Вибродемпфирующая пружина кочетова с дополнительным демпфирующим элементом
Изобретение относится к машиностроению. Пружина содержит корпус, выполненный из винтовой пустотелой упругой стальной трубки. Внутри корпуса установлена с зазором дополнительная упругая стальная трубка. В зазорах между трубками расположен фрикционный элемент. Коаксиально корпусу расположен винтовой сплошной упругий стержень. Фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди. Внутри вибродемпфирующей пружины расположена комбинированная пружина. Пружина выполнена цилиндрической винтовой и состоит из двух частей со встречно направленными концами. Первая часть пружины имеет витки прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторая часть выполнена полой. Встречно направленный конец первой части размещен в полости второй. Зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой. На конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета. Первую часть винтовой пружины охватывает трубка из демпфирующего материала. Зазоры между пружиной и трубкой заполнены крошкой из фрикционного материала. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе ткацких станков.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пружинный виброизолятор по а.с. СССР №717438 (прототип), выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадает с осью витков корпуса.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за недостаточного демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в вибродемпфирующей пружине с дополнительным демпфирующим элементом, содержащей корпус, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент, обладающий высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадает с осью витков корпуса, при этом центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит 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, осесимметрично и коаксиально, внутри вибродемпфирующей пружины расположен дополнительный демпфирующий элемент, выполненный в виде комбинированной пружины, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, а зазоры в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении1:(0,2-1,0); в количестве 28÷34; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0); в количестве 12÷19: графит в количестве 7÷18; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния в количестве 7÷15; баритовый концентрат в количестве 20÷35; тальк в количестве 1,5÷3,0.
На фиг. 1 представлена схема вибродемпфирующей пружины, фронтальный разрез, на фиг. 2 представлена схема дополнительного демпфирующего элемента, осесимметрично и коаксиально установленного внутри вибродемпфирующей пружины.
Вибродемпфирующая пружина с дополнительным демпфирующим элементом содержит корпус 1, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка 3, а в зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент 2, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 1 дополнительной упругой стальной трубки 3 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 2 и 4, а их оси совпадают с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 1 расположен винтовой упругий стержень 5, который может быть выполнен так же, как корпус и дополнительные упругие стальные трубки, полым, как показано на чертеже, либо сплошным (не показано). Фрикционные элементы 2 и 4 могут быть выполнены трубчатыми, как показано на чертеже, при этом иметь либо сплошную структуру, например из полиэтилена, как элемент 4, либо комбинированную, как элемент 2, например из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (не показано).
Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 5 выполнен в виде винтовой пружины с шагом, меньшим на 5÷10% шага винтовой линии корпуса 1, для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 2 и 4.
Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит 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.
Вибродемпфирующая пружина с дополнительным демпфирующим элементом работает следующим образом.
При малых амплитудах колебаний, когда большое затухание нежелательно, рассеиваемая энергия за счет сухого трения между стальной трубкой и фрикционным элементом будет невелика. При больших амплитудах колебаний, особенно при резонансах, демпфирование увеличивается из-за относительного перемещения стальных трубок и фрикционного элемента. Во время длительной работы пружинного амортизатора с большими амплитудами затухание возрастает, так как фрикционный элемент при повышении температуры расширяется в замкнутом объеме в несколько раз больше, чем сталь, увеличивая тем самым давление на стенки стальных трубок, в результате чего возрастает сухое трение и колебания быстро прекращаются.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х, У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.
На фиг. 2 представлена схема дополнительного демпфирующего элемента, осесимметрично и коаксиально установленного внутри вибродемпфирующей пружины с дополнительным демпфирующим элементом.
Дополнительный демпфирующий элемент 6, осесимметрично и коаксиально расположенный внутри вибродемпфирующей пружины, выполнен в виде комбинированной пружины, которая содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 9 и 10 со встречно направленными концами 12 и 11 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 7 и 8 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 9 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 10 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 9 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 11, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 8, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (не показана).
В полости второй части 10 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 9 пружины, зазоры 13 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 9 и 10 пружины.
Первую часть 9 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 14 из демпфирующего материала, например полиуретана. Зазоры, в первой части 9 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 14 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (не показано).
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной феноло-формальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0); в количестве 28÷34; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0); в количестве 12÷19: графит в количестве 7÷18; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния в количестве 7÷15; баритовый концентрат в количестве 20÷35; тальк в количестве 1,5÷3,0.
Комбинированная пружина работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 7 и 8 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х. У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.
Вибродемпфирующая пружина с дополнительным демпфирующим элементом, содержащая корпус, выполненный из винтовой пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка, а в зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент, обладающий высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, при этом поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадает с осью витков корпуса, при этом центрально коаксиально и осесимметрично корпусу расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди, который содержит 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, отличающаяся тем, что осесимметрично и коаксиально, внутри вибродемпфирующей пружины расположен дополнительный демпфирующий элемент, выполненный в виде комбинированной пружины, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, а зазоры в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0); в количестве 28÷34; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0); в количестве 12÷19: графит в количестве 7÷18; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния в количестве 7÷15; баритовый концентрат в количестве 20÷35; тальк в количестве 1,5÷3,0.
