СИСТЕМА ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
VIBRATION ABSORBING SYSTEM FOR TECHNOLOGICAL EQUIPMENT

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолирующая система для ткацких станков, содержащая основание, стойки, плоские рессоры и опорные узлы по патенту РФ №2267037 (прототип).
Недостатком работы известного устройства является сравнительно невысокая надежность работы станка на виброизоляторах из-за большой амплитуды раскачки его на виброизоляторах в резонансных режимах.
Технический результат - повышение надежности работы станка за счет снижения амплитуды раскачки его на виброизоляторах в резонансных режимах работы путем установки дополнительных упругодемпфирующих элементов системы виброизоляции.
Это достигается тем, что в системе виброизоляции для технологического оборудования, содержащей основание, стойки, плоские рессоры и опорные узлы, причем, по крайней мере, две плоские рессоры расположены по боковым сторонам станка, при этом один из концов каждой рессоры жестко закреплен на передней опорной поверхности станка, а другой - в стойке, расположенной на основании, при этом, по крайней мере, два опорных узла станка закреплены на его задней опорной поверхности, а каждый из опорных узлов содержит упругий элемент из эластомера и роликовый механизм компенсации поворотных колебаний, который взаимодействует с верхней поверхностью упругого элемента, цилиндрического ролика и опорной плиты со сферической канавкой, закрепленной на задней опорной поверхности станка, на передней опорной поверхности станка под кронштейном, с помощью которого жестко закреплен один из концов каждой рессоры, установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент системы виброизоляции, который установлен под кронштейном передней опорной поверхности станка выполнен в виде сетчатого демпфера, содержащий основание и упругие элементы, основание выполнено в виде вертикального цилиндра с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт с шайбой, а другим, оппозитно расположенным и соединенным с болтом - резьбовая втулка с шайбой, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта, при этом в верхней части цилиндра расположен упругий элемент из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен комбинированный упругий элемент, а дополнительный упругодемпфирующий элемент системы виброизоляции выполнен в виде демпфера, содержащего корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с, параллельными между собой и соосными корпусу, верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии, а в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего 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.
На фиг. 1 изображен общий вид виброизолирующей системы, на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А опорного узла; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3, на фиг. 5, 6 - варианты схем дополнительного упругодемпфирующего элемента 11 системы виброизоляции.
Система виброизоляции для технологического оборудования содержит, по крайней мере, две плоские рессоры 1 и 2, расположенные по боковым сторонам станка, при этом один из концов каждой рессоры жестко закреплен на передней опорной поверхности станка с помощью кронштейна 5, а другой конец закреплен в стойке 6, расположенной на основании. По крайней мере два опорных узла 3 и 4 закреплены на задней опорной поверхности станка. Каждый из опорных узлов содержит упругий элемент из эластомера и роликовый механизм 7 компенсации поворотных колебаний. Роликовый механизм компенсации поворотных колебаний выполнен из опорной крышки 8, которая взаимодействует с верхней поверхностью упругого элемента, цилиндрического ролика 10 и опорной плиты 9 со сферической канавкой, закрепленной на задней опорной поверхности станка. При этом на передней опорной поверхности станка под кронштейном 5, с помощью которого жестко закреплен один из концов каждой рессоры, установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент 11 системы виброизоляции.
Система виброизоляции для технологического оборудования работает следующим образом.
При вынужденных колебаниях станка возникает вертикальная и горизонтальная динамическая реакция на основание. Вертикальная составляющая реакции гасится плоскими рессорами 1 и 2, которые одновременно являются направляющим устройством при вертикальных перемещениях станка, а также упругими элементами опорных узлов 3 и 4. Горизонтальная составляющая динамической реакции от станка, компенсируется в опорных узлах 3 и 4 за счет роликового механизма компенсации поворотных колебаний. Дополнительный упругодемпфирующий элемент 11 снижает амплитуду раскачки станка на виброизоляторах в резонансных режимах его работы.
Дополнительный упругодемпфирующий элемент 11 системы виброизоляции (фиг. 5), который установлен под кронштейном 5 передней опорной поверхности станка выполнен в виде сетчатого демпфера, который содержит основание в виде вертикального цилиндра 12 с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт 15 с шайбой 18, а другим, оппозитно расположенным и соединенным с болтом 15 - резьбовая втулка 16 с шайбой 17, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта. В верхней части цилиндра 12 расположен упругий элемент 13 из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен сетчатый упругий элемент 14.
3
3
Плотность сетчатой структуры каждого из упругих сетчатых элементов 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.
При этом плотность сетчатой структуры внешних слоев каждого упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры их внутренних слоев.
Каждый упругий сетчатый элемент может быть выполнен комбинированным, и состоящим из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
В своей нижней части сетчатый упругий элемент 14 упирается в диск 19 с центральной выемкой, в которой расположен вибродемпфирующий элемент 20, выполненный, например из резины или полиуретана.
Возможен вариант, когда вибродемпфирующий элемент 20, расположенный в диске 19 с центральной выемкой, в который своей нижней частью упирается сетчатый упругий элемент 14, выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев: первый слой - из дисперсного упруго-демпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, второй слой - из вязаных упругих синтетических нитей, причем размер ячеек, вязаных из упругих синтетических нитей, на 10÷15% меньше размеров фракций крошки вибродемпфирующих материалов; и третий слой - из сплошного демпфирующего материала, в котором может быть использована губчатая резина, иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал.
Дополнительный упругодемпфирующий элемент 11 системы виброизоляции работает следующим образом.
При колебаниях ткацкого станка, установленного на плоские рессоры 1 и 2, расположенные по боковым сторонам станка, они воспринимают как вертикальные, горизонтальные, так и нагрузки под углом, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.
3
3
Возможен вариант (фиг. 6), когда под упругим элементом рессорного типа 1 установлен дополнительный упругодемпфирующий элемент 10, который выполнен в виде демпфера, содержащего основание 21, корпус, выполненный в виде цилиндра 23 с днищем 22, в котором расположен поршень 33, выполненный в виде стакана с, параллельными между собой и соосными корпусу, верхним 24 и нижним 25 буртиками и проточкой 26, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал 27, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 29, расположенная между поршнем и днищем 22 корпуса демпфера, причем полость 28 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 29, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала. Верхняя поверхность верхнего буртика 24 поршня упирается в упругое кольцо 31, соединенное со стопорным элементом 30, выполненным в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра 23 корпуса демпфера. Стопорный элемент 30 предназначен для фиксации поршня 33 в корпусе демпфера, при этом стопорный элемент 30 через упругое кольцо 31 контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика 24 поршня, удерживая его в исходном состоянии. На поршне 33 закреплена платформа 32 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (на чертеже не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, используется например песок, шарики из полиуретана, элементы сетчатой структуры, плотность элементов сетчатой структуры 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.
Возможен вариант, когда в качестве фрикционного материала 7, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего 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.
Демпфер сухого трения работает следующим образом.
Днище 22 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 33, закрепляется на основании 21, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта.
При колебаниях вибрирующего объекта (на чертеже не показан), установленного на платформе 32, обеспечивается пространственная виброзащита основания 21 и защита его от ударов.
Демпфер сухого трения способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования, и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 24 и 25 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 28 между поршнем и днищем 22 корпуса, в которой расположена пружина 29.
Возможен вариант, когда пружина 29, расположенная между поршнем и днищем 22 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.
Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.