Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент

Изобретение относится к системам защиты механизмов и машин от вибраций. Стержневой демпфирующий элемент выполнен в виде цилиндрической обечайки из эластомера. К торцам обечайки присоединены верхний и нижний плоские упоры, состоящие из трех слоев. Нижний и верхний слои выполнены из жесткого вибродемпфирующего материала, а расположенный между ними третий слой выполнен демпфирующим. В качестве демпфирующего материала используется крошка, залитая полиуретаном. Внутренняя полость цилиндрической обечайки заполнена набором, состоящим из двух демпфирующих дисков. Диски закреплены на упругой оси, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой. Между демпфирующими дисками расположена цилиндрическая винтовая пружина. Достигается повышение эффективности демпфирования в резонансном режиме. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к системам защиты механизмов и машин от вибраций.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является стержневой цилиндрический демпфирующий элемент по патенту РФ №2615185 (прототип), содержащий корпус в виде цилиндрической обечайки из вибродемпфирующего материала, к торцам которой присоединены верхний и нижний плоские упоры, а полость цилиндрической обечайки заполнена набором, состоящим по крайней мере из двух демпфирующих дисков, закрепленных на упругой оси, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой, при этом между демпфирующими дисками расположена по крайней мере одна цилиндрическая винтовая пружина.

Недостатком демпфера является сравнительно невысокая эффективность демпфирования, сложность конструкции, при высокой стоимость системы виброзащиты, которая не всегда оправдана из-за ее сравнительно невысокой эффективности демпфирования.

Технический результат - повышение эффективности демпфирования в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в стержневом цилиндрическом демпфирующим элементе, выполненном в виде цилиндрической обечайки из вибродемпфирующего материала, например эластомера: полиэтилена, полиуретана или полипропилена, к торцам которой присоединены верхний и нижний плоские упоры, выполненные комбинированными, состоящими из по крайней мере трех слоев: нижний и верхний выполнены из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластикатов типа «Агат», «Швим», а третий слой, расположенный между ними, выполнен демпфирующим, при этом в качестве демпфирующего материала используется крошка: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката типа «Швим», с размером фракций крошки 1,5…2,5 мм, залитых эластомером, например полиуретаном, а внутренняя полость цилиндрической обечайки заполнена набором, состоящим по крайней мере из двух демпфирующих дисков, закрепленных на упругой оси, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой, а между демпфирующими дисками расположена по крайней мере одна цилиндрическая винтовая пружина.

На фиг. 1 изображен общий вид стержневого цилиндрического демпфирующего элемента; на фиг. 2 - вариант выполнения его внутренней полости.

Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент содержит цилиндрическую обечайку 3 из вибродемпфирующего материала, например эластомера: полиэтилена, полиуретана или полипропилена, к торцам которой присоединены верхний 1 и нижний 2 плоские упоры, выполненные комбинированными, состоящими из по крайней мере трех слоев: нижний и верхний выполнены из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластикатов типа «Агат», «Швим», а третий слой, расположенный между ними, выполнен демпфирующим, при этом в качестве демпфирующего материала используется крошка: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката типа «Швим», с размером фракций крошки 1,5…2,5 мм, залитых эластомером, например полиуретаном. Внутренняя полость цилиндрической обечайки 3 заполнена набором, состоящим по крайней мере из двух демпфирующих дисков 4 и 5, закрепленных на упругой оси 7, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой 3, а между демпфирующими дисками 4 и 5 расположена по крайней мере одна цилиндрическая винтовая пружина 6.

Демпфирующие диски 4 и 5, соединены с упругой осью 7, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой 3, по свободной посадке «с зазором».

Внутренняя полость 9 между демпфирующим диском 4 и верхним 1 плоским упором, а также внутренняя полость 10 между демпфирующим диском 5 и нижним 2 плоским упором заполнены фрикционным материалом, например элементами сетчатой структуры, при этом плотность элементов сетчатой структуры 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, при этом полость 8 между демпфирующими дисками 4 и 5, в которой расположена цилиндрическая винтовая пружина 6, заполнена полиуретаном.

Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент работает следующим образом.

Нагрузка может быть приложена вертикально как по его оси, на верхний 1 и нижний 2 плоские упоры, так и горизонтально, на упругую цилиндрическую обечайку 3 из вибродемпфирующего материала. В случае вертикального вибрационного или виброударного нагружения демпфирующий элемент работает в режиме виброизоляции осевых, небольших перемещений за счет упругости цилиндрической обечайки 3 и упругой оси 7, на которой закреплены демпфирующие диски 4 и 5.

В случае горизонтального (или бокового) вибрационного или виброударного нагружения, демпфирующий элемент работает в режиме бокового (перпендикулярно оси) «сжатия-растяжения» цилиндрической винтовой пружины 6, при этом величина боковых перемещений обусловлена жесткостью демпфирующих дисков 4 и 5, между которыми закреплена винтовая пружина 6.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения внутренней полости стержневого цилиндрического демпфирующего элемента. При этом цилиндрическая обечайка 3 из вибродемпфирующего материала закреплена к верхнему 1 плоскому упору, с зазором относительно нижнего 2 плоского упора, а коаксиально ей, охватывая ее, установлена вторая цилиндрическая обечайка 11 из вибродемпфирующего материала, которая закреплена к нижнему 2 плоскому упору, с зазором относительно верхнего 1 плоского упора. При этом во внутренней полости 10, между демпфирующим диском 5 и нижним 2 плоским упором, расположен дополнительный упругий элемент 12, а между верхним 1 плоским упором и торцом второй цилиндрической обечайки 11, установлен кольцевой упругий элемент 13, закрепленный соответственно на торцевой поверхности цилиндрической обечайки 11 и горизонтальной поверхности верхнего 1 плоского упора, обращенной к цилиндрической обечайки 11.

При этом кольцевой упругий элемент 13 выполнен в виде кольцевого сильфона из упругого материала, например резинокордного, или упругого пружинного материала.

1. Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент, выполненный в виде цилиндрической обечайки из вибродемпфирующего материала, например эластомера: полиэтилена, полиуретана или полипропилена, к торцам которой присоединены верхний и нижний плоские упоры, выполненные комбинированными, состоящими из по крайней мере трех слоев: нижний и верхний выполнены из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластикатов типа «Агат», «Швим», а третий слой, расположенный между ними, выполнен демпфирующим, при этом в качестве демпфирующего материала используется крошка: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката типа «Швим», с размером фракций крошки 1,5…2,5 мм, залитая эластомером, например полиуретаном, а внутренняя полость цилиндрической обечайки заполнена набором, состоящим по крайней мере из двух демпфирующих дисков, закрепленных на упругой оси, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой, а между демпфирующими дисками расположена по крайней мере одна цилиндрическая винтовая пружина.

2. Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент по п. 1, отличающийся тем, что демпфирующие диски, соединены с упругой осью, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой, по свободной посадке «с зазором», при этом внутренняя полость между демпфирующим диском и верхним плоским упором, а также внутренняя полость между демпфирующим диском и нижним плоским упором заполнены фрикционным материалом, например элементами сетчатой структуры, при этом плотность элементов сетчатой структуры 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, при этом полость между демпфирующими дисками, в которой расположена цилиндрическая винтовая пружина, заполнена полиуретаном.

3. Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрическая обечайка из вибродемпфирующего материала закреплена к верхнему плоскому упору с зазором относительно нижнего плоского упора, а коаксиально ей, охватывая ее, установлена вторая цилиндрическая обечайка из вибродемпфирующего материала, которая закреплена к нижнему плоскому упору, с зазором относительно верхнего плоского упора, при этом во внутренней полости между демпфирующим диском и нижним плоским упором расположен дополнительный упругий элемент, а между верхним плоским упором и торцом второй цилиндрической обечайки установлен кольцевой упругий элемент, закрепленный соответственно на торцевой поверхности цилиндрической обечайки и горизонтальной поверхности верхнего плоского упора, обращенной к цилиндрической обечайке.

4. Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент по п. 3, отличающийся тем, что кольцевой упругий элемент выполнен в виде кольцевого сильфона из упругого материала, например резинокордного, или упругого пружинного материала.