ВИБРОИЗОЛЯТОР
VIBRATION ISOLATOR

Изобретение относится к машиностроению и может быть использована для виброизоляции объектов в любых направлениях.
Известен пружинный виброизолятор по патенту РФ №2282075, содержащий упругий элемент, корпус и демпфер сухого трения, корпус выполнен в виде полой вертикальной стойки, взаимодействующей с Т-образной платформой, упруго связанной с демпфером сухого трения, выполненным в виде втулки, внутренняя поверхность которой через подпружиненные фрикционные элементы взаимодействует с внешней поверхностью стойки, а на ее внешней поверхности закреплена пружина, опирающаяся на основание стойки, причем между взаимодействующими поверхностями втулки и стойки размещен буферный ограничительный элемент, жесткость которого в пять раз выше жесткости пружины.
Недостатками данного изобретения являются большие габариты, зависящие от величины силы тяжести виброизолируемого объекта и определяемые регламентированными соотношениями диаметра пружины к диаметру прутка, из которого выполнена пружина, которые для восприятия вибрационных нагрузок должны быть значительными; сложность конструкции демпфера сухого трения, возможность виброизоляции только в направлении осевой линии виброизолятора, и отсутствие взаимосвязи силы сухого трения с величиной осадки пружины.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявленному объекту является комбинированный виброизолятор по патенту РФ №2739826, содержащий основание и верхнюю, подвижную в осевом направлении, платформу, упругий элемент, демпфер сухого трения и буферный ограничительный элемент, при этом упругий элемент выполнен в виде дискретно установленных упругодемпфирующих стержней, контактирующих по внешнему периметру с эластомером, выполняющим функцию буферного ограничительного элемента, с образованием демпфера сухого трения в виде кинематической поступательной пары, причем эластомер установлен, а упруго демпфирующие стержни жестко закреплены в основании, подвижная платформа выполнена со штоком, взаимодействующим торцевой поверхностью с верхним торцом эластомера.
Недостатками прототипа являются многофакторная зависимость местоположения точки контакта упругодемпфирующих стержней с ограничительным элементом из эластомера, и, соответственно, текущей виброизолирующей характеристики, что существенно осложняет конструктивную и эксплуатационную подстройку виброизолятора к динамике вибрационных и ударных нагрузок в реальных агрегатах, возможность виброизоляции только в направлении осевой линии виброизолятора.
Технической задачей предложенного виброизолятора является создание малогабаритного, конструктивно простого и эффективного виброизолятора пространственных вибрационных и ударных нагрузок с автоматической регулировкой виброизолирующих характеристик для получения максимальной технической эффективности.
Поставленная задача решается, тем, что в комбинированном виброизоляторе, содержащем подвижную платформу с прикрепленным к ней штоком, основание, упругодемпфирующие стержни, дискретно размещенные по окружности и закрепленные одним концом в основании, внутри которых концентрично размещен ограничительный элемент из эластомера с образованием демпфера сухого трения, согласно изобретению ограничительный элемент выполнен в виде осесимметричной втулки с внешней выпуклой поверхностью расчетной кривизны и внутренним осевым цилиндрическим отверстием, нижний конец которой оснащен кольцевым стаканом из антифрикционного материала, образующим с основанием пару трения скольжения, шток выполнен двухступенчатым, нижняя ступень штока меньшего диаметра размещена в цилиндрическом отверстии ограничительного элемента, образуя с ним второй демпфер сухого трения, а переходная кольцевая поверхность от нижней ступени штока к верхней ступени штока оперта на верхний торец ограничительного элемента.
При этом основание виброизолятора снабжено отверстием под нижнюю ступень двухступенчатого штока, причем диаметр этого отверстия больше диаметра нижней ступени штока.
На фиг. 1 показан виброизолятор, на фиг. 2 - вид А-А. Виброизолятор содержит подвижную в осевом направлении платформу 1, закрепленный на ней шток 2, основание 3, упругодемпфирующие стержни 4, дискретно размещенные по окружности и закрепленные в основании 3, внутри которых концентрично размещен ограничительный элемент 5 из эластомера с образованием демпфера 6 сухого трения, при этом подвижная платформа 1 со штоком 2 выполнены с пространственной подвижностью относительно основания 3, ограничительный элемент 5 выполнен в виде цилиндрической осесимметричной втулки с внешней выпуклой поверхностью расчетной кривизны, нижний торец которой оснащен кольцевым стаканом 7 из антифрикционного материала, шток 2 выполнен двухступенчатым, переходная кольцевая поверхность перехода от нижней ступени 8 штока 2 к верхней ступени 9 штока 2 оперта на верхний кольцевой торец 10 ограничительного элемента 5, а нижняя ступень 8 штока 2 без зазора размещена в цилиндрическом отверстии И ограничительного элемента 5 с образованием второго демпфера 12 сухого трения, основание 3 снабжено отверстием 13 под нижнюю ступень 8 штока 2, причем диаметр отверстия 13 больше диаметра нижней ступени 8 штока 2.
Виброизолятор работает следующим образом. Сила тяжести виброизолируемого объекта (на чертеже не показан) посредством переходной кольцевой поверхности от нижней ступени 8 штока 2 к верхней ступени 9 штока 2 сжимает ограничительный элемент 5 с увеличением диаметра и кривизны его внешней поверхности и силы прижатия к упругодемпфирующим стержням 4 с образованием, дополнительно к демпферу 6 сухого трения, демпфера 12 сухого трения. При возникновении вертикальных вибрационных нагрузок происходят пропорциональные перемещения в вертикальном направлении нижней ступени 8 штока 2 относительно ограничительного элемента 5 и упругодемпфирующих стержней 4 и с автоматическим изменением интегральной виброизолирующей величины. При вибрационных и динамических силах, действующих только параллельно основанию 3, шток 2 посредством нижней ступени 8 сдвигает, благодаря скольжению кольцевого стакана 7 из антифрикционного материала, ограничительный элемент 5 относительно основания 3, в результате чего суммируются виброизоляционные свойства ограничительного элемента 5 и упругодемпфирующих стержней 4. При действии же пространственных вибрационных и динамических нагрузок реализуются интегральные виброизолирующие свойства ограничительного элемента 5, упругодемпфирующих стержней 4 и двух демпферов 6 и 12 сухого трения.
Технико-экономическим преимуществом предлагаемого виброизолятора является простота конструкции, небольшие габариты за счет суммирования жесткостей эластомера и упругодеформирующих стержней, эффективность рассеивания энергии, достигаемая деформациями эластомера, упругодеформирующих стержней и демпферами сухого трения, универсальность, легкость адаптирования к агрегатам любой массы и динамичности, а также способность виброизолировать как пространственно направленные нагрузки, так и в отдельно взятом направлении.