ВИБРОИЗОЛЯТОР ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
VIBRATION ABSORBER FOR PROCESS EQUIPMENT

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе ткацких станков.
Известно применение пружинных упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3, 4]. Расчеты показывают высокую эффективность пружинных упругих элементов в системах виброизоляции, при этом испытания в реальных фабричных условиях подтверждают их эффективность при высокой надежности и простоте обслуживания.
Однако для снижения низкочастотных колебаний требуется существенная высота пружин.
Известно применение пружинных виброизоляторов [5, 6] с маятниковым подвесом, в которых используется система виброизоляции подвесного типа с пружинным упругим элементом.
Недостатком такого типа виброизоляторов с маятниковым подвесом является их большой габарит по высоте, так как они относятся к категории подвесных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте не ограничены, а для опорных систем виброзащиты требуются сравнительно небольшие габариты по высоте.
Известен пружинный виброизолятор с маятниковым подвесом [7], содержащий винтовую цилиндрическую пружину, нижний торец которой опирается на верхний фланец корпуса и взаимодействующую с маятниковым механизмом, который выполнен в виде резьбового стержня с гайками на концах и опорными шайбами, опирающимися на резиновые упругие элементы, выполняющие функции упругого шарнира, причем верхний резиновый упругий элемент расположен между верхним фланцем пружины и опорной шайбой, а нижний - между опорной шайбой и плитой, на которой крепится виброизолируемое оборудование.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор для технологического оборудования по патенту РФ №2279583 [8] (прототип), содержащий корпус и упругий элемент, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма и состоит из горизонтальных рычагов, одни концы которых жестко связаны с крышками, опирающимися на упругие элементы, а другие посредством шарниров соединены с вертикальными тягами, которые в свою очередь связаны посредством шарниров с горизонтальной планкой, на которую установлено технологическое оборудование.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в виброизоляторе для технологического оборудования, содержащем корпус и упругий элемент, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма и состоит из горизонтальных рычагов, одни концы которых жестко связаны с крышками, опирающимися на упругие элементы, а другие посредством шарниров соединены с вертикальными тягами, которые в свою очередь связаны посредством шарниров с горизонтальной платформой, на которую установлено технологическое оборудование, а в качестве упругих элементов использована пружина со встроенным демпфером, содержащая цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана.
На фиг.1 представлен фронтальный разрез виброизолятора для технологического оборудования, на фиг.2 - пружина со встроенным демпфером, продольный разрез.
Виброизолятор для технологического оборудования содержит корпус 11 и упругие элементы 13, взаимодействующие с объектом и фиксируемые стержнями 14.
Корпус выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма и состоит из горизонтальных рычагов 10 и 11, одни концы которых жестко связаны с крышками 12, опирающимися на упругие элементы 13, а другие посредством шарниров 6 и 7 соединены с вертикальными тягами 8 и 9, которые в свою очередь связаны посредством шарниров 4 и 5 с горизонтальной платформой 3, на которую установлено технологическое оборудование 2.
Виброизолятор для технологического оборудования работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта упругие элементы 13 воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий. Горизонтальные колебания гасятся за счет шарнирно-рычажного механизма корпуса.
В качестве упругих элементов 13 использована пружина со встроенным демпфером, содержащая цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 17 и 18 со встречно направленными концами 20 и 19 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 15 и 16 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 17 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 18 пружины выполнена полой, например, круглого сечения, при этом встречно направленный конец 20 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 19, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 16, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 18 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 3 пружины, зазоры 21 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 17 и 18 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 21 сегментного профиля контактирующих частей 17 и 18 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 19 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 21 сегментного профиля контактирующих частей 17 и 18 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень - цилиндр».
Первую часть 17 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 22 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».
Виброизолятор для технологического оборудования работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта упругие резиновые элементы 13 воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий. Горизонтальные колебания гасятся за счет шарнирно-рычажного механизма корпуса.
Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 15 и 16 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х, y, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.
Источники библиографии, цитируемые при патентном поиске
1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с.: стр.120, рис.5.6; стр.287, рис.П.Y.15.
2. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево». 2003. - 191 с.: стр.59, рис.3.1; стр.61, рис.3.4а; рис.3.5.
3. Кочетов О.С. Виброизоляторы типа «ВСК-1» для ткацких станков // Текстильная промышленность. - 2000, №5. С.19…20.
4. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр.32-37.
5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Пружинный виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279589. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.
6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Виброизолирующая система // Патент на изобретение №2279586. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений.
7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2269699. Опубликовано 10.02.06. Бюллетень изобретений №4.
8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Резиновый виброизолятор для технологического оборудования // Патент на изобретение №2279583. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.