ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибраций, ударов и шума и может быть использовано в любой области техники.
Известен канатный виброизолятор, содержащий верхнюю и нижнюю обоймы;, соединенные между собой упругим канатным элементом.(патент РФ №2201543, F 16 F 5/00) Виброизолятор имеет сложную конструкцию, ненадежен в эксплуатации.
Наиболее близким к предлагаемому виброизолирующему устройству является виброизолятор, содержащий два соосных опорных элемента, выполненных в виде втулки с фланцем и винтовыми канавками на наружной цилиндрической поверхности (а.с.№1670234, F 16 F 7/14). Во фланцевой части втулки выполнены отверстия, через которые поочередно свободно пропущен стальной канат. Данная конструкция виброизолятора сложна конструктивно, не надежна в эксплуатации при ударных и сдвиговых воздействиях и имеет ограниченный срок службы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение рабочих характеристик виброизолятора, повышение надежности работы при уменьшении габаритов и упрощении его конструкции.
Это достигается тем, что виброизолирующее устройство содержит опорные элементы с петле удерживающими элементами, упругий элемент из непрерывного троса, соединяющий опорные элементы поочередным плетением с образованием петель упомянутого троса, с фиксацией троса в петлеудерживающих элементах, этом участки троса каждой из смежных петель около петлеудерживающих
элементов расположены в непосредственной близости друг от друга. Между опорными элементами может быть расположен дополнительный упругий элемент, выполненный в виде пружины, или из эластомера, или из композитного материала и т.п. Петлеудерживающие элементы могут выполнены в виде прижимного кольца, прикрепляемого к опорному элементу крепежными элементами, которые могут быть выполнены в виде проушин, или в виде радиальных пазов в опорных элементах.
Опорные фланцы с прижимными кольцами достаточно простые детали, которые могут быть изготовлены без применения специальных технологий и оборудования. Следовательно виброизолятор имеет простую конструкцию, легко собирается.
Квазитреугольная форма канатного упругого элемента и тесное соприкосновение петель друг с другом в опорных элементах обеспечивает достаточно высокую несущую способность виброизолятора. Возможность размещения между опорными элементами дополнительного упругого элемента (пружин, резин, эластомеров, композитных полимеров и т.п.) позволяет воспринимать основную несущую нагрузку, чем обеспечивается продление срока службы стальных канатов.
Возможность применения пружин с большими диаметрами, а также других типов упругих элементов, придает виброизолятору существенную устойчивость, приблизительную равножесткость по осям, а следовательно, улучшает характеристики виброизлятора. Этому способствует и то, что петли упругого канатного элемента из-за плотного «плечом к плечу» расположения образуют моноквазитреугольники по окружности поперечной плоскости опорных элементов, придающие упругому элементу квазицилиндрическую или шарообразную форму. Такая форма обеспечивает устойчивость пружины или других упругих
дополнительных элементов по горизонтальной поперечной плоскости, а следовательно и в целом 196158, С-Петербург, Дунайский проспект, д. 26/77, кв. 107. Указанные особенности способствуют улучшению характеристик виброизолятора
Предложенная конструкция виброизолятора является более компактной т.к. высота опорных элементов - фланцев с прижимными кольцами меньше, чем у прототипа, более проста в изготовлении - не требует специального оборудования.
Техническое решение виброизолятора поясняется следующими чертежами:
фиг.1 - основной канатный упругий элемент с опорными элементами;
фиг.2 - продольный разрез виброизолятора с дополнительным упругим элементом - пружиной;
фиг.3 - вид виброизолятора сверху;
фиг.4 - фиг.7 - варианты связи основного канатного упругого элемента с опорными элементами;
фиг.8 - фиг.10 - варианты выполнения дополнительного упругого элемента.
2
3
1
2
Предлагаемый виброизолятор (фиг.1) содержит основной канатный упругий элемент 1 из одного куска стального каната, выполненный в виде оболочки шарообразной или цилиндрической формы, опорные диски 2.3, с внутренними выступами В, В (фиг.2) и резьбовыми отверстиями, прижимные кольца 4, 5, установленные на обращенных друг к другу опорных поверхностях 2, 3, между которыми с помощью крепежных средств 6, 7 фиксируются узловые точки У, У (фиг.3) основного канатного упругого устройства 1. Дополнительный упругий элемент выполнен по крайней мере из одной пружины 8 или эластомера 11
(фиг.8), вулканизированной с канатом пневматической оболочки 12 (фиг.9), отдельного пневматического баллона 14 (фиг.10) и т.п.
Виброизолятор может быть выполнен и без дополнительного упругого элемента (фиг.1).
Упругий элемент 1 образует петлеобразно-квазитреугольную форму: Δabc; Δbce; Δedf; Δfeh; и т.д. Причем, если рассматривать указанны квазитреугольники как квазипетли, то у первой петли abc основанием является ас; у второй - be; у третьей - df; у четвертой - eh и т.д. При этом петли основного упругого элемента тесно соприкасаются друг с другом в опорных элементах (фиг.1, 3) образуя каркас квазицилиндрической или квазишарообразной формы. В зависимости от конкретных характеристик виброизолируемого объекта способы соединения упругого элемента 1 с опорными деталями 2, 3 могут быть осуществлены различным образом, например, свободным пропуском через оси (фиг.4, 5), стрежни, отверстия, щели (фиг.6) или прессованием (фиг.7), сваркой, крепежными болтами, винтами, хомутами и т.д.. При этом опорные детали могут быть выполнены или неразъемными (фиг.4, 7, 6 - II вариант), или составными (фиг.1, 2, 3, 5, 6 - 1 вариант - варианты I, II и III обозначены на фиг.4, 5, 6 стрелками).
Соединение упругого элемента 1 диаметром А с опорными деталями 2, 3, (вариант I) представленные на фиг.4, осуществляются с зазорами В, С (не защемлены). Указанные зазоры допускают перемещение петель как по оси так и поперек виброизолятора.
Соединение упругого элемента без вышеуказанных зазоров (защемлены) представлены на фиг.5, 6 (варианты II и III).
Петлеобразность и особенно квазитреугольность канатного упругого элемента обеспечивает пространственную устойчивость, а следовательно энергоемкость и несущую способность виброизолятора как по осям, так и вокруг
осей координат. Такая особенность виброизолятора обеспечивает возможность его применения в качестве упругой муфты, торсионов и других устройств в элементах механизмов и машин.
Виброизолятор работает следующим образом. Под действием веса ударовиброзащитноизолируемого объекта (например, поршневой машины-компрессора, силовых установок с двигателями внутреннего сгорания, насосов, вентиляторов, приборов, аппаратуры и т.д.) изменяется расстояние между опорными деталями 2(4) и 3(5),т.е. происходит упругая статическая деформация δст (мм) виброизолятора.
где С - жесткость виброизолятора;
М, G - масса и вес, нагружающие виброизолятор;
g - ускорение свободного падения, следует:
c
ст
1. Для низкочастотного виброизолятора, например, f=5; 6; 7 Гц, требуется соответственно статистическая деформация δ=10,24; 7,12; 5,23 мм.
2. Низкочастотность виброизолятора достигается снижением жесткости упругого элемента или его нагрузки.
Виброизолятор вполне отвечает указанным особенностям, так как обеспечивается возможность применения:
- пружин, эластомере, металлической структуры композитного материала, пневматической оболочки и т.п. в объеме, образованном между опорными элементами 4, 5 и квазицилиндрическим или шарообразным упругим элементом 1;
- канатов, диаметром до значения равного половине расстояния между крепежными средствами 6;
виброизолятора различных типоразмеров без изменения его высоты.
Под действием веса, возмущающих сил и моментов виброзащищаемого объекта изменяется расстояние между опорными деталями 2 и 3 (фиг.1, 2, 8-10). При этом происходит, во-первых, сжатие дополнительного упругого элемента 8 (11-13), сжатие и растяжение с изменением радиуса изгиба и ширины канатных петель abc; bсe; edf; feh и т.д. упругого элемента. Во-вторых, упругое воспрепятствие в смежных «точках» a, cd, fg и b, e, h петель упругого элемента 1 по дуге окружности соответствующих опорных деталей 2 и 3.
В результате указанной пространственной деформации возникает внутреннее (вязкое) трение в материале проволок и внешнее (сухое) трение между проволоками жил каната, а также между смежными тросовыми петлями упругого элемента 1 в местах соединения с опорными деталями 2 и 3. Следовательно, пространственная ориентированность и форму упругого элемента 1 характер и особенность ее упругой деформации, с учетом самой структуры стального троса, обеспечивают гашение вибрации низких, средних и высоких частот. При этом петли упругого элемента обладают упругостью стальной пружины, а рабочий ход виброизолятора достигает 80% его высоты (фиг.1, 2, 8-10), что обеспечивает защиту объекта от ударов, т.к. при ударе происходит наибольшее сближение опорных деталей 2 и 3. Поэтому жесткость виброизолятора мала, и за счет значительной деформации происходит поглощение энергии. Когда ход сжатия виброизолятора достигает ~ 75%, его жесткость снова начинает возрастать. Однако к этому моменту ускорение удара уже уменьшилось и большая часть энергии удара рассеялась.
Учитывая эффективность виброудара защиты, простоту конструкции и технологичность изготовления, высокую энергоемкость и несущую способность, компактность, надежность и долговечность - срок службы от 10 до 20 лет, виброизолятор является полезным.