Пружинный демпфер сухого трения
Изобретение относится к машиностроению. Пружинный демпфер сухого трения содержит нижнюю и верхнюю опорные пластины. Коаксиально и концентрично установлены наружная, с правым углом подъема витков, и внутренняя с левым углом подъема витков пружины. Нижняя опорная пластина является основанием. Нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины. Верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной. Верхний диск демпфера сухого трения выполнен из стали. Нижний диск выполнен из фрикционного материала, выполненного из композиции. Поверхности соприкосновения нижнего и верхнего дисков демпфера сухого трения выполнены эквидистантными и конгруэнтными. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство с переменной структурой демпфирования [патент РФ №2303722 - прототип], содержащее корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам.
Недостатком такого типа устройств виброизоляции является большая 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 пружинном демпфере сухого трения, содержащим нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная, с правым углом подъема витков, и внутренняя с левым углом подъема витков, пружины, при этом нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко, между верхней опорной пластиной, и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего и верхнего, дисков, при этом нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной, при этом верхний диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний диск выполнен из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной феноло-формальдегидных 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%, при этом поверхности соприкосновения нижнего и верхнего дисков демпфера сухого трения выполнены эквидистантными и конгруэнтными, а по форме, в сечении, перпендикулярном нижней и верхней опорным пластинам: - плоскими, или коническими, или сферическими или комбинированными.
На чертеже представлен общий вид предлагаемого демпфера сухого трения.
Пружинный демпфер сухого трения содержит нижнюю 1 и верхнюю 2 опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная 5, с правым углом подъема витков, и внутренняя 6 с левым углом подъема витков, пружины. Нижняя опорная пластина 1 является основанием, на котором нижние фланцы пружин 5 и 6 закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной 2, на которой устанавливается виброизолируемый объект (на чертеже не показано), и верхним фланцем внутренней пружины 6 с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего 3 и верхнего 4, дисков. При этом нижний диск 3 жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины 6, а верхний диск 4 жестко связан с верхней опорной пластиной 2. Верхний 4 диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний 3 диск выполнен 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%. Поверхности 7 соприкосновения нижнего 3 и верхнего 4 дисков демпфера сухого трения выполнены эквидистантными и конгруэнтными, а по форме, в сечении, перпендикулярном нижней 1 и верхней 2 опорным пластинам: - плоскими, коническими, сферическими и комбинированными. В качестве материалов нижнего 3 и верхнего 4 дисков демпфера сухого трения используется сталь, фрикционный материал, комбинированные материалы.
Возможен вариант, когда в целях повышения коэффициента демпфирования системы виброизоляции, на поверхностях 7 соприкосновения дисков 3 и 4 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены риски или насечки (на чертеже не показано). Риски или насечки на поверхностях 7 соприкосновения дисков 3 и 4 могут быть выполнены: линейными, круговыми, спиралеобразными, а также прерывистыми или сплошными.
На поверхности 7 наносится фрикционная паста или смазка, которая заполняет микрообъемы, образованные рисками или насечками.
Эти элементы взаимодействуют друг с другом без зазоров, что приводит к увеличению поверхностей трения, а, следовательно, к увеличению коэффициента демпфирования системы.
Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий 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.
Возможен вариант, когда верхний диск 4 выполнен из жесткого эластомера, например резины или полиуретана, обладающих высокими демпфирующими и фрикционными свойствами, а нижний диск 3 - выполнен из стали.
Пружинный демпфер сухого трения работает следующим образом.
Наружная 5 и внутренняя 6 пружины демпфера воспринимают значительные статическую и динамическую нагрузки от машины и передают на поддерживающую конструкцию существенно уменьшенную величину динамической нагрузки.
Две пружины 5 и 6, вставленные одна в другую, работают на сжатие, при этом внешняя пружина 5 правого угла подъема поворачивает жестко прикрепленную к ней верхнюю металлическую опорную пластину 2 в одну сторону, а внутренняя пружина 6 левого угла подъема - жестко прикрепленный к ней нижний диск 3 демпфера сухого трения - в другую сторону. Таким образом, используется эффект взаимного поворота в разные стороны концевых витков пружин 5 и 6 вокруг вертикальной оси, благодаря чему в составной опорной плоскости демпфера сухого трения возникают диссипативные силы, т.е. появляется сухое трение. Введение в демпфер сухого трения элемента из резины с повышенным в 10÷15 раз внутренним трением приводит к уменьшению амплитуд колебаний машины в пускоостановочных режимах в 2÷3 раза. При ударных воздействиях логарифмический декремент затухания колебаний также уменьшается.
1. Пружинный демпфер сухого трения, содержащий нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная, с правым углом подъема витков, и внутренняя с левым углом подъема витков, пружины, при этом нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой нижнего и верхнего дисков, при этом нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной, при этом верхний диск демпфера сухого трения выполнен из стали или верхний диск выполнен из жесткого эластомера, например резины или полиуретана, обладающих высокими демпфирующими и фрикционными свойствами, или верхний диск выполнен из спеченного фрикционного материала на основе меди, содержащий 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, при этом нижний диск выполнен из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резолыюй 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%, или нижний диск выполнен из стали, или нижний диск выполнен из спеченного фрикционного материала на основе меди, содержащий 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, при этом поверхности соприкосновения нижнего и верхнего дисков демпфера сухого трения выполнены эквидистантными и конгруэнтными, а по форме, в сечении, перпендикулярном нижней и верхней опорным пластинам: плоскими, или коническими, или сферическими или комбинированными.
2. Пружинный демпфер сухого трения по п. 1, отличающийся тем, что на поверхностях соприкосновения дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены риски или насечки по форме: линейными, или круговыми, или спиралеобразными, а также прерывистыми, или сплошными.
3. Пружинный демпфер сухого трения по п. 1, отличающийся тем, что на поверхностях соприкосновения дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, нанесена фрикционная паста или смазка, которая заполняет микрообъемы, образованные рисками или насечками.
