УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ УДАРНЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
DEVICE FOR DAMPING SHOCK AND VIBRATION IMPACTS

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству в сейсмических районах.
Известно устройство для гашения ударных и вибрационных воздействий - амортизатор, включающий корпус с упором на внутренней поверхности, установленный в нем стержень с ухом, размещенные на стержне распорные втулки, установленные в последних упруго эластичные демпферы, размещенные между ними упорные шайбы и вилку, установленную в корпусе со стороны свободного конца стержня, он снабжен установленными на стержне двумя наборами тарельчатых пружин, один из которых размещен с зазором относительно торца корпуса между последним и распорной втулкой, другой - с зазором относительно торца вилки между последней и распорной втулкой, а большие основания тарельчатых пружин обращены соответственно к торцам корпуса и вилки (RU №2079020, F16F 3/10, 16.04.1990).
Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за наличия зазоров внутри устройства, возможности истирания торцов корпуса и вилки основаниями тарельчатых пружин при эксплуатации и использования наряду с металлическими деталями, деталей из упругих материалов.
Известно устройство для гашения ударных и вибрационных воздействий - сборный резинометаллический амортизатор с осевым ограничителем, содержащий основание, две опорные резиновые втулки, фторопластовую прокладку, установленную между ограничительным стержнем и опорными резиновыми втулками, упорные резиновые втулки, стальные тарелки, фторопластовые прокладки, установленные между стальными тарелками и между верхней и нижней гранями промежуточного корпуса или лапы оборудования, впрессованные в лапу оборудования или в отверстие промежуточного корпуса, защитное полиуретановое кольцо, ограничительный стержень для повышения нагрузочных способностей жестко закреплен в основании (RU №2358167, F16F 7/00, F16F 1/36, F16F 13/04, F16F 15/08, В63Н 21/30, 10.06.2009).
Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за использования в нем наряду с металлическими элементами различных синтетических материалов с разными физико-механическими свойствами и разной долговечностью.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является амортизатор универсальный тарельчатый (RU №65055, D06В 3/18, 27.07.2007), содержащий основание, тарельчатые пружины, опорно-дистанционные кольца, упор и демпфер в виде набора резиновых колец, выполненных из материалов различной твердости, уменьшающейся от основания к упору, причем материал колец имеет твердость HS от 50 до 80 ед. по Шору А.
Недостатками данного устройства являются ограниченная область применения и недостаточная надежность и долговечность в связи с использованием резиновых колец.
Задача изобретения состоит в повышении надежности устройства и в обеспечении возможности применения устройства для гашения ударных и вибрационных воздействий также и для сейсмозащиты зданий и сооружений за счет упругой деформации тарельчатых пружин и за счет преобразования кинетической энергии ударных и вибрационных воздействий в тепловую энергию.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для гашения ударных и вибрационных воздействий, содержащем основания, упор, тарельчатые пружины, размещенные в стакане, и демпфер, упор выполнен в виде штока с шарниром и снабжен упорной диафрагмой, а стакан имеет внешнюю резьбу, на которую навинчен регулировочный стакан с контргайкой, тарельчатые пружины размещены в стакане с обеих сторон упругой диафрагмы, а к днищу стакана через демпфер прикреплен второй шток с шарниром, упирающимся в основание, причем демпфер содержит центральную пластину с фрикционным покрытием с двух сторон и овальными отверстиями, через которые с помощью высокопрочных болтов к ней прижаты внешние пластины с цилиндрическими отверстиями, облицованные полированной нержавеющей сталью, между которыми размещена соединительная пластина, жестко соединенная с вторым штоком.
Тарельчатые пружины с разных сторон упругой диафрагмы могут иметь различную жесткость.
Тарельчатые пружины предварительно напряжены.
Шарниры могут быть выполнены шаровыми.
Соединительная пластина может быть прикреплена к внешним пластинам демпфера с помощью стяжного болта-шпильки через втулку.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено устройство для гашения ударных и вибрационных воздействий в разрезе.
Устройство для гашения ударных и вибрационных воздействий содержит основание 1, упор в виде штока 2 с шарниром 3, снабженного упорной диафрагмой 4, тарельчатые пружины 5, помещенные с обеих сторон упругой диафрагмы 4 в стакане 6, снабженном внешней резьбой 7, на который навинчен регулировочный стакан 8 с контргайкой 9. К днищу стакана 6 жестко прикреплена центральная пластина 10 демпфера с фрикционным покрытием 11 с двух сторон и овальными отверстиями 12. Демпфер содержит внешние пластины 13 с цилиндрическими отверстиями, облицованные полированной нержавеющей сталью, прижатые к центральной пластине 10 через овальные отверстия 12 с помощью высокопрочных болтов 14. Между внешними пластинами 13 размещена соединительная пластина 15, жестко прикрепленная к второму штоку 16 с шарниром 17, упирающимся в основание 18. Соединительная пластина 15 прикреплена к внешним пластинам 13 с помощью стяжного болта-шпильки 19 через втулку 20. Усилие обжатия центральной 10 и внешних пластин 13 высокопрочными болтами 14 определяется расчетом, исходя из недопущения превышения внешними воздействиями предельной несущей способности тарельчатых пружин 5. При взаимном смещении пластин кинетическая энергия ударных и вибрационных воздействий преобразовывается в тепловую энергию. Для обеспечения работоспособности фрикционно-подвижного соединения соединительная пластина 15 устанавливается между внешними пластинами 13 с зазорами, а стяжной болт-шпилька 19 стягивает весь пакет через втулку 20.
Устройство для гашения ударных и вибрационных воздействий работает следующим образом. Устройство размещается между источником ударных и вибрационных воздействий и защищаемой конструкцией, к которым жестко прикрепляются основания 1 и 18. Благодаря наличию шарниров 3 и 17 у штоков 2 и 16, силовые, а именно вибрационные и ударные, воздействия ориентированы вдоль устройства. Если воздействия имеют двухосное направление, шарниры 3 и 17 выполняются шаровыми. Предварительно размещенным в стакане 6 тарельчатым пружинам 5 с помощью регулировочного стакана 8, завинчиваемого по резьбе 7, задается расчетное обжатие на величину 0.1-0.8 несущей способности тарельчатых пружин. Усилие предварительного обжатия фиксируется контргайкой 8. Гашение вибрационных и ударных воздействий обеспечивается в упругой стадии, причем тарельчатые пружины 5, помещенные с обеих сторон упругой диафрагмы 4, работают в противофазе, в зависимости от направления внешнего воздействия. При внешних воздействиях, различных по величине в противоположных направлениях, тарельчатые пружины 5 с левой и правой сторон упругой диафрагмы 4 могут иметь различную жесткость. В случаях, когда ударные воздействия превышают несущую способность тарельчатых пружин 5, включается в работу фрикционно-подвижное соединение путем проскальзывания центральной пластины 10 между внешними пластинами 13. При этом происходит гашение кинетической энергии ударных и вибрационных воздействий за счет преобразования ее в тепловую энергию.
Таким образом, устройство работает как двухступенчатая система: на 1-й ступени гашение воздействий осуществляется в упругой стадии, на 2-й - в пластическом режиме, причем возможна и раздельная работа обеих ступеней.
По сравнению с прототипом данное устройство обладает повышенной надежностью за счет упругой деформации тарельчатых пружин, размещаемых в стакане, и упирающихся в днище стакана и упорную диафрагму. Расположение пружин с двух сторон диафрагмы позволяет избежать ударов в первый момент появления ударных и вибрационных воздействий, а за счет выполнения демпфера фрикционно-подвижным повышается надежность устройства и данное устройство может использоваться для повышения сейсмозащиты зданий и сооружений.