Виброизоляционная транспортная платформа
VIBRATION-ISOLATING TRANSPORT PLATFORM

Изобретение относится к средствам гашения колебаний в системах, в частности, к устройствам для устранения или уменьшения неуравновешенных сил, возникающих при движении. Может использоваться в качестве устройства для компенсации ударных и вибрационных нагрузок, возникающих в трех направлениях при передвижении на железнодорожном транспорте, например, для транспортных железнодорожных платформ, перевозящих крупногабаритные грузы с узлами и приборами высокоточной сборки.
Известна многокоординатная активная виброизолирующая платформа по патенту РФ на полезную модель RU 172016, F16F 15/03, 2016. Многокоординатная активная виброизолирующая платформа на основе магнитореологического (MP) эластомера содержит подвижную плиту, неподвижную плиту с расположенными между ними четырьмя трехкоординатными активными демпферами на основе MP эластомера и четырьмя узлами упругой подвески на основе несущих и корректирующих пружин. Трехкоординатный активный демпфер содержит стакан из MP эластомера, вертикальную электромагнитную катушку, четыре горизонтальные электромагнитные катушки, вертикальный и горизонтальные сердечники, кожух, основание, подвижный жесткий центр. Каждый узел упругой подвески включает упругие шарниры в виде тонких пластин, маятник, арочную опору, несущую цилиндрическую пружину, коническую опору, систему из двух цилиндрических корректирующих пружин, регулируемых при помощи болтового соединения и опор пружин. Объект, положение которого необходимо стабилизировать, обеспечив виброизоляцию от внешних возмущающих воздействий, монтируется на подвижной плите, а неподвижная плита крепится на фундаменте. Недостатками являются невысокие эксплуатационные возможности, связанные с ограниченными возможностями   движений элементов платформы вдоль пространственных осей, необходимость подключения виброизолирующей системы к электросети, что ограничивает выбор места монтажа и ее последующего функционирования, невысокая надежность работы устройства, связанная с малым ресурсом эксплуатации из-за ухудшения со временем эксплуатационных характеристик пружин.
Известно виброизолирующее устройство по патенту Японии JPH03292272, F16F 15/02, 1991. Между основанием, на котором установлен груз и несущей платформой транспортного средства установлено виброизолирующее устройство, состоящее из опорных блоков и амортизирующего устройства. Опорный блок содержит внешний корпус, расположенный в верхней части, и внутренний корпус, расположенный в нижней части. Внешний корпус и внутренний корпус связаны между собой элементом подвески, имеющим низкую жесткость на изгиб. Амортизирующее устройство содержит пружину, например, пневматическую, демпфер и пластину. Амортизирующее устройство установлено с зазором к основанию, на котором установлен груз. Устройство обладает недостаточными эксплуатационными возможностями. В случае действия пиковых ударных нагрузок основание, на котором установлен груз, соприкасается как с несущей платформой транспортного средства, перемещаясь в вертикальной плоскости, так и с амортизирующим устройством, перемещаясь в горизонтальной плоскости вдоль оси транспортного средства.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана виброизоляционная платформа для высокочувствительного оборудования и источников вибраций по патенту РФ на изобретение RU2657154, F16F 15/04, 2018. Виброизоляционная платформа для размещения высокоточного и высокочувствительного оборудования содержит основание и панель с опорной поверхностью. Основание и панель связаны между собой посредством упругих элементов. Упругие элементы образуют звенья, последовательно расположенные с определенным интервалом по периметру конструкции. Каждое из звеньев выполнено в виде трех упруго-диссипативных демпферов, причем два крайних упруго-диссипативных демпфера ориентированы наклонно, а центральный упруго-диссипативный демпфер ориентирован вертикально. Упруго-диссипативные демпферы установлены одним своим концом на основании при помощи шарнира, а другим своим концом - на панели при помощи другого шарнира. Упруго-диссипативные демпферы последовательно расположенных звеньев выполнены в виде газо-масляных амортизаторов с определенными, индивидуально заданными параметрами упругости и диссипации, которые подбираются в зависимости от параметров платформы и условий ее эксплуатации. Виброизоляционная платформа обладает недостаточными эксплуатационными возможностями несмотря на то, что выполнение двух крайних демпферов каждого из звеньев, наклонными, а центрального демпфера - вертикальным, обеспечивает противодействие толчкам и разночастотным колебаниям во всех плоскостях.  Недостаточные эксплуатационные возможности связаны с невысокими значениями противодействующих усилий от наклонных демпферов.  Из-за низких значений усилий, направленных по осям трехмерного пространства, при ударных нагрузках во время движении транспорта может произойти воздействие колебаний основания на панель.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эксплуатационных возможностей виброизоляционной транспортной платформы.
Технический результат достигается за счет того, что в виброизоляционной транспортной платформе, содержащей основание, связанное упругими узлами с опорной конструкцией, согласно изобретению, что опорная конструкция состоит из несущей рамы и верхней опорной рамы, связанных между собой демпфирующими узлами, в качестве упругих узлов, соединяющих основание и несущую раму используют зигзагообразные комбинированные стойки из металлических пластин и вставок из упругого неметаллического материала, зигзагообразные комбинированные стойки равномерно расположены вдоль основания, демпфирующие узлы содержат установленные на несущей и опорной рамах упругие виброопоры торсионного типа, связанные попарно между собой карданными валами, демпфирующие узлы расположены по периметру опорной рамы, на каждой из сторон основания закреплены кронштейны с гидравлическими амортизаторами, две стороны опорной рамы соединены с гидравлическими амортизаторами, две другие стороны опорной рамы соединены с шарнирными звеньями, установленными в кронштейнах основания, одна ось шарнирных звеньев связана с гидравлическими амортизаторами и выполнена с возможностью перемещения вдоль оси основания.
Технический результат обеспечивается тем, что в ней используют три рамы, связанные между собой различными демпфирующими устройствами. Использование трехслойной рамной конструкции, состоящей из основания, несущей рамы и расположенной сверху опорной рамы для размещения груза позволяет увеличить нагрузку на платформу в целом. Это позволяет перевозить на ней тяжелые, крупногабаритные изделия. Независимое друг от друга соединение нижнего основания с верхней опорной рамой и средней несущей рамы с верхней опорной рамой демпфирующими устройствами различных типов, так же, как и соединение упругими узлами нижнего основания с опорной конструкцией, позволяет повысить вес перевозимого без вибраций груза. Опорная конструкция состоит из несущей рамы и верхней опорной рамы. Равномерное расположение вдоль основания упругих узлов, соединяющих его с опорной конструкцией, позволяет компенсировать вибрационную нагрузку, направленную по вертикальной оси Y и избежать крена платформы. Гашение вертикально направленных вибраций происходит за счет конструктивного исполнения упругих узлов. Упругие узлы выполнены в виде зигзагообразных комбинированных стоек из металлических пластин и вставок из упругого неметаллического материала. Под действием вибрационной нагрузки упругие вставки, сжимаются-разжимаются вызывая смещение опорных металлических пластин относительно друг друга. Зигзагообразные стойки, по сути, выполняют функцию пружин. Упругие вставки могут быть выполнены, например, из резины или полиуретана, и иметь форму бочонка, куба и др. Использование большого количества упругих узлов и использование в качестве этих узлов зигзагообразных стоек с встроенными в них упругими вставками, позволяет воспринимать большие значения вертикальной вибрационной нагрузки. Демпфирующие узлы содержат установленные на несущей и опорной рамах упругие виброопоры торсионного типа. Данные опоры так же выполнены в виде бочонков или кубов из упругого материала, но содержат внутренний металлический элемент, установленный по оси виброопоры, и работающий по типу торсиона. Опоры расположены по всему периметру верхней опорной рамы, одна под другой на несущей раме и на опорной раме. Опоры двух рам связаны между собой попарно с помощью карданных валов. Это позволяет гасить возникающие при перевозке груза значительные вибрации как по оси Х вдоль платформы, так и по оси Y поперек платформы. Каждая продольная сторона опорной рамы связана гидравлическими амортизаторами типа shock absorbers, установленными на кронштейнах основания, с соответствующей ей продольной стороной основания.  Это позволяет компенсировать ударные нагрузки по оси Y. Каждая поперечная сторона опорной рамы связана шарнирными звеньями и гидравлическими амортизаторами типа shock absorbers, установленными на кронштейнах основания, с соответствующей ей продольной стороной основания. Одна из осей шарнирных звеньев, установленная в кронштейне основания, связана с гидравлическим амортизатором и выполнена с возможностью перемещения вдоль основания. Это позволяет компенсировать значительные ударные нагрузки по оси Х. Использование гидравлических амортизаторов типа shock absorbers обеспечивает плавность гашения ударных нагрузок, т.к. амортизаторы типа shock absorbers имеют специальную характеристику работы отличную от пружин, простых гидравлических и пневматических опор. Таким образом, заявляемая конструкция виброизолирующей платформы обладает повышенными эксплуатационными характеристиками за счет возможности восприятия больших значений вибрационных нагрузок и за счет гашения вибраций и ударных нагрузок по всем трем пространственным осям.
На фигуре 1 представлена виброизоляционная транспортная платформа.
На фигуре 2 представлен упругий элемент.
На фигуре 3 представлены демпфирующие узлы.
На фигурах 4 представлена виброопора торсионного типа.
На фигуре 5 представлено место установки гидравлических амортизаторов типа shock absorbers.
На фигуре 6 представлено место установки гидравлических амортизаторов типа shock absorbers, совмещенных с шарнирными звеньями.
Виброизоляционная транспортная платформа содержит основание 1, опорную конструкцию, содержащую несущую раму 2 и опорную раму 3. Основание 1 и несущая рама 2 соединены между собой посредством упругих узлов 4, выполненных в виде комбинированных зигзагообразных стоек, состоящих из металлических пластин 5 и вставок 6 из упругого неметаллического материала. Демпфирующие узлы 7 содержат установленные на несущей 2 и опорной 3 рамах упругие виброопоры торсионного типа 8. Упругие виброопоры торсионного типа 8 каждой пары связаны между собой карданными валами 9. На продольных сторонах основании 1 установлены кронштейны 10. На поперечных сторонах основании 1 установлены кронштейны 11. На кронштейнах 10 закреплены гидравлические амортизаторы типа shock absorbers 12, соединенные с опорной рамой 3. На кронштейнах 11 закреплены гидравлические амортизаторы типа shock absorbers 13. На кронштейнах 11 закреплены кронштейны 14 с местами закрепления осей 15 шарнирных звеньев 16 и направляющими 17 осей 16.  Гидравлические амортизаторы типа shock absorbers 13 соединены с осями 15. Вторые оси 18 шарнирных звеньев 16 установлены в петлях, закрепленных на поперечных сторонах опорной рамы 3. На опорной раме 3 установлены кронштейны 19 для подвешивания крупногабаритного груза.
Виброизоляционная транспортная платформа работает следующим образом.
При железнодорожной транспортировке крупногабаритного груза, закрепленного в кронштейнах 19 возникают динамические и ударные нагрузки и вибрации. При возникновении вертикальных нагрузок, направленных по оси Y происходит упругое сжатие вставок 6 из резины или полиуретана и свободных концов зигзагообразной конструкции стойки 4 из металлических пластин 5 с последующим возвращением их в первоначальное положение. При ударных нагрузках, направленных по оси Y, происходит перемещение концов шарнирных звеньев 16 с осями 18 относительно осей 15. Таким образом гасятся вибрационные и ударные вертикальные нагрузки. При возникновении продольных нагрузок, направленных по оси Х происходит поворот центральных торсионных элементов в виброопорах 8 и сжатие их упругих частей, при помощи карданных валов 9 происходит плоско-параллельное смещение опорной рамы 3 относительно несущей рамы 2. Карданные валы 9 обеспечивают ход опорной рамы 3 по осям Х и Z, несут нагрузку от опорной рамы 3 и выполняют роль опорных элементов. При возникновении ударных нагрузок, направленных по оси Х происходит плавное срабатывание гидравлических амортизаторов типа shock absorbers 13, при этом оси 15 шарнирных звеньев 16 перемещаются в направляющих 17. Таким образом гасятся вибрационные и ударные нагрузки, направленные по оси Х.  При возникновении поперечных нагрузок, направленных по оси Z происходит поворот центральных торсионных элементов в виброопорах 8, расположенных на поперечных сторонах рам 2 и 3, и сжатие их упругих частей. Упругие эластичные опоры торсионного типа 8 обеспечивают угол поворота до 30°, при этом обеспечивают гашение колебаний, создающих усилие до 1500 Дж. При помощи карданных валов 9 происходит плоско-параллельное смещение опорной рамы 3 относительно несущей рамы 2. При возникновении ударных нагрузок, направленных по оси Z происходит плавное срабатывание гидравлических амортизаторов типа shock absorbers 12. Таким образом гасятся вибрационные и ударные нагрузки, направленные по оси Z. Крупногабаритный груз с узлами и приборами высокоточной сборки, закрепленный на кронштейнах 19, при движении транспортного средства не испытывает вибрационные нагрузки и ударные нагрузки во всех направлениях.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить эксплуатационные возможности виброизоляционной транспортной платформы.