ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА Российский патент 1996 года по МПК F16F9/02 

Заявленное устройство относится к области машино-приборостроения и может использоваться для виброизоляции прецизионного оборудования и приборов.

Известно виброизолирующее устройство пневматическая подвеска (см. а.с. СССР N 842295), содержащее герметизированную камеру, заполненную воздухом, образованную резинокордной оболочкой и демпферной камерой, которые соединены между собой через перепускные отверстия. Силой избыточного давления воздуха, заполняющего герметизированную камеру, создается усилие, компенсирующее статическую нагрузку защищаемого объекта. Подавление вибрационного воздействия осуществляется за счет упругих свойств воздуха герметизированной камеры. Сопротивление перетеканию воздуха между резинокордной оболочкой и демпферной камерой, создаваемое перепускными отверстиями при изменении объема резинокордной оболочки, вызванного смещением защищаемого объекта относительно основания при вибрации, обуславливает демпфирование колебаний.

Упругие свойства воздуха, заполняющего герметизированную камеру под давлением превышающим атмосферное, обуславливают значительную жесткость виброизолирующего устройства. Это обстоятельство определяет высокую собственную частоту и как следствие ограниченный диапазон подавляемых частот вибрационного воздействия в низкочастотной области.

Известно виброизолирующее устройство виброизолирующая опора (см. а.с. СССР N 1092319). Hаиболее близкое по совокупности существенных признаков к заявляемому и принятое авторами за прототип. Виброизолирующая опора содержит цилиндрический корпус, с которым расположен стержень, связанный с последним двумя мембранами разнесенными вдоль оси и образующими внутри корпуса герметизированную камеру. Герметизированная камера включает в себя рабочую и демпферную камеры, заполненные воздухом и соединенные между собой перепускными отверстиями, стержень и корпус имеют опорные поверхности ориентированные в противоположные стороны. Площадь круга, описываемого внешним диаметром мембраны, расположенной со стороны опорной поверхности стержня, превышает площадь круга, описываемого внешним диаметром мембраны, расположенной со стороны опорной поверхности корпуса. Это позволяет создать усилие, компенсирующее статическую нагрузку защищаемого объекта, за счет разности сил избыточного давления воздуха внутри герметизированной камеры на мембраны. Вибрационное воздействие подавляется за счет упругих свойств воздуха, заполняющего герметизированную камеру, и частично за счет упругих свойств мембран. Границы полосы подавления частот вибрационного воздействия определяются собственной частотой виброизолирующей опоры. Сопротивление перетеканию воздуха между рабочей и демпферной камерой через перепускное отверстие при изменении объема рабочей камеры, вызванного перемещением защищаемого объекта относительно основания, обуславливает демпфирование колебаний.

Недостатком прототипа является отсутствие подавления низкочастотных составляющих вибрационного воздействия. Это вызвано значительной величиной упругости воздушной массы, заполняющей герметизированную камеру, которая определяет большую жесткость виброизолирующей опоры, обуславливающую в свою очередь высокую собственную частоту. Последнее определяет большое значение низкочастотной границы полосы подавляемых частот.

Проблемой, вытекающей из современного уровня развития техники, является необходимость создания конструкции виброизолирующего устройства с более широкой полосой частот подавления вибрационного воздействия при сохранении демпфирующих свойств.

Указанная проблема решается тем, что заявляемая виброизолирующая опора содержит цилиндрический корпус, соосно с которым расположен стержень. Опорная торцевая поверхность стержня обращена в сторону противоположную опорной поверхности корпуса. Стержень связан с корпусом с помощью двух кольцевых мембран. Мембрана расположена со стороны опорной поверхности корпуса, имеет площадь круга, описанного внешним диаметром, большую площади круга, описанного внешним диаметром кольцевой мембраны, расположенной со стороны опорной торцевой поверхности стержня. Мембраны разнесены по оси стержня и связаны с ним своей центральной частью. Своей периферией мембраны связаны со стенками корпуса, образуя тем самым герметизированную камеру. Полость герметизированной камеры вакуумирована. Кольцевая мембрана, расположенная со стороны опорной поверхности корпуса, стенками и самой опорной поверхностью корпуса, образуют демпферную камеру. Демпферная камера связана с внешней средой через перепускное отверстие в стенке корпуса.

Так как внутренняя полость герметизированной камеры вакуумирована, благодаря разности площадей кругов, описываемых внешними диаметрами кольцевых мембран, создается усилие, обусловленное разностью сил атмосферного давления на мембраны и направленное на компенсацию статической нагрузки защищаемого объекта. Отсутствие воздуха в полости герметизированной камеры обуславливает жесткости виброизолирующей опоры, определяемой в данном случае лишь жесткостью кольцевых мембран, а как следствие этого уменьшение собственной частоты колебаний и расширение полосы частот подавления вибрационного воздействия в низкочастотной области.

Так как полость герметизированной камеры вакуумирована, демпферная камера вынесена за ее пределы. Перемещение защищаемого объекта относительно основания при вибрации вызывает изменение формы кольцевой мембраны, отделяющей герметизированную камеру от демпферной, что влечет за собой изменение объема последней, тем самым вызывая перетекание воздуха между демпферной камерой и окружающей средой через перепускное отверстие. Сопротивление, возникающее при перетекании воздуха, обуславливает демпфирующие свойства виброизолирующей опоры.

Благодаря новой совокупности существенных признаков, достигается расширение полосы подавляемых частот при сохранении демпфирующих свойств виброизоляционной опоры.

Заявленное изобретение является новым, так как авторам оно не известно из отечественных и зарубежных общедоступных источников.

По мнению авторов заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно не следует из источников общедоступной информации, характеризующих уровень данной отрасли.

На рисунке изображен общий вид заявляемой виброизолирующей опоры в разрезе.

Виброизолирующая опора содержит цилиндрический корпус 1, вдоль оси которого расположен стержень 2. Стержень 2 связан с корпусом 1 двумя кольцеобразными мембранами 3 и 4, разнесенными вдоль оси стержня и образующими внутри корпуса 1 герметизированную камеру 5. Стержень 2 имеет расширенную опорную торцевую поверхность, ориентированную в сторону противоположную опорной поверхности корпуса 1. Мембраны 3 и 4 связаны своей центральной частью со стержнем 2, а по периферии со стыками корпуса 1. Внешний диаметр кольцевой мембраны 4, расположенной со стороны опорной поверхности корпуса 1 превышает внешний диаметр кольцевой мембраны 3, расположенной со стороны опорной торцевой поверхности стержня 2. Корпус 1 своей опорной поверхностью установлен на основании 6. Защищаемый объект 7 расположен на расширенной опорной торцевой поверхности стержня 2. Опорная часть корпуса 1 выполнена в виде замкнутой полости 8 изолированной от герметизированной камеры 5 мембраной 4. Эта полость представляет собой демпферную камеру, соединенную с окружающей средой через перепускное отверстие 9.

Виброизолирующая опора работает следующим образом.

Благодаря тому, что площадь круга, описываемого внешним диаметром мембраны 4, превышает площадь круга описываемого внешним диаметром мембраны 3, при вакуумировании герметизированной камеры возникает усилие, обусловленное разностью сил атмосферного давления на поверхность мембран. Это усилие напpавлено в сторону противоположную вектору силы тяжести защищаемого объекта. При равенстве этих сил стержень 2 занимает положение, при котором отсутствует непосредственный механический контакт его с корпусом 1. При этом механическая связь между ними осуществляется только через мембраны 3 и 4, которые под воздействием силы атмосферного давления приобретают полутороидальную форму. Отклонение от этого положения стержня 2, с размещенным на нем защищаемым объектом 7, под воздействием вибрации вызовет деформации мембран 3 и 4, что приведет к изменению суммарного вектора силы действующего со стороны мембран 3 и 4 на стержень 2, которое будет направлено на компенсацию отклонения. Малая жесткость демпфируемых мембран обеспечивает низкую собственную частоту виброизолирующей опоры и как следствие более широкий частотный диапазон подавления вибрационного воздействия.

Изменение формы мембраны 4 при смещении стержня 2 относительно корпуса 1 приводит к изменению объема демпферной камеры. Это вызывает перетекание воздуха между демпферной камерой и окружающей средой через пропускное отверстие 9. Сопротивление перетеканию воздуха создаваемое перепускными отверстиями 9, обуславливает демпфирование колебаний.

На основании вышеизложенного заявители считают, что заявляемое изобретение соответствует критерию промышленной применимости.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: виброизолирующая опора содержит цилиндрический корпус, расположенные в нем соосно установленные стержень с опорной поверхностью, две кольцевые мембраны, разнесенные по оси стержня и связанные с ним своей центральной частью, а по периферии - со стенками корпуса с образованием герметизированной камеры, которая вакуумирована. Демпферная камера образована расположенной со стороны опорной поверхности корпуса кольцевой мембраной, стенками и опорной поверхностью корпуса. Перепускное отверстие выполнено в стенке корпуса и предназначено для связи с внешней средой. 1 ил.

Виброизолирующая опора, содержащая цилиндрический корпус, расположенные в нем соосно стержень с опорной торцевой поверхностью, противоположной опорной поверхности корпуса, две кольцевые мембраны, одна из которых, расположенная со стороны опорной поверхности корпуса, имеет площадь круга, описанного внешним диаметром, большую площади круга, описанного внешним диаметром кольцевой мембраны, расположенной со стороны опорной торцевой поверхности стержня, разнесенные по оси стержня и связанные с ним своей центральной частью, а по периферии связанные со стенками корпуса с образованием герметизированной камеры, демпферную камеру и перепускное отверстие, отличающаяся тем, что полость герметизированной камеры вакуумирована, демпферная камера образована расположенной со стороны опорной поверхности корпуса кольцевой мембраной, стенками и опорной поверхностью корпуса, а перепускное отверстие выполнено в стенке корпуса и предназначено для связи с внешней средой.