ВИБРОИЗОЛЯТОР ДЛЯ ОБЪЕКТОВ СО СМЕЩЕННЫМ ЦЕНТРОМ МАСС
VIBRATION ISOLATOR FOR OBJECTS WITH AN OFFSET CENTER OF MASS

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам защиты межэтажных перекрытий зданий и сооружений от вибраций, генерируемых установленным на нем оборудовании, и может быть применено для установки, например, ткацких станков на межэтажных перекрытиях реконструируемых зданий текстильных предприятий, при этом упругий элемент виброизоляторов испытывает внецентренное приложение нагрузки, так как у ткацких станков смещен центр масс.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по авторскому свидетельству СССР №1462044 (прототип), содержащий упругий элемент, крышку, основание и систему регулирования жесткости упругого элемента, систему регулирования жесткости упругого элемента выполнена в виде гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой установлен на крышке с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации, при этом на крышке выполнены направляющие, в которых размещена ползушка, в которой закреплен другой конец гибкой связи.
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 виброизоляторе подвесного типа, содержащем упругий элемент, крышку, основание и систему регулирования жесткости упругого элемента, система регулирования жесткости упругого элемента выполнена в виде гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой установлен на крышке с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации, при этом на крышке выполнены направляющие, в которых размещена ползушка, в которой закреплен другой конец гибкой связи, а упругий элемент выполнен в виде комбинированной пружины.
На фиг. 1 представлен виброизолятор, продольный разрез, на фиг. 2 - вариант крепления гибкой связи к ползушке, на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - вариант выполнения упругого элемента 2 в виде комбинированной пружины.
Виброизолятор для объектов со смещенным центром масс содержит основание 1, на котором установлены упругий элемент 2, испытывающий внецентренное приложение нагрузки, крышку 3 и систему регулирования жесткости упругого элемента 2, состоящую из гибкой связи 4, один конец которой предназначен для закрепления на объекте 5, а другой продет сквозь отверстия 6, выполненные в крышке 3, и закреплен на основании 1. Возможен вариант крепления гибкой связи 4 к одному из отверстий 6 без охвата крышки 3 гибкой связью 4. Система регулирования жесткости упругого элемента (фиг. 2) состоит из ползушки 7, которая перемещается в направляющих 8 и фиксируется на крышке 3 в требуемом положении винтами 9.
Виброизолятор для объектов со смещенным центром масс работает следующим образом.
Снижение динамической нагрузки на основание 1 происходит при помощи упругого элемента 2, который испытывает внецентренное приложение нагрузки, что позволяет снизить собственную частоту объекта на виброизоляторах и улучшить качество виброзащиты. Упругий элемент 2 при этом испытывает деформации изгиба по типу балки, защемленной с одного конца, т.е. гибкая связь 4 поворачивает крышку 3 относительно оси упругого элемента, причем момент скручивания тем больше, чем больше плечо рычага, определяемое расстоянием от оси пружины до точки приложения нагрузки. Для этого служат отверстия 6, сквозь которые проходит гибкая связь 4. Кроме того, изменение плеча можно осуществить путем перемещения ползушки 7 в направляющих 8, выполненных в крышке 3, которая фиксируется на крышке в требуемом положении винтами 9 посредством крюка 10.
Комбинированная пружина выполнена со встроенным демпфером (фиг. 4) и содержит нижнюю 11 и верхнюю 12 опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная 15, с правым углом подъема витков, и внутренняя 16, с левым углом подъема витков, пружины. Нижняя опорная пластина 11 является основанием, на котором нижние фланцы пружин 15 и 16 закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной 12, на которой устанавливается виброизолируемый объект (на чертеже не показано), и верхним фланцем внутренней пружины 16 с левым углом подъема витков расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух соприкасающихся между собой нижнего 13 и верхнего 14 цилиндрических дисков. При этом нижний диск 13 жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины 16, а верхний диск 14 жестко связан с верхней опорной пластиной 12. Верхний 14 цилиндрический диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний 13 цилиндрический диск выполнен 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%
Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего 13 и верхнего 14, цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использована сталь, жесткий вибродемпфирующий материал, например типа «Агат», вышеуказанный фрикционный материал, а также различные сочетания этих материалов в паре сухого трения демпфера.
Возможен вариант, когда в целях повышения коэффициента демпфирования системы виброизоляции, на поверхностях цилиндрических дисков 13 и 14 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки 17, на одном из дисков, и выступы 18, на другом диске. Эти входящие друг в друга поверхности взаимодействуют друг с другом без зазоров, что приводит к увеличению поверхностей трения, а следовательно, к увеличению коэффициента демпфирования системы.
Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий 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.
Возможен вариант, когда верхний цилиндрический диск 14 выполнен из эластомера, например резины или другого эластичного материала, обладающего высокими демпфирующими свойствами, а нижний цилиндрический диск 13 выполнен из стали.
Комбинированная пружина работает следующим образом.
Наружная 15 и внутренняя 16 пружины демпфера воспринимают значительные статическую и динамическую нагрузки от машины и передают на поддерживающую конструкцию существенно уменьшенную величину динамической нагрузки.
Две пружины 15 и 16, вставленные одна в другую, работают на сжатие, при этом внешняя пружина 15 правого угла подъема поворачивает жестко прикрепленную к ней верхнюю металлическую опорную пластину 12 в одну сторону, а внутренняя пружина 16 левого угла подъема - жестко прикрепленный к ней нижний цилиндрический диск 13 демпфера сухого трения - в другую сторону. Таким образом, используется эффект взаимного поворота в разные стороны концевых витков пружин 15 и 16 вокруг вертикальной оси, благодаря чему в составной опорной плоскости демпфера сухого трения возникают диссипативные силы, т.е. появляется сухое трение. Введение в демпфер сухого трения элемента из резины с повышенным в 10÷15 раз внутренним трением приводит к уменьшению амплитуд колебаний машины в пуско-остановочных режимах в 2÷3 раза. При ударных воздействиях логарифмический декремент затухания колебаний уменьшается.
Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения использован фрикционный материал, выполненный из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 8÷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%.