ТАРЕЛЬЧАТЫЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ КОЧЕТОВА
KOCHETOV DISK-SHAPED RESILIENT ELEMENT

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является упругий элемент по патенту РФ №2285832 (прототип), содержащий упругие плоские элементы, выполненные в виде рессорного подвеса.
Недостатком известного устройства является сложность упругого элемента и недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в тарельчатом упругом элементе, содержащем каркас и плоские упругие элементы, в каркасе осесимметрично установлены три упругих элемента: два упругих элемента тарельчатого типа - верхний и нижний, и соединяющий их и расположенный в средней части каркаса упругий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины, при этом упругие элементы тарельчатого типа расположены оппозитно относительно упругого элемента, установленного в средней части каркаса, а каждый из упругих элементов тарельчатого типа содержит два плоских упругих соосно расположенных кольца: меньшего и большего диаметров, соединенных между собой посредством, по крайней мере, трех упругих плоских пластин, расположенных наклонно по отношению к оси этих колец, а каждое из колец меньшего диаметра соединено с соответствующей крышкой посредством, например, винтов, между которыми расположен упругий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины, а каждое из колец большего диаметра связано с соответствующей нижней и верхней частями каркаса, причем нижняя часть каркаса состоит из основания, выполненного в виде диска с кольцевой внутренней проточкой, в которой размещено нижнее упругое кольцо большего диаметра нижнего упругого элемента тарельчатого типа, при этом к нижней части нижнего кольца прикреплено кольцо из фрикционного материала для создания сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез тарельчатого упругого элемента с каркасом, на фиг. 2 - вид сверху на тарельчатый упругий элемент со снятым каркасом.
Тарельчатый упругий элемент содержит каркас (фиг. 1), в котором осесимметрично установлены три упругих элемента: два упругих элемента 3 тарельчатого типа - верхний и нижний, и соединяющий их и расположенный в средней части каркаса упругий элемент 13 в виде цилиндрической винтовой пружины. Упругие элементы 3 тарельчатого типа расположены оппозитно относительно упругого элемента 13, установленного в средней части каркаса. Каждый из упругих элементов 3 тарельчатого типа (фиг. 2) содержит два плоских упругих соосно расположенных кольца: меньшего 2 и большего 1 диаметров, соединенных между собой посредством, по крайней мере, трех упругих плоских пластин, расположенных наклонно по отношению к оси этих колец. Каждое из колец 2 меньшего диаметра соединено с соответствующей крышкой 4 посредством, например, винтов 8, между которыми расположен упругий элемент 13 в виде цилиндрической винтовой пружины, а каждое из колец 1 большего диаметра связано с соответствующей нижней 10 и верхней 6 частями каркаса. Нижняя часть каркаса состоит из основания, выполненного в виде диска с кольцевой внутренней проточкой 11, в которой размещено нижнее упругое кольцо 1 (большего диаметра) нижнего упругого элемента тарельчатого типа. К нижней части нижнего кольца 1 прикреплено кольцо 9 из фрикционного материала для создания сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе. Упругие элементы 3 тарельчатого типа выполнены в виде плоских упругих пластин 3 и расположены между выемками 5 (фиг. 2).
Верхняя часть каркаса состоит из основания, выполненного в виде диска с кольцевой внутренней проточкой 12, в которой размещено нижнее упругое кольцо 1 (большего диаметра) нижнего упругого элемента тарельчатого типа. К верхней части нижнего кольца 1 прикреплено кольцо 7 из фрикционного материала.
Упругий элемент тарельчатого типа может быть выполнен из плоского упругого элемента круглой формы путем вырубки профильных отверстий с последующим выдавливанием одного из колец, или из плоского упругого элемента круглой формы путем лазерной вырезки профильных отверстий и последующей деформацией пластин.
Внутри упругого элемента 13, выполненного в виде цилиндрической винтовой пружины, расположен демпфер 14, который выполнен из эластомера, причем профиль боковой поверхности эластомера может быть выполнен цилиндрическим, коническим, или гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, что обеспечивает равночастотность виброизолятора во всех направлениях.
3
3
Демпфер 14 может быть выполнен из эластомера, например литьевого полиуретана, или в виде упругого сетчатого элемента. 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.
Демпфер 14 может быть выполнен полым, причем профиль внутренней боковой поверхности демпфера является эквидистантным и конгруэнтным его внешней боковой поверхности (на чертеже не показано). Например, демпфер 14 может быть выполнен в виде втулки, внешняя и внутренняя боковые поверхности выполнены цилиндрическими коаксиальными поверхностями.
Упругий элемент тарельчатого типа работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показано), фиксируемого на установочной плите 6, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов за счет плоских упругих пластин 3. Упругий элемент 13 в виде цилиндрической винтовой пружины, расширяет частотный диапазон виброзащиты виброизолируемого объекта на высоких частотах, а кольца 7 и 9 из фрикционного материала способствует созданию сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе на резонансе.
Демпфер 14, выполненный соответственно из полиуретана или сетчатой структуры, способствуют расширению частотного диапазона гашения колебаний. Кроме того, горизонтальные колебания гасятся за счет его нестесненного расположения, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность, равночастотность и экономичность эластомера, например, резины или полиуретана. За счет оппозитного расположения фланцев упрощается монтаж и эксплуатация системы виброизоляции в целом.