ВИБРООПОРА
VIBRATORY BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам машин и оборудования.
Известна виброопора (патент №2294857 кл. В62024/00, 2007 г.), которая предназначается для крепления кузова к раме автомобиля с изменяемой жесткостной характеристикой и состоит из резиновой подушки, основания виброопоры и перемещающейся втулки с самостопорящейся резьбовой частью, на верхней цилиндрической части которой имеется шестигранник под ключ, при перемещении втулки подушка изменяет свою вертикальную жесткость обратно пропорционально длине выступающей части.
Недостатком является наличие легкоизнашиваемых элементов, отсутствие возможности уменьшения жесткость виброопоры до нуля.
Прототипом заявляемого изобретения служит виброизолятор (патент РФ на изобретение №2298119 кл. F16F 7/08, 2007 г.), который может быть использован для защиты технологического оборудования, аппаратуры и приборов, а также человека-оператора от воздействия вибрационных и ударных нагрузок.
Виброизолятор с квазинулевой жесткостью содержит плоские упругие и демпфирующие элементы. При этом плоские упругие элементы выполняют в виде пакета упругих элементов арочного типа. Демпфирование колебаний осуществляют с помощью вязкоупругого демпфера, выполненного в виде упругодемпфирующего кольца, связанного с упругими элементами через втулки и расположенного в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси пакета упругих элементов, за счет радиальной деформации упругих элементов.
Упругодемпфирующее кольцо имеет в поперечном сечении форму круга, эллипса, треугольника, квадрата, прямоугольника, многоугольника, жидкостью или сжатым до определенного давления воздухом или газом.
Недостатком прототипа является сложность конструкции, использование упругодемпфирующих элементов сужает рамки практического использования изобретения. Кроме того, прототипу присущи недостаточная область квазинулевой жесткости и отсутствие возможности удобной вариации заданной малой жесткости.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание практичной простой виброопоры с отсутствием легкоизнашиваемых элементов и возможности регулирования жесткости виброопоры.
Поставленная задача решается тем, что в виброопоре, включающей плоские упругие элементы, установленные в виде арки, согласно предлагаемому изобретению, упругий элемент выполнен в виде выгнутой несущей пластины, к которой по центру перпендикулярно шарнирно прикреплены компенсирующие пластины в деформированном состоянии таким образом, что силы реакции со стороны компенсирующих пластин направлены друг на друга, а противоположенные концы пластин закреплены в упорах, регулируемых перемещаемой втулкой с самостопорящейся резьбовой частью.
Виброизоляция обеспечивается путем регулирования жесткости связи, в том числе и приведением жесткости к квазинулевой, посредством применения дополнительных компенсирующих элементов, которые частично или полностью снижают жесткость основного упругого элемента, на который приходится статическая нагрузка от виброизолируемого объекта. Дополнительные компенсирующие упругие пластины создают усилие в ту же сторону, куда перемещаются точки приложения нагрузки относительно положения статического равновесия, что приводит к уменьшению жесткости виброопоры, и, следовательно, увеличивает ее эффективность.
Конструкция виброопоры показана на чертеже. Виброизолируемая нагрузка воспринимается упругой стальной несущей пластиной 1, зажатой между двумя упорами 2, и выгнутой дугой навстречу нагрузке 3. В упорах устанавливаются перемещающиеся втулки 4 с самостопорящейся резьбовой частью, что позволяет регулировать расстояние между упорами 2, а значит, и степень выгиба несущей пластины 1 и соответствующую воспринимаемую нагрузку 3. Перпендикулярно несущей пластине 1 устанавливаются две компенсирующие пластины 5, по разные стороны от несущей пластины 1, предназначенные для компенсации жесткости пластины 1. Каждая компенсирующая пластина 5 одним концом шарнирно закреплена в середине несущей пластины 1. Вторым концом компенсирующая пластина 5 шарнирно закреплена на упоре 6. При этом положение крепления на упоре также можно регулировать перемещением втулки 7 с самостопорящейся резьбовой частью. При этом компенсирующие пластины 5 находятся в деформированном состоянии и стремятся разжаться. Упоры 2 и 6 крепятся к раме или фундаменту. Нагрузка 3 от виброизолируемого объекта прилагается к центру несущей пластины 1.
Виброопора работает следующим образом.
Параметры и положения пластин 1, 5 и упоров 2, 6 подбираются таким образом, чтобы при отсутствии вибраций силы реакции со стороны компенсирующих пластин были направлены встречно и компенсировали друг друга. Таким образом, вся нагрузка 3 от виброизолируемого объекта полностью воспринимается несущей пластиной 1. Пусть при вибрации объект переместился вниз. Тогда несущая пластина 1 получила дополнительное сжатие и увеличилась ее сила реакции. При этом компенсирующие пластины 5 поменяли свое положение и стали иметь наклон вниз, и, таким образом, их результирующая сила реакции, которая компенсирует увеличение силы реакции несущей пластины 1, стала направленной также вниз. В итоге, несущая пластина 1 не стремится резко вернуться в предыдущее положение, тем самым не действуя на виброизолируемый объект и не воздействуя на него переменной динамической силой, что вызывает эффект виброизоляции. При перемещении объекта вверх принцип работы аналогичен.
Регулирование положения упоров 6 для компенсирующих пластин 5 позволяет изменять силу реакции компенсирующих пластин 5, что в итоге позволяет регулировать жесткость виброопоры. Возможно придание виброопоре как квазинулевой жесткости, так и заданной жесткости в зависимости от предъявляемых требований к конструкции.
В результате подобной работы устройства виброизолируемый объект не испытывает на себе переменные динамические воздействия от вибраций и внешних возбуждающих переменных и ударных сил, виброизолирует фундамент, повышает их надежность и долговечность.
В качестве материала для несущих и компенсирующих пластин можно использовать сталь, в частности рессорную, что не только обеспечит долговечность и надежность конструкции, так и позволит значительно удешевить ее.