ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к средствам виброизоляции и может быть использована в машиностроении, судостроении и других областях техники для снижения влияния виброактивности оборудования на объект, на который оно устанавливается, и на окружающую среду.
7
Известно виброизолирующие устройство, содержащее упругодиссипативный элемент из резиноподобного материала с полостью, жесткий стержень, соосный с полостью, два армирующих элемента грибовидной формы, механически связанные стержнем с упругодиссипативным элементом, при этом армирующие элементы выполнены из жесткого полимерного материала (патент РФ на изобретение №2151929, МПК, F16F 1/36, Голланд В.Н., Горбач В.Д., Розов Н.А., Шляпников С.А., Чижов В.Ю., опубликован 27.06.2000).
Недостатком известного виброизолирующего устройства является ограничение в использовании при динамических воздействиях из-за отсутствия в устройстве защиты упругодиссипативного элемента от ударных нагрузок.
7
Известны также амортизаторы резинометаллические (по технической сущности наиболее близкие к предлагаемому устройству), содержащие жесткий металлический корпус с полостью в форме цилиндра, в которой расположены две упорные резиновые втулки с фторопластовыми прокладками, к которым с обеих сторон через металлические тарелки поджаты с помощью металлического стержня две опорные резиновые втулки, (патент РФ на изобретение №2306462, МПК, F16F 7/12, Целищев Г.П., Цехместрюк Г.С., опубликован 20.09.2007).
Использование известных резинометаллических амортизаторов не дает преимуществ при виброизоляции вынужденных колебаний оборудования на средних и высоких частотах из-за относительной их громоздкости и сложности.
Задачей предлагаемого виброизолирующего устройства является обеспечение эффективной виброизоляции вынужденных колебаний оборудования на средних и высоких частотах при относительно меньших габаритах и упрощенной конструкции устройства, с обеспечением зашиты упругодиссипативных элементов от критических напряжений и разрушений при ударных нагрузках. Такая необходимость возникает на практике, когда оборудование, установленное на штатных амортизаторах типа АКСС, дает превышение по виброскорости на отдельных участках средних и высоких частот и требует дополнительного демпфирования.
В предлагаемой полезной модели указанный технический результат достигается тем, что виброизолирующее устройство содержит резиновые втулки, жесткий стержень, корпус из металла или жесткого полимера, с внутренней полостью бочкообразной или конусообразной формы, разборный по поперечной плоскости симметрии, делящей внутреннюю полость корпуса на две симметричные полости, в которых расположены два упругодиссипативных элемента из резиновой смеси или термопластичного эластомера, выполненные в форме несимметрично усеченных бочкообразных или конусообразных втулок с центральными отверстиями, приближенные друг к другу торцевыми поверхностями с большей площадью и механически связанные друг с другом через прокладку из эластомера более жесткого, чем втулки, выполненную в форме кольца с центральным отверстием, при этом через отверстия в прокладке и втулках проходит жесткий стержень, предпочтительно из металла, на который с обеих сторон одеты ограничительные шайбы из металла или жесткого полимера с утолщениями, направленными вовнутрь втулок и гайки, служащие для стяжки упругодиссипативных элементов устройства и для крепления оборудования к виброизолирующему устройству.
Предлагаемое виброизолирующее устройство позволяет обеспечить эффективное демпфирование вынужденных колебаний оборудования на средних и высоких частотах, подволочное или палубное его крепление, с обеспечением страховки от срыва оборудования и защиты упругодиссипативных элементов устройства от критических нагрузок при ударных воздействиях.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется конструктивной схемой виброизолирующего устройства, представленной на Фиг.
Виброизолирующее устройство содержит корпус 1 из металла или жесткого полимера с внутренней полостью 2 бочкообразной или конусообразной формы. Корпус 1 выполнен разборным по поперечной плоскости симметрии, делящей внутреннюю полость 2 на две симметричные полости, в которых расположены два упругодиссипативных элемента 3,4 из резиновой смеси или термопластичного эластомера, выполненные в форме несимметрично усеченных бочкообразных или конусообразных втулок с центральными отверстиями, приближенные друг к другу торцевыми поверхностями с большей площадью и механически связанные друг с другом через прокладку 5 из эластомера более жесткого, чем втулки 3, 4, выполненную в форме кольца с центральным отверстием. Через отверстия втулок 3, 4 и прокладки 5 проходит жесткий стержень 6, предпочтительно из металла, на который с обеих сторон одеты ограничительные шайбы 7, 8 из металла или жесткого полимера с утолщениями, направленными вовнутрь втулок 3, 4 и гайки 9, 10, служащие для стяжки упругодиссипативных элементов 3, 4, 5 устройства и для крепления оборудования.
Виброизолирующее устройство крепится к объекту с помощью отверстий 11 в корпусе 1.
Прокладка 5, расположенная между втулками 3, 4, выполнена с зазором 12 между ее боковой поверхностью и внутренней поверхностью полости 2 корпуса 1 при ненагруженном состоянии виброизолирующего устройства.
В поперечной плоскости симметрии устройства, при его ненагруженном состоянии, соосно образованы две кольцевые полости 13, 14, симметрично разделенные прокладкой 5.
Предлагаемое виброизолирующее устройство позволяет обеспечить эффективное демпфирование вынужденных колебаний оборудования по всем осям, его подволочное или палубное крепление с обеспечением страховки от срыва оборудования при ударных нагрузках.
Действительно, при креплении корпуса 1 виброизолирующего устройства к объекту с помощью отверстий 11 и крепления оборудования к виброизолирующему устройству с помощью жесткого стержня 6 и гайки 9 (или дополнительной гайки), между оборудованием и объектом образуется механическая связь через упругодиссипативные элементы 3, 4, 5, в которых происходит диссипация энергии вынужденных колебаний оборудования за счет гистерезисных потерь внутри упругодиссипативных элементов. Состав резиновой смеси элементов 3,4, выбор той или иной резиновой композиции влияет на механические потери (tan δ - тангенс угла механических потерь) и определяется конкретной задачей демпфирования вибрации оборудования.
На практике, при использовании оборудования с исполнительными двигателями с частотой вращения вала 3000 об/мин, возникает необходимость в демпфировании вибрации на частотах 50 Гц и выше. Эффективность демпфирования виброскорости оборудования при его установке на виброизолирующие устройства с резиновыми упругодиссипативными элементами характеризуется соотношением:
ν
где L - требуемое снижение амплитуды вибрации в дБ;
- частота вибрационных колебаний в Гц;
- собственная резонансная частота оборудования на виброизоляторах в Гц.
При соотношенииэффективность демпфирования будет в оптимальной зоне по коэффициенту передачи и эксплуатационным характеристикам виброизолирующего устройства. Поэтому, для демпфирования вибрации с частотой 50 Гц и выше необходимо определять размеры виброизолирующего устройства, их количество, состав резиновой смеси упругодиссипативных элементов, ориентируясь на собственную частоту свободных колебаний оборудования на виброизоляторах в пределах 10-15 Гц:
где К - общая жесткость виброизоляторов в Н/м;
m - масса оборудования в кг,
при этом
где Δ - общая статическая деформация (осадка) виброизоляторов в м. (В.Т. Ляпунов, Э.Э. Лавендел, С.А. Шляпочников. Резиновые виброизоляторы. Судостроение, Л., 1988 г.).
Исходя из вышеизложенного для эффективного демпфирования вибрации оборудования на средних и высоких частотах виброизолирующее устройство с номинальной статической нагрузкой, например 400 кГс, статической деформацией 1.5-2 мм при габаритных размерах устройства 60*60*40 мм (Фиг.) и резонансной частотой ≤15 Гц практически не вызывает трудности в его реализации при использовании известных резиновых смесей, например, марки ИРП-1347.
Использование прокладки 5 из более жесткого эластомера позволяет обеспечить нелинейность упругой характеристики виброизолирующего устройства при динамических воздействиях, например, при переходных процессах, когда зазор 12 выбран (завершен свободный ход прокладки 5 в радиальном или осевом направлениях) и прокладка 5 работает на изгиб и сжатие. Прокладка 5 защищает резиновые втулки 3, 4 от дополнительных напряжений при переходных процессах и позволяет снизить величину свободного хода стержня 6.
Для снижения напряжений внутри упругодиссиативных элементов 3, 4 при динамических и ударных воздействиях в устройстве предусмотрены две кольцевые полости 13, 14, симметрично разделенные прокладкой 5, которые позволяют перетекать в них частям резиновой смеси втулок, снимая внутреннее критическое напряжение.
При ударном воздействии для защиты упругодиссипативных элементов 3, 4, 5 от разрушения и страховки оборудования от срыва жесткий стержень 6 через упорные шайбы 7, 8 после завершения свободного хода упирается в корпус 1 и обеспечивает надежность крепления оборудования.
Разборный корпус 1 виброизолирующего устройства позволяет относительно просто менять упругодиссипативные элементы 3, 4, 5 в процессе эксплуатации по завершении их ресурса.
Использование предлагаемого виброизолирующего устройства позволяет получить технико-экономический эффект за счет упрощения технологии его изготовления и эксплуатации при эффективном демпфировании вибрации оборудования на средних и высоких частотах.