Комбинированный виброизолятор

Изобретение относится к машиностроению, а именно к пружинным виброизоляторам, применяемым для снижения вибраций. Комбинированный виброизолятор содержит каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, верхней и нижней, соединенных между собой вертикальной тягой. Верхняя горизонтальная пластина опирается на верхнюю крышку винтовой пружины и жестко соединена с крышкой посредством крепежных элементов. Нижняя горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент. Винтовая пружина и упругодемпфирующий элемент установлены на общем основании. Сверху нижней горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка для установки виброизолируемого объекта. Винтовая пружина выполнена со встроенным демпфером и состоит из двух частей со встречно направленными витками, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины 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 для предотвращения утечки смазки. Первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана. Зазоры, в первой части винтовой пружины заполнены крошкой из фрикционного материала. Правый 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. В зазорах между трубками расположен по крайней мере один фрикционный элемент, обладающий высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. Поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадают с осью витков корпуса. 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. Зазоры в первой части левой винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции. Технический результат: повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к пружинным виброизоляторам, применяемым для снижения вибраций.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является амортизатор по авторскому свидетельству СССР на изобретение №916805, кл. F16F 1/06, опубликовано 05.04.1982 (прототип), содержащий 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.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции при резонансе.

Это достигается тем, что в комбинированном виброизоляторе, содержащим каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин верхней и нижней, соединенных между собой вертикальной тягой, при этом верхняя горизонтальная пластина опирается на верхнюю крышку винтовой пружины и жестко соединена с крышкой посредством крепежных элементов, а нижняя горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент, при этом винтовая пружина и упругодемпфирующий элемент установлены на общем основании, а сверху нижней горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка для установки виброизолируемого объекта, причем винтовая пружина выполнена со встроенным демпфером, и состоит из двух частей со встречно направленными витками, 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, при этом зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, а правый 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, 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, зазоры, в первой части левой 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 в мас. %:

- смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных
смол в соотношении 1:(0,2-1,0)	28÷34%,
- волокнистый минеральный наполнитель, содержащий
стеклоровинг или смесь стеклоровинга и
базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0)	12÷19%,
- графит	7÷18%,
- модификатор трения, содержащий технический углерод
в виде смеси с каолином и диоксидом кремния	7÷15%,
- баритовый концентрат	20÷35%,
- тальк	1,5÷3,0%.

На фиг. 1 изображен общий вид комбинированного виброизолятора, продольный разрез, на фиг. 2 представлен вариант выполнения вибродемпфирующей прокладки 13 для установки виброизолируемого объекта, которая закреплена сверху нижней 12 горизонтальной пластины (фронтальный разрез), выполненной в виде резинового виброизолятора арочного типа, на фиг. 3 - вид его сверху.

Комбинированный виброизолятор содержит каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин верхней 10 и нижней 12, соединенных между собой вертикальной тягой 9, при этом верхняя 10 горизонтальная пластина опирается на верхнюю крышку 1 винтовой пружины 3 и жестко соединена с крышкой 1 посредством крепежных элементов 11, а нижняя 12 горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент 14, при этом винтовая пружина 3 и упругодемпфирующий элемент 14 установлены на общем основании 15, а сверху нижней 12 горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка 13 для установки виброизолируемого объекта (на чертеже не показан).

Винтовая пружина 3 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 4 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 6 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 5, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 2, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).

В полости второй части 4 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 3 пружины, зазоры 7 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 3 и 4 пружины.

Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 7 сегментного профиля контактирующих частей 3 и 4 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 5 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 7 сегментного профиля контактирующих частей 3 и 4 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».

Первую часть винтовой пружины 3, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 8 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».

Зазоры, в первой части 3 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 8 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже 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 в мас. %:

- смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных
смол в соотношении 1:(0,2-1,0)	28÷34%,
- волокнистый минеральный наполнитель, содержащий
стеклоровинг или смесь стеклоровинга и
базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0)	12÷19%,
- графит	7÷18%,
- модификатор трения, содержащий технический углерод
в виде смеси с каолином и диоксидом кремния	7÷15%,
- баритовый концентрат	20÷35%,
- тальк	1,5÷3,0%.

Винтовая пружина работает следующим образом.

Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 1 и 2 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.

Возможен вариант выполнения вибродемпфирующей прокладки 13 в виде резинового виброизолятора арочного типа, предназначенной для установки виброизолируемого объекта, которая закреплена сверху нижней 12 горизонтальной пластины (см. фиг. 2 - фронтальный разрез, фиг. 3 - вид его сверху).

Резиновый виброизолятор арочного типа содержит корпус, выполненный в виде верхней плиты 15 с установочными 21 и крепежными 22 отверстиями, опирающейся на верхний торец упругого элемента 17. Нижняя плита 16 выполнена корытообразной формы, с боковыми планками 20 и отверстиями для крепления к основанию. Профиль боковых поверхностей упругого элемента 17 выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях и включает в себя коническую поверхность 18 вдоль всей длины и полусферическую 19. Отношение ширины виброизолятора А к его высоте В, находится в оптимальном соотношении величин: А/В=1,4…1,5, а отношение длины нижней плиты D к длине верхней плиты С, находится в оптимальном соотношении величин: D/С=1,4…1,7.

Резиновый виброизолятор арочного типа работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта упругий резиновый элемент 17 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий или борт летательного аппарата или мобильного транспортного средства. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей упругого элемента гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность и экономичность резины (эластомера).

Комбинированный виброизолятор, содержащий каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, верхней и нижней, соединенных между собой вертикальной тягой, при этом верхняя горизонтальная пластина опирается на верхнюю крышку упругодемпфирующего элемента, который выполнен в виде винтовой пружины, и жестко соединена с крышкой посредством крепежных элементов, а нижняя горизонтальная пластина опирается на упругодемпфирующий элемент, установленный на общем основании с винтовой пружиной, а сверху нижней горизонтальной пластины закреплена вибродемпфирующая прокладка для установки виброизолируемого объекта, причем винтовая пружина выполнена со встроенным демпфером и состоит из двух частей со встречно направленными витками, 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, при этом зазоры в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, а правый 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, 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, отличающийся тем, что 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 в мас.%: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 8÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) - 12÷19%; графит 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15%; баритовый концентрат 20÷35%; тальк 1,5÷3,0%. при этом вибродемпфирующая прокладка, предназначенная для установки виброизолируемого объекта, которая закреплена сверху нижней горизонтальной пластины, выполнена в виде резинового виброизолятора арочного типа, содержащего корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус, выполнен в виде верхней плиты с установочными и крепежными отверстиями, опирающейся на верхний торец упругого элемента, и нижней плиты, выполненной корытообразной формы с отверстиями для крепления к основанию, причем профиль боковых поверхностей упругого элемента выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, а отношение ширины виброизолятора А к его высоте В, находится в оптимальном соотношении величин: А/В=1,4 … 1,5, а отношение длины нижней плиты D к длине верхней плиты С находится в оптимальном соотношении величин: D/С=1,4 … 1,7.