ВИБРОИЗОЛЯТОР
VIBRATION ISOLATOR

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции объектов в любых направлениях.
Известен пружинный виброизолятор по патенту РФ №2282075, содержащий упругий элемент, корпус и демпфер сухого трения, корпус выполнен в виде полой вертикальной стойки, взаимодействующей с Т-образной платформой, упруго связанной с демпфером сухого трения, выполненным в виде втулки, внутренняя поверхность которой через подпружиненные фрикционные элементы взаимодействует с внешней поверхностью стойки, а на ее внешней поверхности закреплена пружина, опирающаяся на основание стойки, причем между взаимодействующими поверхностями втулки и стойки размещен буферный ограничительный элемент, жесткость которого в пять раз выше жесткости пружины.
Недостатками данного изобретения являются большие габариты, зависящие от величины силы тяжести виброизолируемого объекта и определяемые регламентированными соотношениями диаметра пружины к диаметру прутка, из которого выполнена пружина, которые для восприятия вибрационных нагрузок должны быть значительными; сложность конструкций демпфера сухого трения и отсутствие взаимосвязи силы сухого трения с величиной осадки пружины, возможность виброизоляции только в направлении осевой линии виброизолятора.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявленному объекту является комбинированный виброизолятор по патенту РФ №2739826, содержащий основание и подвижную в осевом направлении платформу, упругий элемент, демпфер сухого трения и буферный ограничительный элемент, упругий элемент выполнен в виде дискретно установленных упругодемпфирующих стержней, контактирующих по внешнему периметру с эластомером, выполняющим функцию буферного ограничительного элемента, с образованием демпфера сухого трения в виде кинематической поступательной пары, причем упругодемпфирующие стержни жестко закреплены, а эластомер установлен в основании, подвижная платформа выполнена со штоком, взаимодействующим торцевой поверхностью с верхним торцом эластомера.
Недостатками прототипа являются способность демпфировать только в направлении его осевой линии, а также несущественное влияние упругости упругодемпфирующих стержней на общую демпфирующую характеристику виброизолятора из-за беззазорного размещения ограничительного элемента относительно упругодемпфирующих стержней, вследствие чего при действии даже незначительной осевой силы зона их контакта перемещается к месту закрепления упругодемпфирующих стержней в основании и они практически отключаются от восприятия вибрационных и ударных нагрузок.
Технической проблемой предложенного виброизолятора является создание виброизолятора с достижением следующего технического результата - повышение эффективности виброизоляции объектов как от пространственно направленных, так и однонаправленных вибрационных и ударных нагрузок, универсальность и легкость адаптирования к агрегатам любой массы и динамичности.:
Указанный технический результат достигается тем, что у виброизолятора, содержащего подвижную платформу, основание, дискретно установленные и жестко закрепленные в основании упругодемпфирующие стержни и размещенный внутри них ограничительный элемент из эластомера, согласно изобретению ограничительный элемент выполнен в виде цилиндрического штока, верхний и нижний концы которого жестко зафиксированы, соответственно, в подвижной платформе и в основании, цилиндрический шток размещен внутри упругодемпфирующих стержней с расчетным равномерным по периметру радиальным зазором и выполнен выступающим из них на величину не менее расчетной максимальной осадки под действием веса виброизолируемого агрегата и максимальных ударных и вибрационных нагрузок, а свободные концы упругодемпфирующих стержней охвачены упругим в радиальных направлениях кольцом.
На фигуре приведена схема реализации предложенного виброизолятора.
Виброизолятор содержит подвижную платформу 1, основание 2, упругодемпфирующие стержни 3, дискретно размещенные и жестко закрепленные в основании 2, внутри которых размещен ограничительный элемент из эластомера, выполненный в виде цилиндрического штока 4, верхний конец 5 и нижний конец 6 которого жестко зафиксированы, соответственно, в подвижной платформе 1 и в основании 2, цилиндрический шток 4 размещен внутри упругодемпфирующих стержней 3 с расчетным зазором 7, равномерным по периметру, и выполнен выступающим из них на величину осадки под действием веса агрегата (не показан) и максимальных ударных и вибрационных нагрузок для безударных перемещений подвижной платформы 1 в любых направлениях относительно основания 2. Свободные верхние концы упругодемпфирующих стержней 3 охвачены упругим в радиальных направлениях кольцом 8.
Пространственный виброизолятор работает следующим образом. При монтаже цилиндрический шток 4 из эластомера под действием веса агрегата получает осадку, приобретая бочкообразную форму, в результате чего габаритный диаметр штока 4 увеличивается и начинает контактировать в середине длины с упруго демпфирующими стержнями 3, образуя с ними демпфер сухого трения и одновременно изгибает их, преодолевая реактивный изгибающий момент, соответственно, упругодемпфирующие стержни 3 воздействуют на упругое кольцо 8, охватывающее их свободные концы и выполняющее роль упругой опоры для стержней. После включения виброизолируемого агрегата за счет появления вибрационных и ударных нагрузок зона контакта деформированного штока 4 перемещается относительно упругодемпфирующих стержней 3, то есть демпфер сухого трения включается в процесс виброизоляции совместно с ограничительным элементом - штоком 4 и упруго демпфирующими стержнями 3. В случае возникновения пространственно направленной нагрузки ее составляющая, перпендикулярная оси виброизолятора, сопровождается соответствующим перемещением подвижной платформы 1 относительно основания 2. Ограничительный элемент - шток 4, жестко зафиксированный в них, получает деформацию изгиба, и благодаря упругим свойствам эластомера, вовлекается, как и упругодемпфирующие стержни 3, в процесс гашения составляющей ударных и вибрационных нагрузок и в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора. При этом упругое кольцо 8 воспринимая часть динамической нагрузки от упругодемпфирующих стержней 3, не только выполняет функцию виброгасителя, как дополнительный элемент, но и функцию равномерного распределения нагрузки по всем упруго демпфирующим стержням 3, так как при отсутствии кольца 8 упругодемпфирующие стержни 3, расположенные на полуокружности со стороны выпуклой оси ограничительного элемента - штока 4, не будут участвовать в виброгашении указанной составляющей нагрузки.
Технико-экономическим преимуществом предлагаемого виброизолятора являются небольшие габариты, высокая эффективность рассеивания энергии, достигаемая суммированием взаимосвязанных демпфирующих свойств эластомера, упругих стержней, упругого кольца и демпфера сухого трения, универсальность и легкость адаптирования к агрегатам любой массы и динамичности, а также способность виброизолировать объекты как от пространственно направленных нагрузок, так и от однонаправленных нагрузок.