СДВОЕННАЯ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА С СЕТЧАТЫМ ДЕМПФЕРОМ
DOUBLE VIBRATION ISOLATION SYSTEM WITH MESH DAMPER

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к равночастотным виброизоляторам, применяемым для значительного снижения возникающих при эксплуатации различного оборудования, преимущественно с переменной массой, динамических нагрузок.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является равночастотный пружинный виброизолятор по а.с. СССР №299681 (прототип), содержащий основание, опорную пластину, расположенный между ними упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины, которая имеет переменный шаг, обеспечивающий постоянство собственной частоты при любых нагрузках из заданного диапазона.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за недостаточного демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции.
1
2
Это достигается тем, что в сдвоенной виброизолирующей системе с сетчатым демпфером, содержащей основание, опорную платформу и расположенный между ними упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической равночастотной пружины, имеющей переменный шаг t, обеспечивающий постоянство собственной частоты системы при любых нагрузках Р из заданного диапазона: P≤Р≤Р, за счет своей осадки δ:
1
2
1
2
где P и Р соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности; Р - нагрузка, удовлетворяющая условию Р≤Р≤Р;
1
1
δ - заданная начальная осадка пружины, отвечающая минимальной нагрузке P, и условию равночастотности: постоянству частоты собственных колебаний виброизолируемой системы при изменении массы этой системы в заданных пределах, система содержит, по крайней мере, два пружинных равночастотных виброизолятора с равночастотными пружинами, симметрично установленными относительно опорной платформы, при этом нижний фланец равночастотной пружины каждого виброизолятора закреплен на упругом основании, а верхний - на опорной пластине, а на опорной платформе, посредством крепежных элементов, закреплен виброизолируемый объект с переменной технологической массой, причем платформа с помощью вертикальных и горизонтальных рычагов связана с опорными узлами, закрепленными на опорной пластине каждого виброизолятора с помощью осесимметричных с равночастотными пружинами регулировочных стержней с гайками, жестко фиксирующими втулки, жестко соединенные с горизонтальными рычагами опорных узлов, при этом между стержнями и втулками, жестко соединенными с горизонтальными рычагами опорных узлов, коаксиально им, размещены втулочные упругодемпфирующие элементы, а внутри каждой равночастотной пружины, осесимметрично и коаксиально каждой из них, размещены упругодемпфирующие устройства, при этом их нижняя часть закреплена на упругом основании равночастотной пружины, а верхняя - на ее опорной пластине, при этом упругое основание, на котором закреплен нижний фланец равночастотной пружины виброизолирующей системы, выполнено комбинированным, состоящим из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», а под каждым упругим основанием нижнего фланца равночастотной пружины, осесимметрично ей, размещены сетчатые демпферы, установленные на упругодемпфирующие прокладки из эластомера.
На фиг. 1 изображен общий вид сдвоенной виброизолирующей системы; на фиг. 2 - характеристика равночастотной пружины, на фиг. 3 представлен общий вид сетчатого демпфера, на фиг. 4 - его фронтальный разрез.
Сдвоенная виброизолирующая система с сетчатым демпфером (фиг. 1) содержит, по крайней мере, два пружинных равночастотных виброизолятора с равночастотными пружинами 3, симметрично установленными относительно опорной платформы 6. Нижний фланец равночастотной пружины 3 каждого виброизолятора закреплен на упругом основании 1, а верхний - на опорной пластине 2, при этом пружина 3 имеет переменный шаг t, обеспечивающий постоянство собственной частоты при любых нагрузках Р из заданного диапазона:
1
2
P≤Р≤Р
1
2
где Р и Р соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности.
1
2
Под действием нагрузки Р, удовлетворяющей условию Р≤Р≤Р она будет изменять свою осадку δ (см. фиг. 2)
1
1
где δ - заданная начальная осадка пружины, отвечающая минимальной нагрузки Р. Это отвечает условию равночастотности: v=const, т.е. постоянству частоты собственных колебаний виброизолируемой системы при изменении массы этой системы в заданных пределах.
На опорной платформе 6, посредством крепежных элементов 8, закреплен виброизолируемый объект 7 с переменной технологической массой (например съем стружки с заготовки при металлообработке, уменьшение массы навоя в ткацком оборудовании и т.д.). Платформа 6 с помощью вертикальных 5 и горизонтальных 4 рычагов связана с опорными узлами, закрепленными на опорной пластине 2 каждого виброизолятора с помощью осесимметричных с равночастотными пружинами 3 регулировочных стержней 9 с гайками 12 и 13, жестко фиксирующими втулки 10, жестко соединенные с горизонтальными 4 рычагами опорных узлов, при этом между стержнями 9 и втулками 10, жестко соединенными с горизонтальными 4 рычагами опорных узлов, коаксиально им, размещены втулочные упругодемпфирующие элементы 11. Внутри каждой равночастотной пружины 3, осесимметрично и коаксиально каждой из них, размещены упругодемпфирующие устройства 15 и 16, выполненные, например из эластомера, при этом их нижняя часть закреплена на упругом основании 1 равночастотной пружины, а верхняя - на опорной пластине 2.
Упругое основание 1, на котором закреплен нижний фланец равночастотной пружины 3 виброизолирующей системы, выполнено комбинированным (на чертеже не показано), состоящим из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
Под каждым упругим основанием 1 нижнего фланца равночастотной пружины 3, осесимметрично ей, размещены сетчатые демпферы 17 и 18, установленные на упругодемпфирующие прокладки 19 и 20 из эластомера.
Сдвоенная виброизолирующая система с сетчатым демпфером работает следующим образом.
При приложении динамической нагрузки к пружине 3 обеспечивается равночастотная виброизоляция объекта, так как пружина имеет переменный шаг t, обеспечивающий постоянство собственной частоты при любых нагрузках Р из заданного диапазона:
1
2
P≤Р≤Р
1
2
где P и Р соответственно минимальная и максимальная нагрузки, при которых сохраняются условия равночастотности.
1
2
Под действием нагрузки Р, удовлетворяющей условию Р≤Р≤Р она будет изменять свою осадку δ (см. фиг. 2)
1
1
где δ - заданная начальная осадка пружины, отвечающая минимальной нагрузки P. Это отвечает условию равночастотности: постоянству частоты собственных колебаний виброизолируемой системы при изменении массы этой системы в заданных пределах.
Демпфирование в системе виброизоляции обеспечивают: упругое основание 1 нижнего фланца равночастотной пружины 3, выполненное комбинированным, состоящим из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, а также сетчатые демпферы 17 и 18, установленные на упругодемпфирующие прокладки 19 и 20, и упругодемпфирующие устройства 15 и 16, размещенные внутри каждой равночастотной пружины 3, осесимметрично и коаксиально каждой из них.
На фиг. 3 представлен общий вид одного из сетчатых демпферов 17 и 18, на фиг. 4 - его фронтальный разрез.
Сетчатый демпфер содержит основание 21 в виде пластины с крепежными отверстиями 22, основной сетчатый упругий элемент 27, нижней частью опирающийся на основание 21, и фиксируемый нижней шайбой 26, жестко соединенной с основанием 21, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 25, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем 24, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой 23, жестко соединенной с основанием 21. Между нижним торцем 28 поршня 24 и днищем 29 гильзы 23 расположен упругий элемент 30, например из полиуретана.
3
3
Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 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. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.
Основной упругий сетчатый элемент 27 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда упругий элемент 30, расположенный между нижним торцем 28 поршня 24 и днищем 29 гильзы 23 выполнен сетчатым, с такими же параметрами сетчатой структуры как у основного упругого сетчатого элемента 27.
Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы, выполнен сетчатым, причем плотность сетчатой структуры в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры основного упругого сетчатого элемента.
Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцем поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Сетчатый демпфер работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 25, упругий сетчатый элемент 27 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.