Виброизолятор

Полезная модель относится к области виброзащиты объектов, подвергающихся внешним воздействиям.
Известен виброизолятор, содержащий первую и вторую опорные пластины, между которыми установлены соосно первая и вторая витые конические пружины одна на встречу другой большими основаниями и снабжены демпфером, при этом первая пружина закреплена своими основаниями в полости соосного с ней стального сильфона, соединенного жесткими торцами с первой опорной пластиной и большим основанием второй пружины, а демпфер выполнен в виде двух постоянных магнитов, один из которых установлен на верхней опорной пластине в зоне крепления первой пружины, а второй - на нижней опорной пластине в зоне крепления второй пружины, при этом полость стального сильфона частично заполнена ферромагнитным материалом в виде ферромагнитного порошка [1]. Данный виброизолятор нашел широкое распространение в приборостроении для уменьшения виброперемещений, однако ему свойственны и недостатки, среди которых основными являются: ослабленное магнитное поле, поскольку постоянные магниты разделены, сравнительно низкая устойчивость из-за того, что закреплены меньшие основания обеих пружин, малый диапазон демпфирования из-за открытости конструкции виброизолятора, что приводит к запылению его элементов и влиянию внешних температурных полей, сравнительно низкое намагничивающие свойство ферромагнитного порошка, что сужает диапазон демпфирования.
Техническим результатом полезной модели является - уменьшение влияния вибрации на объект.
Требуемый технический результат достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем верхнюю и нижнюю пластины, первую и вторую витые конические пружины, установленные соосно, стальной сильфон, соосный указанным пружинам, часть полости которого заполнена ферромагнитным материалом и демпфер, выполненный из постоянных магнитов, при этом названные пружины своими большими основаниями прикреплены к соответствующим верхней и нижней пластинам, стальной сильфон выполнен сплошным в форме тороида и своими основаниями припаян к верхней и нижней пластинам, демпфер выполнен в виде тороидальной пластины, установленной между меньшими основаниями витых конических пружин, нижняя пластина снабжена внутренним кольцом, выполненным заподлицо с нижней пластиной, высота которого доходит до второго от меньшего основания витка первой пружины, при этом в центре внутреннего кольца закреплен направляющий стержень, на который насажена тороидальная пластина демпфера, причем между поверхностью тороидальной пластины демпфера и внутренней поверхностью внутреннего кольца распределен ферромагнитный материал в виде магнитной жидкости, при этом высота направляющего стержня равна высоте внутреннего кольца.
На фиг. 1 показано сечение виброизолятора в статическом режиме. На фиг. 2 представлен разрез устройства при действии вибрации.
Виброизолятор содержит верхнюю пластину 1 и нижнюю пластину 2, первую витую коническую пружину 3 и вторую витую коническую пружину 4, которые установлены соосно, стальной сильфон 5, соосный указанным пружинам 3, 4, часть полости которого заполнена ферромагнитным материалом и демпфер, выполненный из постоянных магнитов, при этом названные пружины 3, 4 своими большими основаниями прикреплены к соответствующим верхней и нижней пластинам 1, 2, причем стальной сильфон 5 выполнен сплошным в форме тороида и своими основаниями припаян к верхней и нижней пластинам 1, 2, демпфер выполнен в виде тороидальной пластины 6, установленной между меньшими основаниями витых конических пружин 3, 4, нижняя пластина 2 снабжена внутренним кольцом 7, выполненным заподлицо с нижней пластиной 2, высота которого доходит до второго от меньшего основания витка первой пружины 3, при этом в центре внутреннего кольца 7 закреплен направляющий стержень 8, на который насажена тороидальная пластина 6 демпфера, причем между поверхностью тороидальной пластины 6 демпфера и внутренней поверхностью внутреннего кольца 7 распределен ферромагнитный материал в виде магнитной жидкости 9, при этом высота направляющего стержня 8 равна высоте внутреннего кольца 7.
Работа предлагаемого виброизолятора осуществляется следующим образом.
При колебаниях виброизолятора энергия воздействия будет восприниматься упругими элементами - пружинами 3 и 4, а ее диссипация осуществляться магнитной жидкостью 9 в зазоре между тороидальной пластиной 6 и внутренней поверхностью кольца 7. Демпфер, выполненный в виде тороидальной пластины 6, создает магнитный поток, при этом магнитная жидкость 9 намагничивается, ее вязкость увеличивается, а сама жидкость 9 будет втягиваться в область максимальной индукции, заполняя зазор между тороидальной пластиной 6 и внутренней поверхностью кольца 7, создавая из ферромагнитных частиц цепочки вдоль силовых линий магнитного поля, образуя магнитожидкостное уплотнение. Быстродействие виброизолятора при этом возрастает, поскольку при вибрационном воздействии и упругий элемент - пружины, и демпфирование механических колебаний будут осуществляться без задержки во времени за счет нахождения магнитной жидкости в состоянии магнитного насыщения. Витки пружин выполнены с шагом, обеспечивающим взаимное свободное вхождение с зазором каждого последующего витка в предыдущий (фиг. 2). Механическая энергия колебаний будет расходоваться на преодоление сил сопротивления скольжению магнитожидкостного уплотнения относительно стенки кольца 7 и сил сцепления ферромагнитных частиц в цепочках за счет осуществления непрерывного процесса разрыва и образования магнитных цепочек из ферромагнитных частиц жидкости 9. Наличие осевого направляющего стержня 8 позволит обеспечить необходимую фиксированную величину зазора между тороидальной пластиной 6 и внутренней поверхностью кольца 7, а предварительный подбор значения зазора позволяет обеспечить оптимальные условия гашения колебаний, в зависимости от конкретных условий нагрузки, по сути, управляя величиной демпфирующей характеристики. Применение в конструкции сильфона 5 позволяет выполнить систему герметичной, тем самым обеспечить стабильные реологические характеристики магнитной жидкости 9. Все элементы виброизолятора серийно выпускаются отечественной промышленностью, и технология изготовления их отработана.
Источники, принятые во внимание
1. Пат. 2264569РФ. Виброизолятор / Д.М.Белый // Бюл. - 2005. - №32.