ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ Российский патент 1994 года по МПК E02D27/44 

Изобретение относится к средствам виброзащиты низкочастотных горизонтальных колебаний фундаментов под машины.

Известен виброизолированный фундамент, включающий фундаментный блок, горизонтальные упругие элементы (виброизоляторы) и стержни, шарнирно соединяющие фундаментный блок с основанием. Фундамент выполнен по схеме астатического маятника и характеризуется надежной работой в эксплуатационном режиме [1].

Известен виброизолированный фундамент, включающий установленные на катки фундаментный блок и горизонтальные упругие элементы (виброизоляторы). Для получения низких собственных частот горизонтальных колебаний используются виброизоляторы с большой гибкостью, обеспечивающие надежную работу в эксплуатационном режиме [2].

Недостатком известных виброизолированных фундаментов является то, что в переходных режимах при пускоостановочных резонансах на низких частотах фундамент совершает колебания с большими амплитудами, для уменьшения которых вводятся специальные демпфирующие устройства. Кроме того, вследствие большой гибкости виброизоляторов при больших амплитудах колебаний фундамента в переходных режимах для предотвращения потери устойчивости виброизоляторов при их работе на сжатие необходимо предусмотреть специальные мероприятия, например, устройство дополнительных опор.

Целью изобретения является повышение виброзащиты фундамента при низкочастотных горизонтальных колебаниях в переходных режимах.

Цель достигается тем, что виброизолированый фундамент, включающий установленный на катках фундаментный блок и горизонтальные упругие элементы, снабжен дополнительными упругими элементами и маятниковым гасителем колебаний, каждый из которых образован гибким стержнем и дополнительной массой на его верхнем конце, причем стержень соединен с блоком нижним концом шарнирно и в пролете посредством соответствующего дополнительного элемента, жесткость которого определена из соотношения:
C_д = , где С_д - жесткость дополнительного упругого элемента;
m_д - дополнительная масса;
ω_ф - частота колебаний блока (фундамента);
l - длина стержня;
Е - модуль упругости первого рода материала стержня;
J - момент инерции поперечного сечения стержня;
а - расстояние от точки крепления дополнительного упругого элемента к стержню до шарнирного крепления.

Кроме того на каждом стержне с возможностью продольного перемещения закреплена подстроечная масса, а между стержнем и блоком дополнительно установлен демпфирующий элемент.

На фиг.1 изображен предлагаемый виброизолированный фундамент; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Виброизолированный фундамент содержит установленный на катки 1 фундаментный блок 2, горизонтальные упругие элементы 3, гибкий стержень 4 с дополнительной массой 5 на верхнем конце, присоединенный к блоку нижним концом с помощью шарнира 6. Между стержнем и фундаментом размещен дополнительный упругий элемент 7.

На стержне 4 расположена подстроечная масса 8 с возможностью ее перемещения вдоль его оси, а между стержнем 4 и блоком 2 размещен демпфирующий элемент 9.

Шарнирное закрепление на нижнем конце гибкого стержня 6 дополнительной массой на его верхнем конце образует так называемый астатический маятник, движения которого при колебаниях сопровождаются соудаpениями между дополнительной массой и блоком.

Использование схемы астатического маятника, стержень которого соединен с блоком упругим элементом, позволяет получить низкие круговые частоты колебаний маятника при длине стержня, соизмеримой с высотой фундамента.

Для эффективного гашения колебаний в переходных режимах необходимо, чтобы частота колебаний маятника ω_м была равна половине частоты колебаний фундамента ω_ф. Исходя из этого условия (условия настройки на резонансную частоту), жесткость С_д дополнительного элемента 7 должна определяться соотношением:
C_д = ,
где m_д - дополнительная масса;
m_ф - частота колебаний блока;
l - длина стержня;
Е - модуль упругости первого рода материала стержня;
J - момент инерции поперечного сечения стержня;
а - расстояние от точки крепления дополнительного упругого элемента к стержню до шарнирного крепления.

Фундамент работает следующим образом.

Под действием приложенной динамической нагрузки в переходных режимах (при пускоостановочных резонансах) блок 2, установленный на катках 1, совершает горизонтальные колебания в плоскости чертежа, сопровождающиеся деформациями гибких элементов 3. Колебания фундамента вызывают движения присоединенного к нему с помощью шарнира 6 и дополнительного упругого элемента 7 астатического маятника, которые сопровождаются соударениями расположенной на верхнем конце стержня 4 дополнительной массы 5 с блоком 2. Эти соударения вызывают рассеяние энергии колебаний и обеспечивают существенное снижение максимальных отклонений фундамента от положения статического равновесия. Жесткость дополнительного упругого элемента 7, принимаемая в соответствии с приведенным выше соотношением, обеспечивает требуемую настройку маятника на резонансную частоту колебаний; при этом за каждый условный период колебаний происходит одно соударение между блоком и дополнительной массой. Подстроечная масса 8 обеспечивает плавность регулирования и высокую степень точности настройки благодаря возможности ее перемещения вдоль оси стержня 4. Демпфирующий элемент 9 уменьшает чувствительность маятника при его малых отклонениях от условия настройки. Подстроечная масса 8 и демпфирующий элемент 9 обеспечивают стабильность параметров маятника.

Величина зазора D между дополнительной массой 5 и блоком 2 принимается нулевой. В этом случае при выполнении условия настройки ( ω_м= 0,5 ω_ф) частота собственных колебаний виброударной системы равна частоте колебаний фундамента.

Сущность изобретения: виброизолированный фундамент включает фундаментный блок, установленный на катках. Блок взаимодействует с горизонтальными упругими элементами. К блоку прикреплены маятниковые гасители колебаний. Каждый гаситель представляет собой гибкий стержень с дополнительной массой на верхнем конце. Нижний конец стержня шарнирно соединен с блоком. В пролетной части стержень соединен с блоком дополнительным упругим элементом расчетной жесткости. Кроме того, на стержне может быть установлена с возможностью перемещения подстроечная масса, а стержень может быть дополнительно соединен с блоком демпфирующим элементом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ, включающий установленный на катках фундаментный блок и горизонтальные упругие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения виброзащиты фундамента при низкочастотных горизонтальных колебаниях в переходных режимах, он снабжен дополнительными упругими элементами и маятниковыми гасителями колебаний, каждый из которых образован гибким стержнем и дополнительной массой на его верхнем конце, причем стержень соединен с блоком нижним концом шарнирно и в пролете - посредством соответствующего дополнительного элемента, жесткость C_д которого определена из соотношения
C_д = ,
гже M_д - дополнительная масса;
w_ф - частота колебаний блока;
l - длина стержня;
E - модуль упругости первого рода материала стержня;
J - момент инерции поперечного сечения стержня;
a - расстояние от точки крепления дополнительного упругого элемента к стержню до шарнирного крепления. 2. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что на каждом стержне с возможностью продольного перемещения закреплена подстроечная масса, а между стержнем и блоком дополнительно установлен демпфирующий элемент.