Динамический гаситель вертикальных колебаний

Изобретение относится к средствам для гашения колебания объектов различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что динамический гаситель вертикальных колебаний содержит инерционный элемент, закрепленный на объекте защиты посредством упругого элемента. Динамический гаситель дополнительно содержит направляющий кожух и фторопластовые прокладки. Инерционный элемент выполнен в виде камеры с наполнителем, а направляющий кожух выполнен в виде камеры, внутренняя поверхность которого ответна внешней поверхности камеры инерционного элемента. Направляющий кожух жестко закреплен на объекте защиты. Инерционный элемент расположен в направляющем кожухе с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью направляющего кожуха через фторопластовые прокладки. Техническим результатом является повышение эффективности гашения колебаний в более широком диапазоне гасимых частот в условиях высокой влажности и перепада температур. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к средствам для гашения колебаний в горно-обогатительных производствах, работающих на основе эффекта виброразделения, и может быть использовано для защиты от чрезмерного уровня вертикальных вибраций помещений, в которых установлены виброгрохоты.

Известен динамический гаситель колебаний (Патент RU №2222731, F 16 F 9/02, 27.01.2004 г.), позволяющий гасить узкополосные (по частоте) вибрации, вызванные дисбалансом быстровращающихся роторов.

Известное устройство содержит в качестве инерционного элемента поршень, установленный на упругих элементах к объекту защиты. В качестве рабочего тела в пневмопружинах использован воздух, что подразумевает строгое поддержание постоянной температуры для обеспечения требуемого диапазона гасимых частот.

В условиях горно-обогатительных производств, расположенных в условиях сурового климата, при котором наблюдается значительный перепад температур, использование известного устройства не эффективно, так как при снижении температуры воздуха произойдет его сжатие, уменьшение объема, в результате чего произойдет нарушение режима колебаний поршня. Это приведет к смещению интервала гасимых частот, что не позволит решать задачу по гашению колебаний в заданной полосе частот.

Известен динамический гаситель колебаний (патент RU №2151930, F 16 F 15/00, 27.06.2000 г.), предназначенный для гашения колебаний исполнительных устройств промышленных роботов. Известное устройство в качестве инерционного элемента содержит массу и в качестве упругого элемента содержит пластину. Известный гаситель колебаний рассчитан на объекты с малой массой и позволяет гасить колебания этих объектов в разных плоскостях.

Известное устройство по патенту RU №2151930 не позволяет гасить колебания массивных объектов, какими являются фундаменты и перекрытия горно-обогатительных фабрик, то есть аналог не является близким по решаемой задаче к заявляемому изобретению.

Известен динамический гаситель колебаний (патент RU №2176042, МПК 7 F 16 F 15/02, 20.11.2001 г.), предназначенный для гашения колебаний при действии динамических нагрузок.

Известное устройство содержит электронный блок для регулирования диапазона гасимых частот, в котором нет необходимости при работе в условиях горно-обогатительных производств в силу того, что частоты колебаний виброактивного оборудования известны и не требуют такой точной прецизионной настройки.

За прототип принят наиболее близкий по решаемой задаче гаситель колебаний, содержащий инерционный элемент (массу), закрепляемый к объекту защиты посредством упругой связи (Вибрации в технике. Справочник. Под ред. К.В.Фролова. - М.: Машиностроение, 1981, т.6, с.337).

Общим признаком с заявляемым изобретением является инерционный элемент, закрепленный на объекте защиты посредством упругого элемента.

Недостатком данного гасителя является то, что он работает на фиксированной частоте, определяемой его конструктивными параметрами, и не обеспечивает гашение колебаний в широком диапазоне частот.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности гашения колебаний в более широком диапазоне гасимых частот в условиях высокой влажности и перепада температур за счет обеспечения стабилизации работы устройства благодаря возможности его оперативной настройки и быстрейшему выводу на "рабочий режим".

Технический результат достигается тем, что динамический гаситель вертикальных колебаний, содержащий инерционный элемент, закрепленный на объекте защиты посредством упругого элемента, согласно изобретению дополнительно содержит направляющий кожух и фторопластовые прокладки, при этом инерционный элемент выполнен в виде камеры с наполнителем, а направляющий кожух выполнен в виде камеры, внутренняя поверхность которого ответна внешней поверхности камеры инерционного элемента, причем направляющий кожух жестко закреплен на объекте защиты, а инерционный элемент расположен в направляющем кожухе с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью направляющего кожуха через фторопластовые прокладки.

Наилучший технический результат достигается при использовании в качестве наполнителя инерционного элемента материала, представляющего собой отдельные элементы или сегменты, что обеспечивает возможность варьирования массой инерционного элемента и проводить оперативную настройку заявляемого устройства в момент запуска устройства и оперативно выводить его на "рабочий режим", соответствующий стабильной работе устройства, что дает возможность наиболее точно подстроить гаситель под требуемую частоту колебаний, обеспечивая наилучшее гашение вертикальных колебаний.

Установка упругого элемента с возможностью его замены позволяет варьировать упругостью опор путем подбора упругого элемента и обеспечивает оперативную подстройку режима колебаний инерционного элемента, что позволяет применять заявляемое устройство для гашения колебаний, порождаемых разными типами горно-обогатительного оборудования.

Наличие направляющего кожуха позволяет задать четкую вертикальную ориентацию колебаниям инерционного элемента.

Жесткое закрепление направляющего кожуха на объекте защиты позволяет гарантировать колебания в вертикальном направлении и обеспечить наилучшую устойчивость инерционного элемента, что гарантирует стабильную работу устройства.

Введение фторопластовых прокладок, закрепляемых на инерционном элементе с возможностью взаимодействия через них с направляющим кожухом, позволяет снизить силу сухого трения между инерционным элементом и направляющим кожухом и обеспечить колебания инерционного элемента с более высокой амплитудой.

Кроме того, использование фторопластовых прокладок позволяет минимизировать начальное ускорение, при котором происходят колебания инерционного элемента отдельно от направляющего кожуха и обеспечить дополнительное рассеивание кинетической энергии.

Дополнительное рассеивание кинетической энергии движения инерционного элемента достигается за счет взаимодействия инерционного элемента с направляющим кожухом через фторопластовые прокладки в результате работы этого узла элементов как фрикционного узла.

Таким образом, технический результат достигается благодаря функционированию в заявляемом устройстве фрикционного узла, обеспечивающего гашение производственных колебаний в более широком диапазоне частот колебаний за счет снижения силы сухого трения между инерционным элементом и кожухом гасителя колебаний.

Устройство отличается предельной простотой конструкции и регулировки, отсутствием сложных электромеханических элементов и узлов.

Заявляемое изобретение соответствует условию новизны, так как из уровня техники не выявлено решение, которому были бы присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в формуле изобретения.

Известно из уровня техники использование фторопластовых прокладок, например, в сейсмостойком строительстве при проектировании домов с сейсмозащитным поясом (B.C.Поляков, Л.Ш.Климник, А.В.Черкашин. Современные методы сейсмозащиты зданий. // М.: Стройиздат, 1989, стр. 146, 147). В данном случае применение фторопластовых прокладок позволяет снизить инерционную нагрузку, передаваемую от фундамента на остальную часть сооружения, благодаря проскальзыванию сооружения относительно фундамента.

В заявляемом устройстве введение фторопластовых прокладок и их расположение с возможностью взаимодействия через них инерционного элемента и направляющего кожуха, например расположение их на внешней боковой поверхности камеры инерционного элемента, обеспечивает кроме проявления известных, присущих фторопластовым прокладкам свойств достижение нового технического результата - гашение колебаний в более широком диапазоне гасимых частот в условиях высокой влажности и перепада температур.

Другими словами, использование фторопластовых прокладок в заявляемом изобретении приводит к появлению нового свойства, обусловленного не только известными свойствами фторопластовых прокладок, но и новой совокупности признаков, что подтверждает соответствие заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен фронтальный вид устройства; на фиг.2 - вид устройства сверху; на фиг.3 - вид устройства сбоку; на фиг.4 - представлена зависимость скорости колебания фундамента в вертикальном направлении от времени (от начала работы).

Динамический гаситель вертикальных колебаний содержит инерционный элемент 1, закрепленный на объекте защиты посредством упругого элемента 2, и направляющий кожух 3, жестко закрепленный на объекте защиты посредством крепежной плиты 4.

Инерционный элемент 1 и направляющий кожух 3 представляют собой две металлические камеры, внутренняя из которых, инерционный элемент 1, выполнена в виде контейнера, заполненного наполнителем, крепится к объекту защиты (фундаменту здания) на упругих опорах - упругих элементах 2, а внешняя, направляющий кожух 3, выполнена без днища и жестко закреплена к фундаменту здания. В качестве наполнителя инерционного элемента 1 использован материал, обеспечивающий возможность варьирования массой инерционного элемента 1, например металлические пластины, отдельные элементы или другие производственные отходы. Упругий элемент 2 установлен с возможностью его замены и обеспечения варьирования упругости его опор путем подбора.

На внешней боковой поверхности камеры инерционного элемента 1 закреплены фторопластовые прокладки 5.

При этом внутренняя боковая поверхность направляющего кожуха 3 выполнена ответной внешней боковой поверхности камеры инерционного элемента 1. Инерционный элемент 1 расположен в направляющем кожухе 3 с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью направляющего кожуха 3 через фторопластовые прокладки 5.

Устройство работает следующим образом.

Вибрация от объекта защиты, через упругий элемент 2 передается на инерционный элемент 1, совершающий вертикальные колебания под действием вынуждающей кинематической нагрузки.

Направляющий кожух 3 задает вертикальную ориентацию колебаниям инерционного элемента 1. При этом инерционный элемент 1 трется о стальной направляющий кожух 3 гасителя, переводя кинематическую энергию в тепловую. Фторопластовая прокладка 5, закрепленная к инерционному элементу 1, снижает трение и позволяет гасителю колебаться с большей амплитудой.

Расчет эффективности заявляемого гасителя показывает, что заявляемое устройство эффективно для решения поставленной задачи.

Скорость колебания фундамента в вертикальном направлении при выходе заявляемого гасителя на "рабочий" режим составляет 6,32 см/с. Таким образом, достигается расчетное снижение виброскорости колебания фундамента в вертикальном направлении в 1,7 раза.

1. Динамический гаситель вертикальных колебаний, содержащий инерционный элемент, закрепленный на объекте защиты посредством упругого элемента, отличающийся тем, что он дополнительно содержит направляющий кожух и фторопластовые прокладки, при этом инерционный элемент выполнен в виде камеры с наполнителем, а направляющий кожух выполнен в виде камеры, внутренняя поверхность которого ответна внешней поверхности камеры инерционного элемента, причем направляющий кожух жестко закреплен на объекте защиты, а инерционный элемент расположен в направляющем кожухе с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью направляющего кожуха через фторопластовые прокладки.

2. Динамический гаситель вертикальных колебаний по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя использован материал, представляющий собой отдельные элементы.

3. Динамический гаситель вертикальных колебаний по п.1, отличающийся тем, что упругий элемент установлен с возможностью его замены.