ВИБРОИЗОЛЯТОР С ТАРЕЛЬЧАТЫМИ ПРУЖИНАМИ
VIBRATION ISOLATOR WITH BELLEVILLE SPRINGS

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе ткацких станков.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2293229, F16F 15/06, содержащий упругий элемент, один торец которого опирается на корпус, а другой взаимодействует с маятниковым механизмом, выполненным в виде шарнирного подвеса.
Недостатком известного устройства является сложность шарнирного элемента и недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме и упрощение конструкции и монтажа.
Это достигается тем, что в виброизоляторе с тарельчатыми пружинами, содержащем основание, на котором закреплен упругий элемент, выполненный в виде пакета последовательно соединенных блоков тарельчатых пружин, и маятниковый подвес с установленной на нем платформой для виброизолируемого объекта, маятниковый подвес состоит из стакана, закрепленного нижней частью на основании, осесимметрично пакету тарельчатых пружин, при этом верхняя часть стакана соединена по скользящей посадке с демпфирующей плитой, опирающейся на пакет тарельчатых пружин, а на демпфирующей плите установлена шайба с центральной конической поверхностью, контактирующей со сферическим профилем резьбовой втулки, контактирующей с резьбовой частью штока маятникового подвеса, при этом между днищем стакана и нижним торцем цилиндрической части штока маятникового подвеса установлен упругодемпфирующий элемент, а на верхней, плоской поверхности резьбовой втулки закреплена платформа для виброизолируемого объекта.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез предлагаемого виброизолятора, на фиг. 2 - схема варианта упругодемпфирующего элемента 4, установленного между днищем стакана 2 и нижним торцем цилиндрической части штока 3 маятникового подвеса.
Виброизолятор с тарельчатыми пружинами содержит основание 1, на котором закреплен упругий элемент, выполненный в виде пакета последовательно соединенных блоков тарельчатых пружин, и маятниковый подвес с установленной на нем платформой 8 для виброизолируемого объекта (на чертеже не показан). Маятниковый подвес состоит из стакана 2, закрепленного нижней частью на основании 1, осесимметрично пакету тарельчатых пружин. Верхняя часть стакана 2 соединена по скользящей посадке с демпфирующей плитой 11, опирающейся на пакет тарельчатых пружин. На демпфирующей плите 11 установлена шайба 9 с центральной конической поверхностью 10, контактирующей со сферическим профилем резьбовой втулки 7, контактирующей с резьбовой частью 6 штока 3 маятникового подвеса. Между днищем стакана 2 и нижним торцем цилиндрической части штока 3 маятникового подвеса установлен упругодемпфирующий элемент 4. На верхней, плоской поверхности резьбовой втулки 7 закреплена платформа 8 для виброизолируемого объекта.
Каждый блок тарельчатых пружин выполнен в виде двух тарельчатых пружин: верхней 13 и нижней 14, соединенных по внешнему диаметру с помощью внешнего кольца 15 Т-образного профиля, а по внутреннему диаметру - с помощью кольца 12 Т-образного профиля, внутренняя поверхность которого взаимодействует с внешней поверхностью стакана 2.
Для соединения блоков тарельчатых пружин в пакет используются по крайней мере два упругофиксирующих элемента тросового типа, стягивающих демпфирующую плиту 11 с основанием 1 посредством сережек 16, 17, 18, 19 и троса 20. После транспортировки и установки на платформу 8 для виброизолируемого объекта упругофиксирующие элементы могут быть разблокированы, то есть трос 20 вынут из сережек 16, 17, 18, 19.
Возможен вариант выполнения упругодемпфирующего элемента 4 (фиг. 2), установленного между днищем стакана 2 и нижним торцем цилиндрической части штока 3 маятникового подвеса в виде вибродемпфирующей пружины, которая содержит корпус 21, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка 23, а в зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент 22, например, из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 21, дополнительной упругой стальной трубки 23 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 22 и 24, а их оси совпадает с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 21 расположен винтовой упругий стержень 25, который может быть выполнен также как корпус и дополнительные упругие стальные трубки полым, как показано на чертежах, либо сплошным (не показано). Фрикционные элементы 22 и 24 могут быть выполнены трубчатыми, как показано на чертежах, при этом иметь либо сплошную структуру, например, из полиэтилена, как элемент 24, либо комбинированную, как элемент 22, например, из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (не показано).
Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 25 выполнен в виде винтовой пружины с шагом, меньшим на 5÷10% шага винтовой линии корпуса 21, для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 22 и 24.
Вибродемпфирующая пружина 4 работает следующим образом.
При малых амплитудах колебаний, когда большое затухание нежелательно, рассеиваемая энергия за счет сухого трения между стальной трубкой и фрикционным элементом будет невелика. При больших амплитудах колебаний, особенно при резонансах, демпфирование увеличивается из-за относительного перемещения стальных трубок и фрикционного элемента. Во время длительной работы пружинного амортизатора с большими амплитудами затухание возрастает, так как фрикционный элемент при повышении температуры расширяется в замкнутом объеме в несколько раз больше, чем сталь, увеличивая тем самым давление на стенки стальных трубок, в результате чего возрастает сухое трение и колебания быстро прекращаются.
Виброизолятор с тарельчатыми пружинами работает следующим образом.
Возможен вариант, когда упругофиксирующие элементы тросового типа выполняют свои функции не только при транспортировке, но и при работе виброизолятора служат дополнительным демпфирующим элементом при повышенной динамической нагрузке обратного хода пакета тарельчатых пружин (в плоскости чертежа - при движении платформы 8 вверх).
При колебаниях виброизолируемого объекта, закрепленного на платформе 8, пакет тарельчатых пружин воспринимает вертикальные вибрационные нагрузки. Горизонтальные нагрузки воспринимаются маятниковым подвесом. За счет выполнения маятникового подвеса со сферическим профилем обеспечивается дополнительная пространственная виброизоляция защищаемого оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем координатным осям x, у, z и поворотные вокруг этих осей).
Предложенная конструкция виброизолятора с тарельчатыми пружинами и маятниковым подвесом является простой в изготовлении, сборке, обслуживании, ремонтопригодной, а также обладает повышенными виброизолирующими свойствами за счет наличия диссипации энергии, возникающей в паре трения: тарельчатая пружина - кольца Т-образного профиля.