ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
VIBRATION-INSULATING DEVICE

Изобретение относится к виброизолирующим устройствам и может быть использовано в любой области машиностроения и промышленности в качестве устройства, снижающего уровни вибрации.
Известно виброизолирующее устройство (патент РФ №2506474 «Виброизолятор большой грузоподъемности»), содержащее корпус с фланцем, упругие втулки из проволочного материал,а размещенные в нем с радиальным и осевым натягом, крепежные детали и крышку. В центральном отверстии втулок расположен стяжной винт, имеющий резьбовые концы, в которых выполнены отверстия под шплинты. Корпус устройства имеет форму цилиндра и выступает с обеих сторон его основания на высоту втулки в свободном положении.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции и настройка параметров упругогистерезисных петель виброизолирующего устройства.
Кроме того, известно виброизолирующее устройство (патент РФ №1113604 «Компенсатор жесткости»), содержащее компенсатор жесткости и включенный параллельно основнанию упругий элемент, установленные между виброизолируемым объектом и основанием. Компенсатор жесткости представлен в виде якоря, выполненного по типу тела вращения, жестко закрепленного посредством штока на основании, и взаимодействующего с ним магнита, выполненного в виде сферы и закрепленного в направляющих на основании. Направляющие дают магниту возможность перемещения с трением в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Якорь размещен внутри магнита с зазором.
Однако указанное устройство обладает недостатками: значительные массогабаритные показатели компенсатора жесткости за счет выполнения якоря в виде сферы и шарообразного магнита, сложность конструкции и сборки направляющих, обеспечивающих перемещение компенсатора жесткости в трех взаимно перпендикулярных направлениях; низкие виброизолирующие свойства за счет значительных сил трения в конструкции при работе виброизолирующего устройства.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение массогабаритных показателей, упрощение конструкции и сборки направляющих компенсатора жесткости, улучшение виброизолирующих свойств виброизолирующего устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в известное виброизолирующее устройство, содержащее вибрирующее и защищаемое основания, шток, основной упругий элемент, закрепленный между указанными основаниями и компенсатор жесткости, установленный параллельно основному упругому элементу, дополнительно введен направляющий блок, содержащий крестовину с фиксирующими отверстиями и протянутый через них тросовый упругий элемент, жестко связанный со штоком компенсатора жесткости, который выполнен в виде магнитного якоря в форме конуса с шестью гранями с углом наклона до 90° и круглых дисков, каждый из которых состоит из чередующихся немагнитных прокладок и секторов неодимовых магнитов, выполненных с углом 60°, имеющих рабочие грани, параллельные граням магнитного якоря, расположенные на расстоянии, не превышающем амплитуду колебаний вибрации, при этом магнитный якорь жестко связан с защищаемым основанием через шток, а диски жестко закреплены на вибрирующем основании.
На фиг. 1 приведена кинематическая схема виброизолирующего устройства. На фиг. 2 представлена схема расположения неодимовых магнитов компенсатора жесткости. На фиг. 3 показана схема направляющего блока. На фиг. 4 представлена конструкция якоря компенсатора. На фиг. 5 приведен внешний вид неодимового компенсатора жесткости.
Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит: основной упругий элемент 3 и включенный параллельно ему неодимовый компенсатор жесткости (фиг. 5), представляющий собой магнитный якорь 7, выполненный в виде конуса с шестью гранями при угле наклона α до 90° (фиг. 4), определяющем жесткость самого компенсатора в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений. Магнитный якорь 7 жестко связан с защищаемым основанием 1 через шток 8. Также компенсатор жесткости включает в себя два диска 5 и 6 из неодимовых магнитов, имеющих рабочие грани, параллельные граням магнитного якоря 7, расположенные на расстоянии b, не превышающем амплитуду колебаний вибрации, и жестко закрепленные на вибрирующем основании 2 через корпус 10 на заданном расстоянии. Каждый из дисков 5 и 6 выполнен круглой формы и состоит из чередующихся немагнитных прокладок 9 (фиг. 2) и секторов неодимовых магнитов, выполненных с углом 60°. Устройство имеет направляющий блок (фиг. 3), содержащий крестовину 11 с фиксирующими отверстиями и протянутый через них (1-1) тросовый упругий элемент 4, жестко связанный со штоком 8 компенсатора жесткости относительно трех взаимно перпендикулярных направлений.
Устройство работает следующим образом (фиг. 1, 2, 3, 4, 5).
Виброизолирующее устройство является основным несущим и исполнительным элементом системы виброзащиты и устанавливается между вибрирующим основанием 2 и защищаемым основанием 1.
При неизменных по величине пространственных вибрационных колебаний, действующих между защищаемым основанием 1 и вибрирующим основанием 2, суммарная тяговая характеристика неодимового компенсатора жесткости относительно каждого из трех взаимно перпендикулярных направлений имеет по абсолютный величине такой же наклон, что и силовая характеристика основного упругого элемента 3 по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Несущим элементом виброизолятора является основной упругий элемент 3. Диски с неодимовыми магнитами 5 и 6 устанавливают относительно всех трех взаимно перпендикулярных направлений. На одинаковом расстоянии (точно посередине) между дисками 5 и 6 расположен магнитный якорь 7 при соблюдении соответствующих усилий трех взаимно перпендикулярных направлений. Форма магнитного якоря 7 в виде двойного конуса и параллельная установка дисков с неодимовыми магнитами 5 и 6 позволяет достичь улучшения виброизолирующих свойств виброизолирующего устройства и исключить вибрационные колебания относительно трех взаимно перпендикулярных направлений пространственных колебаний.
На каждом из дисков 5 и 6 расположены попарно неодимовые магниты, включенные встречно, по каждому из трех взаимно перпендикулярных направлений (фиг. 5). Неодимовые магниты имеют малые массогабаритные показатели, при этом обладают значительной тяговой силой, что позволяет существенно снизить массогабаритные показатели предлагаемого устройства. Поскольку неодимовый компенсатор жесткости имеет падающую силовую характеристику относительно каждой из трех взаимно перпендикулярных направлений, суммарная силовая характеристика виброизолятора в пределах размаха колебаний горизонтальна по каждому из направлений, что исключает передачу на защищаемое основание пространственных колебаний вибрирующего основания.
Устройство имеет направляющий блок (фиг. 3), содержащий крестовину 11 с фиксирующими отверстиями и протянутый через них (1-1) тросовый упругий элемент 4, жестко связанный со штоком 8 компенсатора жесткости, обеспечивающей свободный ход магнитного якоря 7 относительно трех взаимно перпендикулярных направлений. Направляющий блок прост в конструкции и сборке, что позволяет упростить конструкцию устройства в целом и значительно снизить силы трения при работе виброизолирующего устройства.
При пространственных колебаниях изменяется относительное положение вибрирующего основания 2 и защищаемого основания 1 относительно трех взаимно перпендикулярных направлений, что приводит к деформации основного упругого элемента 3 и перемещению штока 8, а также и магнитно трех взаимно перпендикулярных направлений, что приводит к деформации основного упругого элемента 3 и перемещению штока 8, а также и магнитного якоря 7 компенсатора жесткости в одном (или двух, или трех) направлениях в пределах расстояния b от дисков с неодимовыми магнитами 5 или 6. При движении магнитного якоря 7 направляющий блок устройства, выполненный в виде тросового упругого элемента 11 и крестовины 4, фиксирует новое положение компенсатора при той же жесткости компенсатора, при этом исключает перекосы и залипание магнитного якоря в любом из направлений. Следовательно, при новом положении защищаемого основания 1 и вибрирующего основания 2 наклон тяговой характеристики компенсатора жесткости остается неизменным, что обеспечивает нулевую жесткость всего виброизолятора и, следовательно, исключает пространственные колебания.
В результате, предлагаемое виброизолирующее устройство с неодимовым компенсатором жесткости обладает малыми массогабаритными показателями по сравнению с устройством - прототипом. Улучшение виброизолирующих свойств осуществляется за счет того, что принимаемая масса защищаемого основания существенно выше, при том, что массогабаритные показатели предлагаемого устройства ниже. Также в предлагаемом устройстве упрощена конструкция, контролирующая положение по трем взаимно перпендикулярным направлениям, что упрощает процесс сборки и снижает силы трения при работе виброизолирующего устройства. Предлагаемое устройство обеспечивает нулевую жесткость при пространственных колебаниях, обеспечивая пространственную виброизоляцию защищаемого основания.
Опытная эксплуатация предлагаемого устройства показала улучшение виброизолирующих свойств по средствам упрощения конструкции и сборки направляющих компенсатора жесткости, значительное снижение сил трения при работе виброизолирующего устройства и уменьшение массогабаритных показателей виброизолятора.