РАВНОЧАСТОТНЫЙ ПАКЕТ РЕССОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОЧЕТОВА
KOCHETOV EQUIFREQUENTIAL PACKAGE OF CUSHION ELEMENTS

Виброизолятор относится к средствам защиты человека-оператора от вредного влияния вибрации и может быть использован в различного рода машинах и механизмах, в частности в станкостроительной промышленности, текстильной и легкой промышленности, сельском хозяйстве, в приборостроении, в транспортном машиностроении.
Известно применение рессорных упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3, 4]. Расчеты показывают высокую эффективность этих 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 существенный динамический ход рессорных упругих элементов, что трудно осуществить при сохранении габаритов виброизолирующих систем.
Известно применение рессорных виброизоляторов [5, 6], содержащих основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, на одном из концов основания жестко закреплен опорный узел, состоящий из верхней и нижней пластин, жестко крепящих между собой конец рессоры, на свободном конце которой устанавливается фиксирующий элемент с двумя листовыми арочными упругими элементами, а между основанием и рессорой размещен дополнительный упругий элемент из эластомера.
Недостатком такого типа виброизоляторов является их небольшой габарит по высоте, так как они относятся к категории опорных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте ограничены, а следовательно, их собственная частота колебаний лежит в среднечастотном диапазоне.
Известны рессорные равночастотные виброизоляторы [7, 8], содержащие основание, стойку, упругий элемент рессорного типа и опорный узел, а упругий элемент рессорного типа выполнен переменного сечения в плоскости, параллельной основанию, причем площадь сечения увеличивается от опорного узла, на котором крепится виброизолируемый объект к стойке, в которой жестко фиксируется другой конец упругого элемента.
Недостатком такого типа виброизоляторов является сравнительно невысокая надежность в резонансном режиме из-за износа демпфера сухого трения, что несколько снижает эффективность виброзащиты.
Известен виброизолятор равночастотный рессорного типа [9], содержащий упругие элементы в виде плоских пружин, при этом одни из концов плоских пружин закреплены между двумя пластинами, расположенными в верхней части виброизолятора, на которых закреплена коническая винтовая пружина, а другие концы соединены с помощью кольцевого отгиба на плоских пружинах с фрикционными башмаками, выполненными в виде П-образных стоек, жестко связанных с основанием башмаков.
Недостатком такого типа виброизоляторов является большая стоимость системы виброзащиты, которая не всегда оправдана из-за их невысокой надежности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор рессорного типа по патенту РФ №2269700 [10] (прототип), содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, а на одном из концов основания жестко закреплен перпендикулярно основанию стержень с резьбовым концом, на котором устанавливается стойка, фиксирующая упругий элемент рессорного типа посредством скошенных опорных элементов и крышки, причем угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°.
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 равночастотном пакете упругих элементов рессорного типа, содержащем рессорные элементы в виде плоских пружин, расположенные снизу от виброизолируемого объекта, содержатся, по крайней мере, три виброизолятора, выполненные из рессорных пружин с верхними и нижними горизонтальными полочками, причем наружный виброизолятор крепится посредством крепежных элементов к платформе, а каждый из виброизоляторов состоит из, по крайней мере, трех рессорных пружин различной высоты и различного угла наклона к стержню пакета, на котором закреплены виброизоляторы через простановочные кольца, и расположенные по отношению друг к другу в плане под углом 120°, при этом нижние горизонтальные полочки рессорных пружин каждого последующего виброизолятора расположены с подъемом на высоту, определяемую по конической поверхности, вписываемой в точки изгиба нижних горизонтальных полочек рессорных пружин.
На фиг. 1 изображен фронтальный разрез равночастотного пакета упругих элементов рессорного типа, на фиг. 2 изображена схема расположения рессорных пружин в виброизоляторах, на фиг. 3 - профиль одной из рессорных пружин в пакете, на фиг. 4 - вид А фиг. 3.
Равночастотный пакет рессорных элементов, состоящий из платформы 1 (фиг. 1) для установки виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), в центре и перпендикулярно к которой закреплен стержень 9 с резьбовым хвостовиком 10 и гайкой 11.
Равночастотный пакет упругих элементов рессорного типа состоит, по крайней мере, из трех виброизоляторов 5, 7, 8, выполненных из рессорных пружин с верхними 2 и нижними 3 горизонтальными полочками. Наружный виброизолятор 8 крепится посредством крепежных элементов 4 к платформе 1.
Каждый из виброизоляторов состоит из, по крайней мере, трех рессорных пружин (фиг. 3, 4) различной высоты и различного угла наклона к стержню 9 пакета, на котором закреплены виброизоляторы через простановочные кольца 6 и 12, расположенные по отношению друг к другу в плане (фиг. 2) под углом 120°. При этом нижние 3 горизонтальные полочки рессорных пружин каждого последующего виброизолятора расположены с подъемом на высоту, определяемую по конической поверхности, вписываемой в точки изгиба нижних горизонтальных полочек рессорных пружин.
Простановочные кольца 6 и 12, расположенные на стержне 9, закрепленном на платформе 1, которые фиксируют на стержне виброизоляторы 5, 7, 8, выполненные из рессорных пружин с верхними 2 и нижними 3 горизонтальными полочками, выполнены из вибродемпфирующего материала, например полиуретана.
Возможен вариант, когда нижние 3 горизонтальные полочки трех виброизоляторов 5, 7, 8, выполненных из рессорных пружин, со стороны, контактирующей с основанием, покрыты фрикционным материалом, например спеченным фрикционным материалом на основе меди, содержащим цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.
Равночастотный пакет рессорных элементов работает следующим образом.
При приложении статической нагрузки на верхнюю платформу 1 каркаса она опускается вниз, сжимая рессорные пружины 5, 7, 8 виброизоляторов, которые воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на объект или основание, установленное на межэтажном перекрытии здания или шасси транспортного средства (на чертеже не показано). Равночастотность системы виброизоляции обеспечивается пространственной ориентацией входящих в нее рессорных пружин 5, 7, 8 виброизоляторов.
При приложении динамической нагрузки со стороны объекта, например работающего оборудования, вибрация гасится рессорными пружинами 5, 7, 8 виброизоляторов, жесткость которых рассчитывается на работу сложной системы «перекрытие-упругие элементы-объект» в зарезонансном режиме, при этом обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов за счет рессорных пружин. Увеличивается демпфирование виброизолируемого объекта на высоких частотах, за счет сухого трения, обеспечивающего необходимое демпфирование в системе на резонансе. Эффект сухого трения реализуется свободными концами рессорных пружин, которые скользят в динамических режимах по основанию или объекту в зависимости от режимов силовой или кинематической виброизоляции.
Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано для защиты как оборудования, так и оператора, при простоте в обслуживании и надежности конструкции в эксплуатации.
Источники информации
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. 196, рис. 5.64.
2. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2003. - 191 с.: стр. 60, рис. 3.2.
3. Кочетов О.С. Методика расчета виброизоляторов рессорного типа для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности - 2002, №2. С. 103…107.
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. Виброизолятор рессорный // Патент на изобретение №2267038. Опубликовано 27.12.05. Бюллетень изобретений №36.
6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Пространственный рессорный виброизолятор // Патент на изобретение №2276295. Опубликовано 10.05.06. Бюллетень изобретений №13.
7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор рессорный равночастотный // Патент на изобретение №2267039. Опубликовано 27.12.05. Бюллетень изобретений №36.
8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Рессорный виброизолятор // Патент на изобретение №2282073. Опубликовано 20.08.06. Бюллетень изобретений №23.
9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор равночастотный рессорного типа // Патент на изобретение №2299370. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №14.
10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор рессорного типа // Патент на изобретение №2269700. Опубликовано 10.02.06. Бюллетень изобретений №4.