Вибродемпфирующая опора и способ ее изготовления

Изобретение относится к устройствам, применяемым для уменьшения вибрации и ударов от работающего оборудования, а также для защиты от вибрации чувствительного оборудования. Опора содержит не менее двух виброизоляторов, выполненных в виде спирали из стального троса с опорными пластинами. Пластины установлены на витках спирали в диаметрально противоположных плоскостях. Опорные пластины закреплены на участках опорных конструкций, снабженных ограничительными поверхностями и выполненных наклонными под углом α к горизонтали. Продольные оси спиралей виброизолятора параллельны между собой. Между внешней поверхностью витков спирали и ограничительными поверхностями на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры выполнен зазор. Величина зазора выбрана в диапазоне 0,2-0,8 от допустимой деформации виброизолятора. Способ изготовления заключается в том, что на одной опорной конструкции виброизоляторы устанавливают в свободном состоянии, а к другой опорной конструкции виброизоляторы крепят при принудительном смещении их опорных пластин друг к другу или друг от друга на расстояние l=xSinα, где х - допустимая статическая деформация амортизатора. Достигается повышение надежности виброизолирующей опоры, увеличение срока эксплуатации и упрощение технологии ее изготовления. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение используется в машиностроении и относится к устройствам, применяемым для уменьшения вибрации и ударов от работающего оборудования, такого как тяжелые ротационные и поршневые машины, судовые двигатели, дизель-генераторы, молоты и прочее, а также для защиты от вибрации чувствительного оборудования, электроники и различных чувствительных к вибрации устройств и защиты от ударных нагрузок при транспортировке, стрельбах и в аварийных случаях, в частности в сейсмоопасных зонах.

Известны вибродемпфирующие опоры, содержащие виброизолирующие элементы, например, в виде спирали стального троса и двух пар пластин, скрепленных между собой резьбовым соединением в диаметрально-противоположных точках окружности спирали (см. Cavoflex Shock and Vibration Mounts with outstanding features, Schiff and Hafen № 10. 1988 г. - вибродемпфирующая опора CAVOFLEX фирмы Willbrandt Gummitechnic).

Однако виброизолирующие элементы этого известного вибродемпфирующего устройства имеют большое свободное перемещение без страхующих средств от деформаций сжатия и растяжения при значениях нагрузок больше допустимых. Поэтому для таких нагрузок должны быть предусмотрены дополнительные средства, обеспечивающие ограничение деформации сжатия, растяжения и сдвига упругого элемента виброизолятора.

Известная вибродемпфирующая опора по патенту ЕР 0059143 (приоритет Франции от 17.02.1981 г.), принятая за прототип, также содержит виброизолирующие элементы из спирали стального троса с опорными пластинами, установленными на витках спирали в диаметрально противоположных плоскостях и закрепленными на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры, которые имеют поверхности, ограничивающие деформацию витков спирали.

Однако и эта конструкция имеет недостаток, который заключается в том, что между ограничивающими поверхностями и витками спирали виброизолирующего элемента отсутствует зазор, что уменьшает рабочий ход амортизатора и увеличивает степень нелинейности жесткостных параметров. Кроме того, для предотвращения соударения опорных конструкций устанавливают дополнительные упругие элементы. При этом снижается технологичность вибродемпфирующего устройства в целом и уменьшается его рабочий ход.

Известны способы изготовления вибродемпфирующих опор.

Так при изготовлении вибродемпфирующей опоры CAVOFLEX фирмы Willbrandt Gummitechnic) витки спирали формируются путем наматывания троса на матрицу с натягом, обеспечивающим уменьшение диаметра троса в витках за счет его растяжения. Затем следует закрепление витков между двумя пластинами при помощи винтов. Недостатком такого способа является необходимость наличия сложного дополнительного оборудования для растяжения троса, механической обработки половин пластин, сверловки и нарезки резьбы в отверстиях для сжатия половин пластин при закреплении троса между ними.

При изготовлении известной вибродемпфирующей опоры по патенту ЕР 0059143 для обеспечения ограничивающих поверхностей используют дополнительные узлы разной формы, которые требуют сложной механической обработки и точности при монтаже для равномерного прилегания витков спирали. Кроме того, ограничивающие поверхности не предохраняют от жесткого удара при выборе свободного хода, а также отсутствует выравнивание жесткостных характеристик по разным осям.

Задачей данного изобретения является повышение надежности виброизолирующей опоры, увеличение срока эксплуатации и упрощение технологии ее изготовления.

Так же, как и в прототипе, эта задача решается тем, что вибродемпфирующая опора содержит не менее двух виброизоляторов, выполненных в виде спирали из стального троса с опорными пластинами, установленными на витках спирали в диаметрально противоположных плоскостях и закрепленными на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры, снабженных ограничительными поверхностями.

Отличие состоит в том, что опорные пластины закреплены на участках опорных конструкций, выполненных под углом α к горизонтали. При этом продольные оси спиралей виброизолятора параллельны между собой, а между внешней поверхностью витков спирали и ограничительными поверхностями на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры выполнен зазор, величина которого выбрана в диапазоне 0,2-0,8 от допустимой деформации виброизолятора.

Эта задача решается также тем, что как и в прототипе при изготовлении вибродемпфирующей опоры, виброизоляторы опорными пластинами закрепляют на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры.

Отличие состоит в том, что на одной опорной конструкции виброизоляторы устанавливают в свободном состоянии, а к другой опорной конструкции виброизоляторы крепят при принудительном смещении их опорных пластин друг к другу или друг от друга на расстояние l=xSinα, где x - допустимая статическая деформация амортизатора.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

Фиг.1 - общий вид вибродемпфирующей опоры;

Фиг.2 - варианты ограничивающих поверхностей вибродемпфирующей опоры;

Фиг.3 - схема действия ограничивающих поверхностей.

Вибродемпфирующая опора состоит из опорных конструкций 1 и 2, которые имеют участки 3 и 4, выполненные под углом α к горизонтали. На этих наклонных участках опорных конструкций установлены виброизоляторы из спиралей стального троса 5 с опорными пластинами 6 и 7, при этом продольные оси спиралей виброизолятора параллельны между собой. Опорные конструкции 1 и 2 имеют ограничивающие поверхности 8, образующие с внешней поверхностью витков спирали виброизоляторов зазор, величина которого А составляет 0,2-0,8 от допустимой деформации виброизолятора. Эта величина устанавливается в соответствии с требованиями по ограничению максимально допустимой деформации и снижению ударной нагрузки на виброизолируемый объект при потере упругости спирали виброизолятора в случае сильного удара, взрыва или другого динамического воздействия, вызывающего деформацию спирали виброизолятора выше его предельного хода.

Ограничение деформации выше допустимой происходит за счет увеличения жесткости виброизолятора при касании витков спирали ограничивающих поверхностей 8. Снижение ударной нагрузки происходит сначала за счет увеличения жесткости виброизолятора, а затем, при потере упругости спирали виброизолятора, за счет смятия троса при контакте с ним опорных конструкций вибродемпфирующей опоры. Как показано на фиг.2, ограничивающие поверхности виброизолирующей опоры в зависимости от требований по ограничению максимальных перемещений могут быть выполнены в различных вариантах, например в виде выступов 9, 10, 11 и впадин 12.

Устройство работает следующим образом.

При превышении максимально допустимой деформации, например при вертикальной перегрузке, как показано на фиг.3, поскольку жесткость виброизолятора зависит от длины свободного отрезка троса спирали и диаметра образованного им полукольца, то при появлении местного контакта В между витками 5 и ограничивающими поверхностями 8 уменьшается условная длина и диаметр полукольца 5, что равносильно появлению упругих элементов повышенной жесткости. В связи с тем, что касание витков происходит не одновременно, а также в первые моменты касания происходит проскальзывание троса по ограничивающим поверхностям, то нарастание жесткости происходит постепенно. При потере упругости, в случае значительных ударных перегрузок, опорные конструкции 1 и 2 будут опираться на все более укороченные витки троса, теряющие в конечном итоге свою упругость, постепенно увеличивающие свою жесткость вплоть до пластической деформации троса и все больше поглощая ударную энергию.

Способ изготовления вибродемпфирующей опоры состоит в том, что виброизоляторы закрепляют одной из опорных пластин на наклонном участке одной из опорных конструкций вибродемпфирующей опоры в свободном состоянии, затем принудительно смещают другую опорную пластину виброизолятора друг к другу или друг от друга на расстояние I=xSinα и крепят ее на наклонном участке другой опорной конструкции.

Опорные конструкции под установку спиралей виброизолятора обеспечивают их надежную фиксацию от возможного разворота в процессе эксплуатации и выполняются таким образом, что глубина фрезеровки обеспечивает отсутствие контакта троса с ограничивающими поверхностями опорных конструкций вибродемпфирующей опоры в диапазоне допустимых нагрузок. Угол α наклона участков опорных конструкций выбирается из условий, обеспечивающих необходимую величину принудительного смещения опорных пластин виброизоляторов относительно друг друга.

Предлагаемая вибродемпфирующая опора и способ ее изготовления обеспечивают достижение новых свойств конструкции:

- при превышении рабочего хода амортизатора отсутствует жесткое соударение опорных конструкций амортизатора, при этом обеспечивается плавное увеличение жесткости при сближении опорных конструкций виброизолируемого объекта;

- имеется возможность обеспечения оптимального соотношения вертикальной жесткости амортизатора к сдвиговым жесткостям в любом направлении;

- уменьшается соотношение между высотой амортизатора и допустимой величиной вертикальной деформации.

Таким образом, перечисленные новые свойства заявляемой конструкции обеспечивают повышение надежности виброизолирующей опоры, увеличение срока эксплуатации и упрощение технологии ее изготовления.

1. Вибродемпфирующая опора, содержащая не менее двух виброизоляторов, выполненных в виде спирали из стального троса с опорными пластинами, установленными на витках спирали в диаметрально противоположных плоскостях и закрепленными на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры, снабженных ограничительными поверхностями, отличающаяся тем, что опорные пластины закреплены на участках опорных конструкций, выполненных наклонными под углом α к горизонтали, при этом продольные оси спиралей виброизолятора параллельны между собой, а между внешней поверхностью витков спирали и ограничительными поверхностями на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры выполнен зазор, величина которого выбрана в диапазоне 0,2-0,8 от допустимой деформации виброизолятора.

2. Способ изготовления вибродемпфирующей опоры по п.1, заключающийся в том, что виброизоляторы опорными пластинами закрепляют на опорных конструкциях вибродемпфирующей опоры, отличающийся тем, что на одной опорной конструкции виброизоляторы устанавливают в свободном состоянии, а к другой опорной конструкции виброизоляторы крепят при принудительном смещении их опорных пластин друг к другу или друг от друга на расстояние l=xSinα, где х - допустимая статическая деформация амортизатора.