ВИБРОИЗОЛЯТОР БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ
VIBRATION ISOLATOR OF LARGE CARRYING CAPACITY

Изобретение относится к виброизолирующим цельнометаллическим устройствам средней и большой грузоподъемности, способным работать в агрессивной среде, в вакууме, в условиях радиации и повышенной температуре (до 450°С).
Известен виброизолятор большой грузоподъемности (см. Котов А.С. Расчет упругодемпфирующих характеристик виброизоляторов из материала МР // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Самара - 2007), содержащий корпус, две конические упругие втулки из проволочного нетканого материала MP («Металлорезины»), крышку, центральную втулку, стяжной винт с буртиком и крепежные детали-шайбы, прорезные гайки и шплинты.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор большой грузоподъемности с коническими втулками по патенту РФ №2516920, содержащий корпус, две конические упругие втулки из проволочного нетканого материала MP («Металлорезины»), крышку, центральную втулку, стяжной винт с буртиком и крепежные детали-шайбы, прорезные гайки и шплинты (прототип).
Недостатком известного виброизолятора является сравнительно невысокая эффективность демпфирования на низких и средних частотах в резонансных режимах работы.
Технический результат - повышение эффективности демпфирования на низких и средних частотах в резонансных режимах работы.
Это достигается тем, что в виброизоляторе большой грузоподъемности, содержащем корпус, две конические упругие втулки из проволочного нетканого материала, металлорезины, крышку, центральную втулку, стяжной винт с буртиком и крепежные детали: шайбы, прорезные гайки и шплинты, причем на корпусе, крышке и фланце центральной втулки выполнены небольшие концентрические буртики, по которым центрируются конические втулки из металлорезины и в них создан радиальный натяг, а осевой натяг во втулках из металлорезины создан затяжкой нижней прорезной гайки до упора крышки в буртик стяжного винта и торца центральной втулки в крышку, и корпус виброизолятора имеет фланец, которым виброизолятор крепится к основанию, а виброизолируемый объект ставится на крышку и закрепляется шайбой, второй прорезной гайкой и шплинтом, в свободном состоянии конических втулок из металлорезины наружный диаметр их равен внутреннему диаметру центрирующих буртиков корпуса, крышки и фланца центральной втулки, а диаметр их центрального отверстия равен наружному диаметру внутренних центрирующих буртиков крышки и фланца центральной втулки, а угол конуса конических втулок из металлорезины в этом состоянии определяется заданным соотношением, между фланцем центральной втулки и нижней прорезной гайкой стяжного винта установлен упругодемпфирующий элемент, выполненный в виде пружины, содержащей 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, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %:
смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных
смол в соотношении 1:(0,2-1,0)
28÷34
волокнистый минеральный наполнитель, содержащий
стеклоровинг или смесь стеклоровинга и
базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0)
12÷49
графит
7÷18
модификатор трения, содержащий технический углерод
в виде смеси с каолином и диоксидом кремния
7÷15
баритовый концентрат
20÷35
тальк
1,5÷3,0
На фиг. 1 изображен продольный разрез виброизолятора, на фиг. 2 - вид сверху виброизолятора, на фиг.3 изображен продольный разрез виброизолятора с упругими втулками из MP в свободном состоянии, на фиг. 4 представлен общий вид упругодемпфирующего элемента 19, установленного между фланцем 10 центральной втулки 4 и нижней прорезной гайкой 20 стяжного винта 5.
Виброизолятор большой грузоподъемности (см. фиг. 1 и 2) содержит корпус 1, две конические упругие втулки 2 из проволочного нетканого материала MP, крышку 3, центральную втулку 4, стяжной винт 5 с буртиком 6 и крепежные детали: шайбы 7, прорезные гайки 8 и шплинты 9. На корпусе 1, крышке 3 и фланце 10 центральной втулки 4 выполнены небольшие концентрические буртики 11, по которым центрируются конические втулки из MP. Стяжной винт 2 по буртику 6 центрируется в крышке 3, которая, в свою очередь, центрируется по центральной втулке 4. По контактным поверхностям конических втулок 2 созданы радиальный и осевой натяг затяжкой нижней прорезной гайки 8 до упора крышки 3 в буртик 6 стяжного винта 5 и торца 12 центральной втулки 4 в крышку 3. Корпус 1 виброизолятора имеет фланец 13, которым виброизолятор крепится к основанию 14 винтами 15, шайбами 16, упругими шайбами 17. Виброизолируемый объект 18 ставится на крышку 3 и закрепляется шайбой 7, второй прорезной гайкой 8 и шплинтом 9.
В свободном состоянии конических втулок 2 из MP (см. фиг. 3) наружный диаметр их равен внутреннему диаметру центрирующих буртиков 11 корпуса 1 и крышек 3, а диаметр их центрального отверстия равен наружному диаметру внутренних центрирующих буртиков 11 крышек 3. Угол конуса конических втулок 2 из MP в этом состоянии определяется в радианах из заданного соотношения.
Виброизолятор большой грузоподъемности работает следующим образом.
Высота центрирующих буртиков 11 выбрана такой, чтобы непосредственно перед созданием натягов по контактным поверхностям конических втулок 2 из MP, в их свободном состоянии, обеспечивалось их центрирование по буртикам. Выполнение этого условия исключает возможность смятия краев втулок при создании в них натягов. Втулки из MP, используемые в большегрузных виброизоляторах, приводят к снижению упругофрикционных характеристик виброизоляторов и повышению эффективности системы виброизоляции в целом.
Возможен вариант, когда между фланцем 10 центральной втулки 4 и нижней прорезной гайкой 20 стяжного винта 5 установлен упругодемпфирующий элемент 19, выполненный в виде пружины со встроенным демпфером (фиг. 4), которая содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 23 и 24 со встречно направленными концами 26 и 25 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 21 и 22 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 23 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 24 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 26 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 25, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 22, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).
В полости второй части 24 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 23 пружины, зазоры 27 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 23 и 24 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 27 сегментного профиля контактирующих частей 23 и 24 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 25 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 27 сегментного профиля контактирующих частей 23 и 24 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 23 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 28 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».
Зазоры, в первой части 23 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 28 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %:
смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных
смол в соотношении 1:(0,2-1,0)
28÷34
волокнистый минеральный наполнитель, содержащий
стеклоровинг или смесь стеклоровинга и
базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0)
12÷19
графит
7÷18
модификатор трения, содержащий технический углерод
в виде смеси с каолином и диоксидом кремния
7÷15
баритовый концентрат
20÷35
тальк
1,5÷3,0
Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 21 и 22 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.