Виброзащитное устройство двустороннего действия

 

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: виброзащитное устройство содержит нижнюю опорную плиту с полостью, верхнюю опорную плиту с полусферической выемкой, установленный соосно плитам ступенчатый стержень с хвостовиком и полусферической головкой. Пакет кольцевых волнистых пружин с опорными углублениями и выемками расположен на стержне. Опорные выступы пружин, расположенных между крайними пружинами пакета, размещены в опорных углублениях смежных пружин. Верхняя опорная плита развернута полусферической выемкой в сторону хвостовика стержня и в ней выполнены углубления на торце и соосно поусферической выемке - сквозное цилиндрическое отверстие. На нижней опорной плите выполнены также углубления, полость выполнена сквозной. Стержень пропущен через цилиндрическое отверстие верхней опорной плиты и сквозную полость нижней опорной плиты с выступающим за торец последней хвостовиком. На хвостовике закреплена гайка с углублениями. Дополнительные кольцевые пружины установлены соответственно между буртиком стержня и верхней опорной плитой и нижней опорной плитой и гайкой. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты окружающей среды от промышленной вибрации и объектов от внешних колебаний.

Известно виброзащитное устройство (1) двухстороннего действия, содержащее два упругих опорных элемента (нижнюю и верхнюю опорные плиты), в разъеме которых заключен набор упругих волнистых элементов (кольцевые волнистые пружины) с полусферическими опорными углублениями во впадинах полуволн и выступами на их вершинах. Углубления во впадинах чередуются с выступами на вершинах и все они расположены по окружности в один ряд. На одной из плит выполнены полусферические углубления, размещенные также в ряд по окружности.

В собранном устройстве волнистые пружины пружинящего элемента отделены одна от другой шарами, сочлененными с углублениями смежных пружин. Одна из крайних пружин сочленена с помощью таких же шаров с опорой, содержащей полусферические углубления. Другая крайняя пружина опирается на плоскую поверхность другой опоры своими выступами.

Недостаток устройства - его нетехнологичность: из-за дефицита шаров требуемых размеров возникает необходимость переделывать технологическую оснастку под имеющиеся шары, а это не всегда возможно. Другой его недостаток - узкий диапазон жесткости пружинящего элемента, которую можно изменять лишь варьируя количеством шаров в слоях.

За прототип принято устройство (2) для осевой прессовки обмоток масляных индукционных аппаратов, представляющее собой виброзащитное устройство двухстороннего действия, которое содержит опорную полую пяту (нижняя опорная полая плита), ступенчатый стержень с выступающей на его верхнем конце полусферой, переходящей в цилиндрическую часть, сочлененной с полусферической выемкой, выполненной в ярмовой балке магнитопровода (верхняя опорная плита), и цилиндрическим хвостовиком на его нижнем конце, заглубленным в глухую цилиндрическую полость нижней плиты, опорные шайбы - технологические кольца (опорные промежуточные жесткости), примыкающие к нижней плите и выступающей цилиндрической части стержня, и размещенный на нем в разъеме верхней и нижней промежуточных жесткостей пружинящий элемент в виде набора волнистых пружинящих шайб (кольцевые волнистые пружины) с расположенными в один ряд по окружности опорными углублениями во впадинах полуволн и пуклевками (выступами) на их вершинах, в котором волнистые пружины отделены от смежных пружин посредством плоских упругих шайб - колец (разделительные жесткости).

Такое устройство не содержит дефицитных шаров, а жесткость его пружинящего элемента регулируется установкой между разделительными жесткостями волнистых пружин разной жесткости. При этом если устройство используется на других объектах (не в индукционных аппаратах), его пружинящий элемент может быть образован лишь из одной волнистой пружины, без разделительных жесткостей. Однако, оно не устойчиво при воздействии на плиты продольных колебаний вследствие нарушения силовой связи между нижней плитой и примыкающей к ней деталью фундамента.

Цель изобретения - обеспечение устойчивости устройства.

Эта цель достигается тем, что в известном виброзащитном устройстве двухстороннего действия, содержащем нижнюю опорную полую плиту, с полостью верхнюю опорную плиту с полусферической выемкой, установленный соосно плитам ступенчатый стержень с хвостовиком и полусферической головкой, сопряженной с аналогичной выемкой верхней опорной плиты, и размещенный на стержне между пластами пакет кольцевых волнистых пружин с опорными углублениями и выступами, опорные выступы пружин, расположенных между крайними пружинами пакета, размещены в опорных углублениях смежных пружин, верхняя опорная плита развернута полусферической выемкой в сторону хвостовика стержня и в ней выполнены углубления на торце и соосно полусферической выемке - сквозное цилиндрическое отверстие, на торце нижней опорной плиты также выполнены углубления, полость выполнена сквозной, отношение диаметра которой к диаметру сквозного отверстия верхней опорной плиты выбрано меньше единицы, стержень пропущен через цилиндрическое отверстие верхней опорной плиты и сквозную полость нижней опорной плиты с выступающим за торец последней хвостовиком и выполнен со стороны полусферической головки с цилиндрической частью и буртом, имеющим углубления, с резьбой на хвостовике и со сферическим выступом, размещенным в полости нижней опорной плиты, а устройство снабжено закрепленной на хвостовике гайкой с углублениями на опорной поверхности и дополнительными кольцевыми волнистыми пружинами, каждая из которых имеет не менее, чем два ряда опорных углублений и выступов, установленными соответственно между буртом стержня и верхней опорной плитой и гайкой, таким образом, что их опорные выступы размещены в углублениях последних.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, пример конструктивного исполнения. Устройство содержит нижнюю опорную полую плоскую плиту 1 (полостью является сквозное отверстие 2) с расположенными по окружности на ее нижней опорной поверхности углублениями 3, связанную жестко с элементом фундамента (не показано), такую же верхнюю плиту 4 (ее полость также сквозная, образованная полусферической выемкой 5, обращенной полусферой к нижней опорной поверхности плиты, переходящей внизу в цилиндрическую часть 6) с углублениями 7, размещенными по окружности на ее верхней опорной поверхности, связанную жестко с элементом конструкции защищаемого объекта (не показано), заключенный в разъеме плит основной (средний) пружинящий элемент, образованный кольцевыми волнистыми пружинами 8 с однорядным расположением опорных углублений 9 во впадинах полуволн и выступами 10 на их вершинах, ступенчатый цилиндрический стержень 11 с находящейся на его одном конце выступающей полусферой 12, обращенной к нижней поверхности плиты 4 и переходящей с противоположной стороны в цилиндрическую часть 13, которая заканчивается кольцевым выступом 14 с расположенными по окружности на его бурте углублениями 15, размещенным за пределами диаметра стержня в его средней части сферическим выступом 16 и резьбовым хвостовиком 17 на его другом конце, два дополнительных (нижний и верхний) пружинящих элемента в виде кольцевых волнистых пружин 18 и 19 с двумя рядами опорных выступов 20 и 21 на вершинах их полуволн, расположенных по обе стороны от поперечной плоскости симметрии пружин, и гайку 22 с размещенными по окружности на одном ее торце углублениями 23. Выступы 20 внутреннего ряда этих пружин совмещены с углублениями 15 стержня и углублениями 23 навинченной на его хвостовик 17 гайки 22, а выступы 21 наружного ряда - с углублениями 7 плиты 14 и углублениями 3 плиты 1. Кольцевой выступ 14 стержня снабжен сквозным радиальным отверстием, заменяющим головку стандартного болта и используемым для размещения в нем рукоятки, с помощью которой и гайки 22, навинченной на хвостовик 17, производится регулировка величины статической осевой силы устройства.

Средний пружинящий элемент выступами 10 своих крайних пружин 8 (нижняя - шестиволновая, две средние - двухволновые, верхняя - четырехволновая) установлен соосно стержню 11 и опирается на плиты в их разъеме.

Диаметр отверстия 2 нижней плиты выбран меньшим диаметра цилиндрической части 13 полости верхней плиты, исходя из обеспечения удобства сборки устройства. Сферический выступ 16 стержня сопряжен с отверстием 2 по посадке движения.

Сборку устройства начинают с формирования пружинящих элементов требуемой жесткости. Для этого волнистые пружины с нормированными характеристиками укладывают стопками, совмещая их выступы с углублениями смежных пружин. Надежное совмещение обеспечивают пары смежных пружин с числом волн 4 и 2, 6 и 2, 8 и 4, 2 и 2, 3 и 3 и т. п. Большее, чем три, отношение числа их волн принимать во внимание не следует, т. к. при изготовлении пружин с числом волн, например, 12, 15, 18, 20 и т. д. требуется технологическое оборудование очень большой мощности. При массовом производстве приемлемо изготовление "тонких" пружин (с малой "единичной" жесткостью), из которых легко набирать элементы любой жесткости.

Затем стержень 11 устанавливают на торец его кольцевого выступа 14, надевают на цилиндрическую часть 13 верхний элемент, совмещают выступы 20 его нижней пружины 18 с углублениями 15 бурта выступа и опускают на элемент верхнюю плиту 4 так, чтобы ее углубления 7 наружного ряда совместились с выступами 21 верхней пружины. После этого на стержень надевают средний элемент (он может быть образован из волнистых пружин с несколькими рядами опорных углублений и выступов, расположенных как во впадинах, так и на вершинах полуволн). Накрывают средний элемент плитой 1 (гладкой поверхностью), контролируют качество сопряжения ее отверстия 2 со сферическим выступом 16 стержня, на его хвостовик 17 надевают нижний элемент, совмещая выступы 21 наружного ряда его нижней пружины 19 с углублениями 3, навинчивают гайку 22 до получения нормированной статической осевой силы устройства и стопорят ее доворотом в ту или иную сторону до совмещения ее углублений 23 внутреннего ряда с выступами 20 верхней пружины 19 элемента. В таком положении устройство готово к упаковке и отправке на объект эксплуатации.

При монтаже устройство помещают на фундаментную раму (плиту, подставку и т. п. ) в положении, изображенном на чертеже. Количество потребных устройств определяют по схеме их взаимного расположения. Рама должна быть установлена по уровню с заданной точностью.

После текущего контроля правильности установки рамы устройство нагружают объектом, при этом средний и нижний пружинящие элементы сжимаются еще больше, а верхний элемент немного расслабляется. В таком положении устройства его опорные плиты прикрепляют неподвижно к раме и опорной детали объекта. При воздействии на устройство поперечных колебаний оно работает как обычный демпфер независимо от того, к какой из его плит приложены колебания. Если же он подвержен продольным колебаниям, то вибрацию испытывает только одна из плит, именно та, к которой они приложены. При этом стержень совершает качания в той плоскости своей симметрии, которая перпендикулярна направлению колебаний. Центром, относительно которого он колеблется, может быть либо центр его полусферы 12 (когда колебания внешние), либо центр его сферического выступа 16 (когда колебания генерирует защищаемый объект). Качания стержня совершаются легко, т. к. верхний и нижний элементы обладают высокой гибкостью из-за наличия у их пружин двух и более рядов опорных выступов.

При одновременном воздействии поперечных и продольных колебаний на одну из плит устройства их реакция на эти колебания такая же как и в обоих предыдущих случаях, поскольку стержень кинематически не связан со средним элементом, а запас гибкости нижнего и верхнего элементов достаточно велик и они поэтому не могут тормозить его качания.

При эксплуатации объектов в районах, насыщенных промышленной вибрацией, а также в сейсмически опасных районах устройство должно быть обеспечено резервом энергоемкости для работы без помех в складывающихся экстремальных условиях. Направления качаний стержня в таких ситуациях определяются в зависимости от результатов взаимодействия продольных составляющих колебаний при их одновременном приложении к обеим плитам.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно увеличить межремонтный срок эксплуатации защищаемых объектов, исключить их аварии из-за воздействия внешних колебаний независимо от природы их возникновения и резко уменьшить отрицательное влияние промышленной вибрации на обслуживающий персонал и окружающую среду.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1665123, кл. F 16 F 3/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР N 1663630, кл. H 01 F 27/30, 1989.

Формула изобретения

ВИБРОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДВУСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ, содержащее нижнюю опорную плиту с полостью, верхнюю опорную плиту с полусферической выемкой, установленный соосно с плитами ступенчатый стержень с хвостовиком и полусферической головкой, сопряженной с аналогичной выемкой верхней плиты, и размещенный на стержне между плитами пакет кольцевых волнистых пружин с опорными углублениями и выступами, отличающееся тем, что опорные выступы пружин, расположенных между крайними пружинами пакета, размещены в опорных углублениях смежных пружин, верхняя опорная плита развернута полусферической выемкой в сторону хвостовика стержня и в ней выполнены углубления на торце и соосно с полусферической выемкой сквозное цилиндрическое отверстие, на торце нижней опорной плиты также выполнены углубления, полость выполнена сквозной, отношение диаметра которой к диаметру сквозного отверстия верхней опорной плиты выбрано меньше единицы, стержень пропущен через цилиндрическое отверстие верхней опорной плиты и сквозную полость нижней опорной плиты с выступающим за торец последней хвостовиком и выполнен со стороны полусферической головки с цилиндрической частью и буртом, имеющим углубления, с резьбой на хвостовике и со сферическим выступом, размещенным в полости нижней опорной плиты, а устройство снабжено закрепленной на хвостовике гайкой с углублениями на опорной поверхности и дополнительными кольцевыми волнистыми пружинами, каждая из которых имеет не менее чем два ряда опорных углублений и выступов, установленными соответственно между буртом стержня и верхней опорной плитой, нижней опорной плитой и гайкой так, что их опорные выступы размещены в углублениях последних.

РИСУНКИ

Рисунок 1