ПРУЖИННЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР С МАЯТНИКОВЫМ ПОДВЕСОМ
SPRING VIBRATION ISOLATOR WITH PENDULUM SUSPENSION

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 патенту РФ №2279589, F16F 15/06, 1986 г. (прототип), содержащий пружину сжатия, взаимодействующую с основанием корпуса и маятниковым подвесом, маятниковый подвес выполнен в виде резьбовой шпильки, соединенной одним концом с опорным рычагом для крепления виброизолируемого объекта, а другим - с упорной шайбой и гайкой, соединенной со втулкой, взаимодействующей с верхним торцом пружины, а нижний торец пружины упирается в основание, состоящее из верхней и нижней пластин, соединенных вертикальными пластинами, а на верхней пластине закреплена втулка из композиционного фрикционного материала, причем зазор между боковыми поверхностями втулки и пружины лежит в оптимальном интервале величин 0,1…0,5 мм.
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в пружинном виброизоляторе с маятниковым подвесом, содержащем пружину сжатия, взаимодействующую с основанием корпуса и маятниковым подвесом, маятниковый подвес выполнен в виде резьбовой шпильки, соединенной одним концом с опорным рычагом для крепления виброизолируемого объекта, а другим - с упорной шайбой и гайкой, соединенной со втулкой, взаимодействующей с верхним торцом пружины, а нижний торец пружины упирается в основание, состоящее из верхней и нижней пластин, соединенных вертикальными пластинами, а на верхней пластине закреплена втулка из композиционного фрикционного материала, причем зазор между боковыми поверхностями втулки и пружины лежит в оптимальном интервале величин: 0,1…0,5 мм, согласно изобретению упругий элемент выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, содержащим цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, а зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого виброизолятора, на фиг. 2 - вариант пружины со встроенным демпфером.
Пружинный виброизолятор с маятниковым подвесом содержит пружину сжатия 8, взаимодействующую с основанием корпуса 1 и маятниковым подвесом, выполненным в виде резьбовой шпильки 9, соединенной одним концом с опорным рычагом 11 для крепления виброизолируемого объекта 13 посредством крепежного винта 12, а другим - с упорной шайбой 14 и гайкой 10, соединенной со втулкой 7, скрепленной с кольцом 6 и взаимодействующей с верхним торцом пружины 8, а нижний торец пружины 8 упирается в основание 1, состоящее из верхней 3 и нижней 2 пластин, соединенных вертикальными пластинами 4, а на верхней пластине 3 закреплена втулка 5 из композиционного фрикционного материала, причем зазор между боковыми поверхностями втулки 5 и пружины 8 лежит в оптимальном интервале величин 0,1…0,5 мм, что позволяет обеспечить необходимое демпфирование. Упорная шайба 14, взаимодействующая с гайкой 10 и втулкой 7, выполнена из упругого материала для гашения ударных нагрузок при посадке виброизолирующей системы на упоры.
Пружина сжатия 8 выполнена в виде пружины со встроенным демпфером (фиг. 2) и содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 17 и 18 со встречно направленными концами 20 и 19 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 15 и 16 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 17 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 18 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 20 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 19, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 16, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 18 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон относительно прямоугольного сечения первой части 17 пружины зазоры 21 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 17 и 18 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 21 сегментного профиля контактирующих частей 17 и 18 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 19 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 21 сегментного профиля контактирующих частей 17 и 18 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень - цилиндр».
Первую часть 17 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 8 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».
Виброизолятор работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта 13 пружина 8 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий. Горизонтальные нагрузки воспринимаются маятниковым подвесом, выполненным в виде резьбовой шпильки 9, соединенной одним концом с опорным рычагом 11 для крепления виброизолируемого объекта 13, а другим - с упорной шайбой 14 и гайкой 10. За счет такой схемы выполнения маятникового подвеса обеспечивается дополнительная пространственная виброизоляция оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем координатным осям x, y, z и поворотным колебаниям вокруг этих осей). Втулка 5 выполнена из композиционного фрикционного материала и установлена с зазором между боковыми поверхностями втулки и пружины 8 в оптимальном интервале величин 0,1…0,5 мм, что позволяет обеспечить необходимое демпфирование при пространственной схеме виброизоляции. Упорная шайба 14, взаимодействующая с гайкой 10 и втулкой 7, выполнена из упругого материала для гашения ударных нагрузок при посадке виброизолирующей системы на упоры, например при посадке кольца 6 на втулку 5 при воздействии единичной нагрузки или толчка.
Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 15 и 16 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.