ВИБРОИЗОЛЯТОР ПРУЖИННЫЙ КОЧЕТОВА С ДЕМПФЕРОМ
KOCHETOV SPRING VIBRATION INSOLATOR WITH DAMPER

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пружинный виброизолятор с маятниковым подвесом по патенту РФ №2269699 (прототип), содержащий винтовую цилиндрическую пружину, нижний торец которой опирается на верхний фланец корпуса, взаимодействующую с маятниковым механизмом, который выполнен в виде резьбового стержня с гайками на концах и опорными шайбами, опирающимися на резиновые упругие элементы, выполняющие функции упругого шарнира, причем верхний резиновый упругий элемент расположен между верхним фланцем пружины и опорной шайбой, а нижний - между опорной шайбой и плитой, на которой крепится виброизолируемое оборудование.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
3
3
Это достигается тем, что в виброизоляторе пружинном, содержащем основание, крышку и расположенные между ними упругие элементы с демпфером, основание с крышкой соединено посредством демпфера сухого трения, состоящего из нижней гильзы, жестко соединенной с основанием, и сосной с ней верхней гильзы, жестко соединенной с крышкой, а вокруг демпфера расположены по крайней мере два упругих элемента, связанных посредством штифтов с крышкой и основанием и выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, а каждый из упругих элементов выполнен в виде упругодемпфирующего сетчатого элемента, охватываемого пружиной, причем плотность сетчатой структуры сетчатого упругодемпфирующего элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2÷2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09÷0,15 мм, а витки цилиндрических винтовых пружин покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, плотность сетчатой структуры внешних слоев сетчатого упругодемпфирующего элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев сетчатого упругодемпфирующего элемента, сетчатый упругодемпфирующий элемент выполнен комбинированным, состоящим из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, демпфера сухого трения, состоящего из нижней гильзы, жестко соединенной с основанием, и сосной с ней верхней гильзы, жестко соединенной с крышкой, содержит осесимметрично и коаксиально установленную внутри него, цилиндрическую винтовую пружину, а полость демпфера заполнена упругодемпфирующим сетчатым элементом, плотность сетчатой структуры которого находится в оптимальном интервале величин: 1,2…2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09…0,15 мм.
На фиг. 1 представлен общий вид виброизолятора пружинного, на фиг. 2 - его фронтальный разрез, на фиг. 3 - вариант упругого элемента в виде упругого сетчатого элемента, охватываемого пружиной, на фиг. 4 - схема пружины 11 со встроенным комбинированным демпфером, которая расположена внутри демпфера 10, осесимметрично и коаксиально верхней 8 и нижней 7 гильзам.
Виброизолятор пружинный содержит основание 1 (фиг. 1 и 2), с отверстиями 2 для крепления к платформе (не показана), крышку 3 с отверстиями 4 для крепления виброизолируемого объекта (не показан). Основание 1 с крышкой 3 соединено посредством демпфера 10 сухого трения, состоящего из нижней гильзы 7, жестко соединенной с основанием 1 и сосной с ней верхней гильзы 8, жестко соединенной с крышкой 3. Вокруг демпфера 10 расположены по крайней мере два упругих элемента 5 и 6, связанных посредством штифтов 9 с крышкой 3 и основанием 1, и выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, а внутри демпфера 10 осесимметрично и коаксиально верхней 8 и нижней 7 гильзам расположена пружина 11 со встроенным комбинированным демпфером (фиг. 3).
Возможен вариант, когда витки цилиндрических винтовых пружин 5 и 6 покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.
3
Демпфер 10 сухого трения, состоящий из нижней гильзы 7, жестко соединенной с основанием 1, и сосной с ней верхней гильзы 8, жестко соединенной с крышкой 3, содержит осесимметрично и коаксиально установленную внутри него цилиндрическую винтовую пружину, а полость демпфера заполнена упругодемпфирующим сетчатым элементом, плотность сетчатой структуры которого находится в оптимальном интервале величин: 1,2…2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09…0,15 мм.
3
Каждый из упругих элементов может быть выполнен в виде упругодемпфирующего сетчатого элемента (фиг. 3), охватываемого пружиной. Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2…2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09…0,15 мм. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.
Упругий сетчатый элемент может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Виброизолятор пружинный работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (не показан), расположенного на крышке 3, цилиндрические винтовые пружины 5 и 6, а также демпфер 10 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х.У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.
Возможен вариант, когда пружина 11, которая расположена внутри демпфера 10 осесимметрично и коаксиально верхней 8 и нижней 7 гильзам, выполнена со встроенным комбинированным демпфером (фиг. 4).
Комбинированная пружина с торсионным демпфером содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 14 и 15 со встречно направленными концами 17 и 16 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 12 и 13 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 14 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 15 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 17 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 16, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 13, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (не показана).
В полости второй части 15 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 14 пружины, зазоры 18 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 14 и 15 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 18 сегментного профиля контактирующих частей 14 и 15 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 16 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 18 сегментного профиля контактирующих частей 14 и 15 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 14 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 19 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».
Возможен вариант, когда между верхним 12 и нижним 13 опорными кольцами, к которым прикреплены верхняя 20 и нижняя 21 вибродемпфирующие пластины, осесимметрично и коаксиально опорным кольцам 12 и 13 пружины, закреплено упругодемпфирующее устройство 22, выполненное в виде торсионного демпфера, воспринимающего знакопеременные крутильные нагрузки, например, в виде стержня из полиуретана.
На верхнем 12 и нижнем 13 опорных кольцах закреплены верхняя 20 и нижняя 21 вибродемпфирующие пластины, состоящие 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».
Комбинированная пружина с торсионным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 12 и 13 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.