ВИБРОИЗОЛЯТОР С ВИБРОДЕМПФИРУЮЩЕЙ ПРУЖИНОЙ
VIBRATION ISOLATOR WITH VIBRATION-DAMPING SPRING

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе ткацких станков.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пружинный виброизолятор по а.с. СССР №717438 (прототип), выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадает с осью витков корпуса.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за недостаточного демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в виброизоляторе с вибродемпфирующей пружиной, содержащем корпус, в котором размещена вибродемпфирующая пружина, состоящий из верхнего и нижнего стаканов, к которым прикреплены соответственно верхний и нижний буферные элементы, а верхняя и нижняя части вибродемпфирующей пружины размещены соответственно в верхнем и нижним стаканах, внешние торцевые поверхности которых соединены соответственно с верхним и нижним буферными элементами, а внутренние торцевые поверхности верхнего и нижнего стаканов соединены соответственно с верхним и нижним упругими элементами, расположенными соосно и осесимметрично стаканам и буферным элементам, а между верхним и нижним упругими элементами жестко закреплено демпфирующее устройство, при этом корпус вибродемпфирующей пружины выполнен из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадают с осью витков корпуса, а центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу, расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, а фрикционные элементы выполнены трубчатыми, например из полиэтилена, а фрикционный элемент выполнен комбинированным, например из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала, или фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала, или фрикционный элемент выполнен комбинированным, в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего и фрикционного материалов, при этом в качестве гранул фрикционного материала используется фрикционный материал, выполненный 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 чертеже представлена схема виброизолятора с вибродемпфирующей пружиной, фронтальный разрез.
Виброизолятор с вибродемпфирующей пружиной содержит корпус, в котором размещена вибродемпфирующая пружина, состоящий из верхнего 7 и нижнего 6 стаканов, к которым прикреплены соответственно верхний 9 и нижний 8 буферные элементы.
Верхняя и нижняя части вибродемпфирующей пружины размещены соответственно в верхнем 7 и нижнем 6 стаканах, внешние торцевые поверхности которых соединены соответственно с верхним 9 и нижним 8 буферными элементами, а внутренние торцевые поверхности верхнего 7 и нижнего 6 стаканов соединены соответственно с верхним 11 и нижним 10 упругими элементами, расположенными соосно и осесимметрично стаканам и буферным элементам. Между верхним 11 и нижним 10 упругими элементами жестко закреплено демпфирующее устройство 12.
Вибродемпфирующая пружина содержит корпус 1, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка 3, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент 2, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 1, дополнительной упругой стальной трубки 3 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 2 и 4, а их оси совпадает с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 1, расположен винтовой упругий стержень 5, который может быть выполнен также как корпус и дополнительные упругие стальные трубки полым, как показано на чертеже, либо сплошным (на чертеже не показано). Фрикционные элементы 2 и 4 могут быть выполнены трубчатыми, как показано на чертеже, при этом иметь либо сплошную структуру, например из полиэтилена, как элемент 4, либо комбинированную, как элемент 2, например из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 5 выполнен в виде винтовой пружины с шагом, меньшим на 5÷10% шага винтовой линии корпуса 1, для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 2 и 4.
Виброизолятор с вибродемпфирующей пружиной работает следующим образом.
При малых амплитудах колебаний, когда большое затухание нежелательно, рассеиваемая энергия за счет сухого трения между стальной трубкой и фрикционным элементом будет невелика. При больших амплитудах колебаний, особенно при резонансах, демпфирование увеличивается из-за относительного перемещения стальных трубок и фрикционного элемента. Во время длительной работы пружинного амортизатора с большими амплитудами затухание возрастает, так как фрикционный элемент при повышении температуры расширяется в замкнутом объеме в несколько раз больше, чем сталь, увеличивая тем самым давление на стенки стальных трубок, в результате чего возрастает сухое трение и колебания быстро прекращаются.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям X. Y, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.
Фрикционный элемент вибродемпфирующей пружины выполнен комбинированным, в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего и фрикционного материалов, при этом в качестве гранул фрикционного материала используется фрикционный материал, выполненный 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%.