей 16 и 17 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 16 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 21 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 16 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 21 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%
Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 14 и 15 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.