ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА
VIBROINSULATING SYSTEM

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе приборов и аппаратуры.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2303721, F16F 15/06, содержащий корпус и упругий элемент, например в виде пружины (прототип).
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет введения в систему виброизоляции сетчатых упругих элементов, демпфирующих колебания в области средних и высоких частот.
Это достигается тем, что в виброизолирующей системе, содержащей каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругодемпфирующих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, опирающихся соответственно на левый и правый упругодемпфирующие элементы, при этом горизонтальные пластины каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой, на которую через вибродемпфирующую прокладку и вертикальную стойку установлена платформа для виброизолируемого объекта, при этом, левый и правый упругодемпфирующие элементы установлены на общем основании, левый упругодемпфирующий элемент представляет собой виброизолятор комбинированный с шайбовым сетчатым демпфером и содержит комбинированную пружину со встроенным демпфером сухого трения и два, оппозитно расположенных относительно комбинированной пружины, с ее встречно направленным частям и со встречно направленными концами пружины, шайбовых сетчатых демпфера, присоединенных к ее опорным кольцам, при этом комбинированная пружина со встроенным демпфером сухого трения содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами соответствующих витков этих пружин, а на опорных витках пружины выполнены опорные кольца для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе; первая часть винтовой пружины выполнена с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторая часть пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки, причем в полости второй части пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части пружины, зазоры сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей пружины, при этом первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 8 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, при этом зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении - 1:(0,2-1,0); в количестве 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении - 1:(0,1-1,0); в количестве 12÷19%: графит в количестве 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния в количестве 7÷15%; баритовый концентрат в количестве 20÷35%; тальк в количестве 1,5÷3,0%; или зазоры заполнены крошкой из спеченного фрикционного материал на основе меди, который содержит цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное, а правый упругодемпфирующий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.
На чертеже изображен общий вид виброизолирующей системы с параллельно соединенными упруго демпфирующими элементами: левым (в плоскости чертежа), выполненным в виде комбинированного виброизолятора с шайбовым сетчатым демпфером, и правым - в виде виброизолятора с цилиндрической винтовой пружиной.
Виброизолирующая система с параллельно соединенными упругодемпфирующими элементами содержит каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругодемпфирующих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, предназначенная для высоконагруженных систем виброизоляции.
Каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин 21 и 22, опирающихся соответственно на левый и правый (в плоскости чертежа) упругодемпфирующие элементы.
Горизонтальные пластины 21 и 22 каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами 25, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой 26, на которую через вибродемпфирующую прокладку 27 и вертикальную стойку 23 установлена платформа 24 для виброизолируемого объекта (на чертеже не показан). Оба упругих элемента, левый и правый, установлены на общем основании.
Левый упругодемпфирующий элемент представляет собой виброизолятор комбинированный с шайбовым сетчатым демпфером и содержит комбинированную пружину со встроенным демпфером сухого трения, и два, оппозитно расположенных относительно комбинированной пружины, с ее встречно направленным частям 3 и 4 и со встречно направленными концами 6 и 5 пружины, шайбовых сетчатых демпфера, присоединенных к ее опорным кольцам 1 и 2.
Комбинированная пружина со встроенным демпфером сухого трения содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 3 и 4 со встречно направленными концами 6 и 5 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 1 и 2 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 3 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 4 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 6 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 5, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 2, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 4 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 3 пружины, зазоры 7 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 3 и 4 пружины.
Первую часть 3 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 8 из демпфирующего материала, например полиуретана. Зазоры, в первой части 3 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 8 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной феноло-формальдегидных смол в соотношении - 1:(0,2-1,0); в количестве 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении - 1:(0,1-1,0); в количестве 12÷19%: графит в количестве 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния в количестве 7÷15%; баритовый концентрат в количестве 20÷35%; тальк в количестве 1,5÷3,0%. Возможен вариант, когда зазоры заполнены крошкой из спеченного фрикционного материал на основе меди, который содержит цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.
Комбинированная пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 1 и 2 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.
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.
Каждый из, оппозитно расположенных и присоединенных к опорным кольцам 1 и 2 пружины, шайбовых сетчатых демпфера содержит основание 9 в виде пластины с крепежными отверстиями 10, основной сетчатый упругий элемент 15, нижней частью опирающийся на основание 9, и фиксируемый нижней шайбой 14, жестко соединенной с основанием 9, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 13, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем 12, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой 11, жестко соединенной с основанием 9. Между нижним торцом 16 поршня 12 и днищем 17 гильзы 11 расположен упругий элемент 18, например из полиуретана.
3
3
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. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.
Основной упругий сетчатый элемент 15 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда упругий элемент 18, расположенный между нижним торцом 16 поршня 12 и днищем 17 гильзы 11 выполнен сетчатым, с такими же параметрами сетчатой структуры как у основного упругого сетчатого элемента 15.
Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцом поршня и днищем гильзы, выполнен сетчатым, причем плотность сетчатой структуры в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры основного упругого сетчатого элемента.
Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцом поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном. Между основанием 9 в виде пластины с крепежными отверстиями 10, каждого шайбового сетчатого демпфера и опорными кольцами 1 и 2 пружины, расположены вибродемпфирующие прокладки 19 и 20.
Шайбовый сетчатый демпфер работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 13, упругий сетчатый элемент 15 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Левый упругодемпфирующий элемент работает следующим образом. При колебаниях вибрирующего объекта (на чертеже не показан), установленного на платформе 21, обеспечивается его пространственная виброзащита и защита от ударов. Выполнение упругого элемента 1 в виде упругодемпфирующего элемента способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования, и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня 13, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 8 между поршнем 13 и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9.
Правый упругодемпфирующий элемент 30 выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, и которая установлена через вибродемпфирующие прокладки 28 и 29 между общим основанием левого и правого упругодемпфирующих элементов и опорной горизонтальной пластиной 22 каркаса.
Виброизолирующая система работает следующим образом.
Виброизолируемый объект устанавливается на платформу 24, соединенную с вертикальной стойкой 23, опирающейся на вибродемпфирующую прокладку 27. При колебаниях вибрирующего объекта (на чертеже не показан), установленного на платформе 24, обеспечивается его пространственная виброзащита и защита от ударов. Выполнение левого упругодемпфирующего элемента в виде комбинированного виброизолятора с шайбовым сетчатым демпфером способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования, и повышает эффективность виброзащиты на резонансе.