ДЕМПФЕР ФРИКЦИОННОГО ТИПА
FRICTION TYPE DAMPER

Изобретение относится к средствам защиты от вибраций.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство с переменной структурой демпфирования [патент на изобретение РФ №2303722 - прототип], содержащее корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, причем усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты, которые связаны с исполнительным серводвигателем, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике, и связанного с датчиком виброускорений.
Недостатком такого типа устройств виброизоляции является большая стоимость системы виброзащиты, которая не всегда оправдана из-за ее сравнительно невысокой эффективности демпфирования.
Технический результат - повышение эффективности демпфирования в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в демпфере фрикционного типа, содержащим корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например, в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии, в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.
На чертеже представлен общий вид предлагаемого демпфера фрикционного типа.
3
3
Демпфер фрикционного типа, установленный на основании 1, корпус, выполненный в виде цилиндра 3 с днищем 2, в котором расположен поршень 13, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним 4 и нижним 5 буртиками и проточкой 6, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал 7, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 9, расположенная между поршнем и днищем 2 корпуса демпфера, причем полость 8 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала. Верхняя поверхность верхнего буртика 4 поршня упирается в упругое кольцо 11, соединенное со стопорным элементом 10, выполненным в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра 3 корпуса демпфера. Стопорный элемент 10 предназначен для фиксации поршня 13 в корпусе демпфера, при этом стопорный элемент 10 через упругое кольцо 11 контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика 4 поршня, удерживая его в исходном состоянии. На поршне 13 закреплена платформа 12 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, используется например, песок, шарики из полиуретана, элементы сетчатой структуры, плотность элементов сетчатой структуры 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.
Возможен вариант, когда в качестве фрикционного материала 7, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.
Демпфер фрикционного типа работает следующим образом.
Днище 2 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 13, закрепляется на основании 1, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта.
При колебаниях вибрирующего объекта (не показан), установленного на платформе 12, обеспечивается пространственная виброзащита основания 1 и защита его от ударов.
Демпфер сухого трения способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 8 между поршнем и днищем 2 корпуса, в которой расположена пружина 9.
Возможен вариант, когда пружина 9, расположенная между поршнем и днищем 2 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня используется спеченный фрикционный материал на основе железа, который содержит, мас. %: медь 5,0-7,0; графит 4,0-5,0; асбест 2,0-3,0; карбид кремния 4,0-6,0; сернокислое железо 5,0-6,0; кобальт 3,0-4,0; фосфорный шлак 3,0-4,0; железо остальное.
Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.