Виброизолятор подвесного типа
Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит испытывающий внецентренное приложение нагрузки упругий элемент, закрепленный на основании, и крышку с отверстиями. Система регулирования жесткости упругого элемента выполнена в виде гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой проходит сквозь отверстия на крышке и закреплен на основании. Упругий элемент выполнен в виде вибродемпфирующей пружины, содержащей корпус, выполненный из винтовой пустотелой упругой стальной трубки. Внутри корпуса коаксиально установлена с зазором дополнительная упругая стальная трубка. В зазорах между трубками расположен фрикционный элемент, обладающий высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. Поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов. Коаксиально корпусу расположен винтовой сплошной упругий стержень. Фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из спеченного фрикционного материала на основе меди. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам защиты межэтажных перекрытий зданий и сооружений от вибраций, генерируемых установленным на нем оборудовании, и может быть применено для установки, например, ткацких станков на межэтажных перекрытиях реконструируемых зданий текстильных предприятий.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по авторскому свидетельству СССР №1462044 (прототип), содержащий упругий элемент, крышку, основание и систему регулирования жесткости упругого элемента. Система регулирования жесткости упругого элемента выполнена в виде гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой установлен на крышке с возможностью перемещения вдоль нее и фиксации, при этом на крышке выполнены направляющие, в которых размещена ползушка, в которой закреплен другой конец гибкой связи.
Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.
Это достигается тем, что в виброизоляторе подвесного типа, содержащим основание, на котором установлен упругий элемент, испытывающий внецентренное приложение нагрузки, крышку с отверстиями для системы регулирования жесткости упругого элемента, состоящей из гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой продет сквозь отверстия, выполненные в крышке, и закреплен на основании, упругий элемент выполнен в виде вибродемпфирующей пружины.
На фиг. 1 представлен виброизолятор, продольный разрез, на фиг. 2 - вариант выполнения упругого элемента 2 в виде вибродемпфирующей пружины, на фиг. 3, 4 - сетчатый демпфер 6, установленный под нижним 1 основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия.
Виброизолятор подвесного типа содержит основание 1 (фиг. 1), на котором установлены упругий элемент 2, испытывающий внецентренное приложение нагрузки, крышку 3 с отверстиями для системы регулирования жесткости упругого элемента 2, состоящей из гибкой связи 4, один конец которой предназначен для закрепления на объекте 5, а другой продет сквозь отверстия, выполненные в крышке 3, и закреплен на основании 1. Возможен вариант крепления гибкой связи 4 к одному из отверстий в крышке 3 без охвата крышки 3 гибкой связью 4.
Для повышения демпфирования колебаний под нижним 1 основанием виброизолятора, на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия, установлен сетчатый демпфер 6 (фиг. 3, 4).
Виброизолятор подвесного типа работает следующим образом.
Снижение динамической нагрузки на основание 1 происходит при помощи упругого элемента 2, который испытывает внецентренное приложение нагрузки, что позволяет снизить собственную частоту объекта на виброизоляторах и улучшить качество виброзащиты. Упругий элемент 2 при этом испытывает деформации изгиба по типу балки, защемленной с одного конца, т.е. гибкая связь 4 поворачивает крышку 3 относительно оси упругого элемента, причем момент скручивания тем больше, чем больше плечо рычага, определяемое расстоянием от оси пружины до точки приложения нагрузки. Для этого служат отверстия в крышке 3, сквозь которые проходит гибкая связь 4.
Вибродемпфирующая пружина (фиг. 2) содержит корпус 7, выполненный из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором, по крайней мере, одна дополнительная упругая стальная трубка 9, а в зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент 8, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. При этом поверхности корпуса 7, дополнительной упругой стальной трубки 9 соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов 8, а их оси совпадают с осью витков корпуса. Центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу 7 расположен винтовой упругий стержень 10, который может быть выполнен так же, как корпус и дополнительные упругие стальные трубки, полым, как показано на чертеже, либо сплошным (на чертеже не показано). Фрикционные элементы могут быть выполнены трубчатыми, как показано на чертеже, при этом иметь либо сплошную структуру, например из полиэтилена, либо комбинированную, например из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Возможен вариант, когда фрикционный элемент выполнен в виде гранулированной засыпки из вибродемпфирующего материала (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда винтовой упругий стержень 10 выполнен в виде винтовой пружины с шагом, меньшим на 5÷10% шага винтовой линии корпуса 7, для создания натяга, обеспечивающего функциональное назначение фрикционных элементов 8.
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 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, Y, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.
Сетчатый демпфер 6 (фиг. 3, 4) установлен под нижним 1 основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия (на чертеже не показано) и содержит основание 11, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 12, а сетчатые упругие элементы, верхний 17 с верхней нажимной шайбой 15 и нижний 18 с нижней нажимной шайбой 20, жестко соединены с основанием 11 посредством опорных колец соответственно 16 и 19, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе 17, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы 15, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 14, охватываемым соосно расположенным кольцом 13, который жестко соединен с основанием 11.
Между нижней нажимной шайбой 10 и нижним сетчатым упругим элементом 18, расположен слой вибродемпфирующего материала 11, например из полиуретана.
Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см3 … 2,0 г/см3, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм … 0,15 мм.
Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.
Упругие сетчатые элементы 17 и 18 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.
Возможен вариант, когда слой вибродемпфирующего материала 21, расположенный между нижней нажимной шайбой 20 и нижним сетчатым упругим элементом 18, выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев: первый слой - из дисперсного упругодемпфирующего 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.
Возможен вариант, когда соосно и осесимметрично сетчатому упругому элементу 18, расположенному между основанием 11 и слоем вибродемпфирующего материала 21, внутри сетчатого упругого элемента 18, расположен дополнительный упругий элемент 22, выполненный, например, в виде пружины.
Виброизолятор симметричный сетчатый работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 15, упругие сетчатые элементы 17 и 18 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечиваются пространственная виброзащита и защита от ударов.
1. Виброизолятор подвесного типа, содержащий основание, на котором установлен упругий элемент, испытывающий внецентренное приложение нагрузки, крышку с отверстиями для системы регулирования жесткости упругого элемента, состоящей из гибкой связи, один конец которой предназначен для закрепления на объекте, а другой продет сквозь отверстия, выполненные в крышке, и закреплен на основании, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде вибродемпфирующей пружины, 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 совпадают с осью витков корпуса, при этом центрально коаксиально и осесимметрично корпусу расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, а 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.
2. Виброизолятор подвесного типа по п. 1, отличающийся тем, что под нижним основанием виброизолятора на межэтажном перекрытии здания текстильного предприятия установлен сетчатый демпфер, содержащий основание, упругие сетчатые элементы, взаимодействующие с основанием, основание расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями, а сетчатые упругие элементы, верхний с верхней нажимной шайбой и нижний с нижней нажимной шайбой жестко соединены с основанием посредством опорных колец, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе в центре осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, жестко соединенным с основанием, а между нижней нажимной шайбой и нижним сетчатым упругим элементом расположен слой вибродемпфирующего материала, причем вибродемпфирующий материал, расположенный между нижней нажимной шайбой и нижним сетчатым упругим элементом, выполнен комбинированным, состоящим из трех промежуточных вибродемпфирующих слоев.
3. Виброизолятор подвесного типа по п. 2, отличающийся тем, что первый слой комбинированного вибродемпфирующего материала сетчатого демпфера выполнен из дисперсного упругодемпфирующего 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.
4. Виброизолятор подвесного типа по п. 2, отличающийся тем, что соосно и осесимметрично сетчатому упругому элементу сетчатого демпфера, расположенному между основанием и слоем вибродемпфирующего материала, внутри сетчатого упругого элемента, расположен дополнительный упругий элемент, выполненный, например, в виде пружины.
