ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ РЕССОРНЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР
SPATIAL SPRING VIBRATORY INSULATOR

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пространственный рессорный виброизолятор, содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы по патенту РФ №2276295, F16F 7/08 (прототип).
Недостатком работы известного устройства является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции из-за сравнительно большой жесткости рессор и отсутствия демпфирования.
Технически достижимый результат - повышение эффективности пространственной виброизоляции за счет введения в систему демпфирования.
3
3
Это достигается тем, что в пространственном рессорном виброизоляторе, содержащим основание, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, при этом перпендикулярного основанию жестко закреплен стержень с резьбовым концом, на котором установлено П-образное основание, фиксирующее упругий элемент рессорного типа посредством упругих элементов, расположенных в пазах П-образного основания посредством крышки и цилиндрической упругой шайбы, надетой на стержень, причем упругие элементы, фиксирующие упругий элемент рессорного типа выполнены с жесткостью, большей жесткости упругого элемента рессорного типа, цилиндрическая упругая шайба выполнена в виде демпфирующего сетчатого пакета и содержит упругую втулку с центральным отверстием, которая расположена в центральной части пакета, и жестко связана с центральной пластиной, разделяющей демпфирующий сетчатый пакет на две идентичные части, расположенные оппозитно друг другу: соответственно верхний и нижний сетчатые упругие элементы, плотность сетчатой структуры каждого упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см÷ 2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм ÷ 0,15 мм, плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента, при этом упругие сетчатые элементы выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, полиуретаном, причем на центральной пластине закреплены опорные кольца, при этом верхний сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой сетчатого пакета, а нижний сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой пакета.
На фиг. 1 изображен общий вид пространственного рессорного виброизолятора, на фиг. 2 - разрез А-А опорного узла, на фиг. 3 - разрез Б-Б опорного узла, на фиг. 4 - схема цилиндрической упругой шайбы 6, которая надета на стержень 4, на фиг. 5, 6 - схема упругодемпфирующей пластины 10, посредством которой виброизолируемый объект 1 крепится на свободном конце рессорного упругого элемента 2.
Пространственный рессорный виброизолятор содержит стержень 4, жестко закрепленный перпендикулярно основанию, выполненный с резьбовым концом. На стержень 4 устанавливается П-образное основание 3, фиксирующее упругий элемент 2 рессорного типа посредством упругих элементов 9, расположенных в пазах П-образного основания 3 посредством крышки 5. Цилиндрическая упругая шайба 6 надета на стержень 4. Виброизолируемый объект 1 крепится на свободном конце рессорного упругого элемента 2. Фиксация крышки 5 осуществляется посредством гайки 8, взаимодействующей с резьбовым концом стержня 4. Упругие элементы 9, фиксирующие упругий элемент 2 рессорного типа, и цилиндрическая упругая шайба 6 выполнены с жесткостью, большей жесткости упругого элемента рессорного типа.
Цилиндрическая упругая шайба 6 выполнена в виде демпфирующего сетчатого пакета и содержит упругую втулку 11 с центральным отверстием 25, которая расположена в центральной части пакета и жестко связана с центральной пластиной 22, разделяющей демпфирующий сетчатый пакет на две идентичные части, расположенные оппозитно друг другу: соответственно верхний 17 и нижний 18 сетчатые упругие элементы.
На центральной пластине 22 закреплены опорные кольца 21 и 19, при этом верхний 17 сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой 15 сетчатого пакета, а нижний 18 сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой 23 пакета.
При этом в верхнем сетчатом упругом элементе 17, в его центре, осесимметрично упругой втулке 11 расположен верхний демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней гильзы 14, жестко соединенной с крышкой 15, и нижней гильзы 13, жестко соединенной с центральной пластиной 22, при этом гильзы 13 и 14 соединены с натягом, образуя пару трения, а упругая втулка 11 размещена в них коаксиально и с зазором.
В нижнем сетчатом упругом элементе 18, в его центре, осесимметрично упругой втулке 11 расположен нижний демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней гильзы 24, жестко соединенной с нижней нажимной шайбой 23, и верхней гильзы 20, жестко соединенной с центральной пластиной 22, при этом гильзы 20 и 24 соединены с натягом, образуя пару трения, а упругая втулка 11 размещена в них коаксиально и с зазором 12.
3
3
Плотность сетчатой структуры каждого упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см…2,0 г/см, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.
Упругие сетчатые элементы 17 и 18 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Демпфирующий сетчатый пакет работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), упругие сетчатые элементы 17 и 18 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
Пространственный рессорный виброизолятор работает следующим образом.
При вынужденных колебаниях виброизолируемого объекта 1 возникает динамическая реакция, которая гасится упругим элементом 2 рессорного типа, который одновременно является направляющим устройством при вертикальных перемещениях объекта 1. Горизонтальная составляющая, возникающая при работе плоской рессоры, компенсируется в опорном узле за счет упругих элементов 9 и цилиндрической шайбы 6, обеспечивающих пространственную виброизоляцию на высоких частотах. Предварительный натяг упругих элементов 6 и 9 создается гайкой 8, расположенной на резьбовом конце стержня 4.
Возможен вариант, когда виброизолируемый объект 1 крепится на свободном конце рессорного упругого элемента 2, посредством жестко соединенной с ним, например посредством резьбового соединения, упругодемпфирующей пластины 10.
Упругодемпфирующая пластина 10 (фиг. 5) выполнена из эластомера в виде чередующихся выступов 28 и впадин 26 относительно центральной пластины 27 в шахматном порядке, причем выступы с одной стороны пластины 27 размещены над впадиной с другой стороны центральной пластины 27. Форма выступов и впадин может быть как многоугольной, например прямоугольной, квадратной, трапецеидальной, так и описываемой кривыми второго порядка, например в виде окружности, эллипса, гиперболы, параболы, так и в виде их комбинации.
Возможен вариант, когда упругодемпфирующая пластина 10 (фиг. 6) выполнена в виде пакета, по крайней мере двух, упругих пластин 32 и 33, разделенных промежуточным элементом 29, расположенными между жесткой верхней пластиной 30 и основанием 31 объекта защиты.
Упругодемпфирующая пластина 10 работает следующим образом.
При колебаниях объекта защиты, установленного на виброизоляторе, соединенном с пластиной 10, упругий элемент из эластомера, в виде чередующихся выступов 28 и впадин 26, относительно центральной пластины 27, или пакет упругих элементов 32 и 33 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий.