ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
VIBRATION INSULATED FOUNDATION WITH THE VIBRATION ISOLATION PNEUMATIC SYSTEM

Изобретение относится к средствам защиты от вредного влияния вибрации и может быть использовано в строительстве, в частности в устройствах виброизолированных фундаментов под машины и оборудование с динамическими нагрузками.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолированный фундамент, содержащий ванну, размещенный в ней с зазором относительно стенок и днища фундаментный блок, шарнирно соединенный с виброизоляторами, установленными в днище ванны, по патенту РФ №2281999, E02D 27/44, (прототип).
Недостатками прототипа являются: сравнительно невысокая эффективность пространственной виброизоляции и сложность конструкции за счет применения катковых опор.
Технический результат - повышение эффективности гашения колебаний и снижение динамических нагрузок на нижнее строение фундамента.
Это достигается тем, что в виброизолированном фундаменте с пневматической системой виброизоляции, включающем фундаментную ванну, заполненную сжатым газом, опорный блок, размещенный в фундаментной ванне, упругий элемент, выполненный в виде тора, заполненного сжатым газом и размещенного между боковыми поверхностями фундаментной ванны и опорного блока, и трубопровод подачи сжатого газа, опорный блок выполнен полым с дросселирующими отверстиями, сообщающими его полость с полостью фундаментной ванны и с полостью тора, трубопровод подачи сжатого газа заведен в полость опорного блока, и на авторегулятор поддержания уровня верхней поверхности опорного блока, при этом к его нижней поверхности жестко закреплено дополнительное демпфирующее устройство, выполненное полым в виде каркаса, имеющего эквидистантную форму с опорным блоком, расположенное между опорным блоком и днищем фундаментной ванны, на которое каркас опирается через сетчатые шайбовые демпферы, и полость которого соединена с полостью опорного блока через дросселирующее отверстие.
На фиг. 1 изображен виброизолированный пневматический фундамент, фронтальный разрез, на фиг. 2 - сетчатый шайбовый демпфер 10 дополнительного демпфирующего устройства.
Виброизолированный фундамент с пневматической системой виброизоляции содержит опорный блок 1, на верхней поверхности которого установлен виброизолируемый объект (на чертеже не показан), и который размещен в фундаментной ванне 2, заполненной сжатым газом. Упругий элемент 3 системы виброизоляции фундамента выполнен в виде тора 3, заполненного сжатым газом, и размещен между боковыми поверхностями фундаментной ванны 2 и опорного блока 1.
Опорный блок 1 выполнен полым и соединен горизонтальным дросселирующим отверстием 4 с полостью тора 3 и вертикальным дросселирующим отверстием 5 с полостью дополнительного полого демпфирующего устройства 9, выполненного в виде каркаса, имеющего эквидистантную форму с опорным блоком 1, и жестко соединенного с нижней поверхностью опорного блока 1, и расположенного между опорным блоком 1 и днищем фундаментной ванны 2, на которое каркас опирается через сетчатые шайбовые демпферы 10. Полость каркаса дополнительного, полого демпфирующего устройства 9 соединена с полостью опорного блока 1 через вертикальное дросселирующее отверстие 5.
Трубопровод 6 подачи сжатого газа заведен в полость опорного блока 1 и через трубопровод 7 на авторегулятор 8 поддержания уровня верхней поверхности опорного блока 1.
Виброизолированный фундамент с пневматической системой виброизоляции работает следующим образом.
При колебаниях оборудования, установленного на верхней поверхности опорного блока 1, сжатый газ поступает в полость опорного блока 1, затем через дросселирующее отверстие 4 - в полость упругого элемента 3, демпфирующего боковые колебания объекта и выполненного в виде тора, а также через дросселирующее отверстие 5 в полость дополнительного демпфирующего устройства 9, расположенного в фундаментной ванне 2.
При этом происходит рассеивание энергии колебаний в дросселирующих отверстиях 4 и 5. Например, при боковых колебаниях работает упругий элемент в виде тора 3, а при вертикальных - полость опорного блока 1 и полость, образованная боковыми поверхностями фундаментной ванны 2, опорного блока 1 и тора 3, который служит герметизирующей диафрагмой. Трубопровод 6 подачи сжатого газа обеспечивает поддержание давления в системе и реагирует на изменение веса устанавливаемого оборудования, обеспечивая всегда один и тот же уровень опорного блока 1 относительно днища фундаментной ванны 2. Качество виброизоляции повышается за счет двухступенчатой диссипации энергии колебаний в полостях устройства, а экономия расхода бетона достигается за счет выполнения опорного элемента полым.
Сетчатый шайбовый демпфер 10 дополнительного демпфирующего устройства содержит основание 11 в виде пластины с крепежными отверстиями 12, основной сетчатый упругий элемент 17, нижней частью опирающийся на основание 11, и фиксируемый нижней шайбой 16, жестко соединенной с основанием 11, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 15, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем 14, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой 13, жестко соединенной с основанием 11. Между нижним торцом 18 поршня 14 и днищем 19 гильзы 13 расположен упругий элемент 20, 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 17 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда упругий элемент 20, расположенный между нижним торцом 18 поршня 14 и днищем 19 гильзы 13 выполнен сетчатым, с такими же параметрами сетчатой структуры, как у основного упругого сетчатого элемента 17.
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.
Виброизолятор шайбовый сетчатый работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 15, упругий сетчатый элемент 17 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Возможен вариант, когда дополнительное демпфирующее устройство (фиг. 3) выполнено в виде основания, содержащего нижнюю плиту 27 с центральным отверстием, боковую цилиндрическую или коническую стенку 25 с отверстиями и жестко связанное со стенкой тарельчатое кольцо. Крышка выполнена из верхней цилиндрической части 21 и двух связанных с ней конических частей 22, причем крышка в верхней части соединена с центральной втулкой 26, имеющей цилиндрическое отверстие 23 и резьбовое 30, а в нижней части втулка 26 имеет буртик 29 с конической поверхностью. Упругий элемент состоит по меньшей мере из двух тарельчатых колец 24 и 28 из эластомера или сетчатой структуры, внутренняя поверхность которых взаимодействует с центральной втулкой 26, а внешняя - с поверхностями крышки 22 и стенкой 25.
1
2
1
2
Отношение жесткости C верхнего упругого элемента 24 в вертикальном направлении к жесткости С нижнего упругого элемента 28 находится в оптимальном соотношении величин: С/С=0,5…0,9.
Дополнительное демпфирующее устройство работает следующим образом.
При колебаниях опорного блока 1, установленного на крышке 21, упругие элементы 24 и 28 воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий или борт летательного аппарата или мобильного транспортного средства. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей упругого элемента коническими позволяет обеспечить равнопрочность и равночастотность системы виброизоляции.
Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.