ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР Российский патент 2002 года по МПК F16F7/14 

Изобретение относится к виброизоляции механизмов, приборов и аппаратуры в любой области техники.

Известен виброизолятор для виброизоляции оборудования, который содержит спиральную цилиндрическую пружину, демпфер сухого трения, выполненный из металлической сетки в виде пакета цилиндрической формы, заключенного внутри спиральной цилиндрической пружины, верхние и нижние ограничительные подушки также из металлической сетки и элементы крепления виброизолятора к фундаменту и виброизолируемому объекту [1].

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является цельнометаллический виброизолятор, содержащий предназначенные для крепления к объекту и фундаменту опорные диски, один из которых имеет внутренний центральный выступ с резьбовым отверстием, прикрепленные к внутренним поверхностям опорных дисков и равномерно расположенные по окружности упоры с шайбами, упругие элементы, расположенные между последними и демпфер [2].

Недостатками известных виброизоляторов являются виброзащита только в осевом направлении, недостаточный свободный ход, отсутствие регулировки характеристик без изменения габаритов в условиях эксплуатации.

Техническим результатом данного изобретения является обеспечение виброзащиты в двух направлениях в осевом и поперечном, увеличение свободного хода и обеспечение регулировки характеристик без изменения габаритов в условиях эксплуатации.

Данный технический результат достигается тем, что известный цельнометаллический амортизатор, содержащий предназначенные для крепления к объекту и фундаменту опорные диски, один из которых имеет внутренний центральный выступ с резьбовым отверстием, прикрепленные к внутренним поверхностям опорных дисков и равномерно расположенные по окружности упоры с шайбами, упругие элементы, расположенные между последними, и демпфер, снабжен прижимными кольцами с полукруглыми радиальными пазами, каждое из которых размещено между соответствующими опорным диском и шайбами, на втором опорном диске выполнен внутренний центральный выступ, аналогичный первому, в опорных дисках выполнены полукруглые радиальные пазы, расположенные напротив полукруглых радиальных пазов прижимных колец, демпфер выполнен из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси виброизолятора, с концами, направленными к его периферии и закрепленными в радиальных полукруглых пазах опорных дисков и прижимных колец, каждый упругий элемент выполнен в виде или одной цилиндрической пружины, или, по крайней мере, двух, установленных одна в другую цилиндрических пружин, при этом каждая цилиндрическая пружина установлена или с предварительным натяжением или без предварительного натяжения с осевым зазором или без зазора относительно соответствующих шайб.

На фиг.1 изображен общий вид виброизолятора, поперечный разрез, на фиг.2 - вид сверху и на фиг.3-8 - некоторые схемы установки цилиндрических пружин между опорными элементами виброизолятора.

Виброизолятор содержит упругий элемент, выполненный или в виде одной или, по крайней мере, двух, установленных одна в другую цилиндрических пружин 1, демпфер, выполненный из дугообразных отрезков стального троса 2, изогнутых по гиперболе к оси виброизолятора, с концами, направленными к его периферии, опорные диски 3, 4 с внутренними центральными выступами и соответствующими отверстиями крепления их к фундаменту и объекту и с полукруглыми радиальными пазами А, два прижимных кольца 5, 6 с аналогичными радиальными пазами А, одно кольцо 5 устанавливается к кольцевой поверхности одного, например, диска 3, а второе 6 - диска 4, между которыми в соответствующих радиальных полукруглых пазах устанавливаются и фиксируются концы отрезков троса 2 демпфера крепежными средствами (винтами, болтами, и т.д.) 7, детали крепления цилиндрических пружин 1 в виде упоров 8, 9 и регулировочные шайбы 10.

На фиг.3 изображена одна пружина, установленная между прижимными кольцами 5, 6 без осевого зазора и натяжения (т.е. Δ = 0), а на фиг.4 - та же пружина, но установленная между прижимными кольцами 5, 6 с предварительным натяжением (т.е. Δ<0) для чего используются регулировочные пластины 10.

На фиг. 5 представлена схема установленных одна в другую цилиндрических пружин, где пружина IВ соответствует случаю, изображенному на фиг.3, а внутренняя пружина IД является дополнительной, которая также установлена с нулевым осевым зазором (Δ = 0).
На фиг.6 представлена схема случая, аналогичного фиг.4, с дополнительной пружиной IЕ с предварительным натяжением (Δ<0).
На фиг.7 пружина 1 установлена как на фиг.5, а пружина IG с осевым зазором (Δ>0).
На фиг.8 представлена только пружина IG с зазором (Δ>0).
Изменение и регулировка характеристик виброизолятора производится путем выбора конкретной схемы установки (фиг.3-8) цилиндрических пружин 1 между прижимными кольцами 5, 6 в соответствующих упорах 8, 9 (фиг.1, 2) в зависимости от особенностей условий работы виброизолируемого объекта и его характеристик, например, номинальной нагрузки, собственной частоты колебаний, эффективности виброзащиты, требования защиты от ударов.

Каждая выбранная схема установки цилиндрических пружин 1 между прижимными кольцами 5, 6 обеспечивает требуемую эффективность виброизоляции виброизолируемого объекта благодаря тому, что виброизолятор обладает широким спектором возможностей, которые достигаются, например, заменой одних пружин 1 на другие, изменением положения и состояния пружин с помощью регулировочных шайб 10 (фиг.3-8), сокращением или изменением количества пружин и т.д. без изменения габаритов виброизолятора.

Кроме того, расположенные пружины по окружности, образующие цилиндрическое тело, допускают деформацию не только в осевом, но и в поперечном направлениях, а потому и обеспечивают виброзащиту как в осевом, так и в поперечном направлениях.

Для установки пружин рекомендуется предварительно растянуть виброизолятор без пружин в пределах не менее наибольшей высоты устанавливаемых пружин.

Это может быть обеспечено, например, путем заварачивания крепежных болтов виброизолятора, которые торцами упираясь друг в друга, удаляют опорные пластины 3, 4 с прижимными кольцами 5, 6, увеличивая тем самым высоту-зазор, где легко могут быть установлены пружины по любой схеме, из представленных на фиг.3-8.

После установки пружин 1 болты отворачивают и виброизолятор, таким образом, готов к установке под объект.

В условиях эксплуатации непосредственно на объекте для установки, замены, регулировки пружин без снятия виброизолятора с места можно использовать, например, предусмотренные в раме объекта отжимные болты, а также домкраты или другие подъемные приспособления.

Виброизолятор имеет широкий спектр возможностей изменения и регулировки характеристик.

Например:
1. Виброизолятор с 15-ю одинаковыми пружинами 1, установленными между прижимными кольцами 5, 6 без зазора (фиг.3). При установке такого виброизолятора под виброизолируемый объект происходит одновременная деформация демпфератросов 2 и пятнадцати пружин 1 (фиг.1, 3).

Во время работы объекта происходит одновременная передача колебательной энергии дугообразным тросовым отрезком 2 демпфера и пружинам 1. Здесь пружины, как известно, по структуре хорошо ослабляют как низкие, так и высокие частоты колебаний, а демпфер, образованный из большого количества отрезков троса 2, ввиду собственной структуры троса, обеспечивает большой эффект демпфирования и значительное снижение упругой деформации объекта, особенно в области резонансных частот за счет трения между жилами троса, т.е. благодаря конструктивному объединению упругих (пружин 1) и демпфирующих элементов (отрезки троса 2) и параллельного их соединения достигается существенный эффект виброизоляции и ударозащиты.

Указанный принцип работы виброизолятора по существу является основным и общим для всех схем, кроме (фиг.9), где все пружины 1 по схеме фиг.8 и при нормальных условиях работы объекта они не работают.

2. Виброизолятор, где все 15 пружин 1 установлены между прижимными кольцами 5, 6 с предварительным натяжением (Δ<0) с помощью, например, регулировочных шайб 10 (фиг.1).

3. Виброизолятор, где для увеличения номинальной нагрузки без изменения габаритов внутри пружин 18 (фиг.3) дополнительно установлены внутренние пружины 1 (фиг.5).

4. Виброизолятор с предварительным натяжением пружин 1С и IЕ, где натяжение обеспечивается шайбами 10 (фиг.6).

Виброизолятор имеет еще одну особенность, а именно, может работать при больших значениях амплитуд (например, до 10 мм для представленного масштаба виброизолятора на фиг. 1) растяжения, так как некоторые объекты работают в условиях, стремящихся оторвать объект от фундамента.

Указанную амплитуду растяжения виброизолятора, однако, можно еще увеличить подбором пружин 1 с суммарным усилием на прижимные кольца 5, 6, дисков 3, 4 при установке их с предварительным натяжением, достаточным для преодоления усилия самого тросового виброизолятора (демпфера) и соответственно растяжения до необходимого расчетного значения. То есть пружины за счет предварительного натяжения упираясь между прижимными кольцами 5, 6 виброизолятора в свободном состоянии, увеличивают высоту виброизолятора на некоторую расчетную величину. При установке виброизолятора между лапами объекта и фундамента под действием веса объекта виброизолятор демпфируется, уменьшая свою высоту.

Указанная деформация регулируется изменением усилий предварительного натяжения пружин 1 таким образом, чтобы обеспечить соответствующую максимальную амплитуду растяжения от вынуждающих сил при работе объекта, что также эффективно обеспечивает виброизолятор.

При этом регулировка пружин производится таким образом, чтобы после максимального растяжения виброизолятора под действием вынуждающих сил верхние торцы пружин 1, по крайней мере, не выходили за пределы 0,5 части упоров 9.

Таким образом, преимуществами виброизолятора являются простота конструкции, обеспечение вибрационных свойств как в осевом, так и в поперечном направлениях, устойчивость, достаточный свободный ход и возможность регулировки характеристик без изменения габаритов даже в условиях эксплуатации непосредственно на виброизолируемом объекте.

Использование: изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации и ударов и может быть использовано в любой области техники. Сущность изобретения: цельнометаллический виброизолятор содержит упругий элемент, демпфер, опорные диски с центральным внутренним выступом и соответствующим резьбовым отверстием крепления опорных дисков к фундаменту и объекту, крепежные средства и регулировочные элементы. Упругий элемент выполнен в виде или одной цилиндрической пружины или по крайней мере двух, установленных одна в другую цилиндрических пружин, при этом каждая цилиндрическая пружина установлена предварительным натяжением или без предварительного натяжения с осевым зазором или без зазора относительно регулировочных элементов, выполненных в виде шайб. Демпфер выполнен из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси виброизолятора, с концами, направленными к его периферии и закрепленными в полукруглых пазах опорных дисков и специальных прижимных колец. Виброизолятор хорошо ослабляет как низкие, так и высокие частоты колебаний, обеспечивает большой эффект демпфирования и значительное снижение уровней вибрации объекта, особенно в области резонансных частот за счет трения между жилами троса, т.е. благодаря конструктивному объединению упругих и демпфирующих элементов и параллельного их соединения достигается существенный эффект виброударозащиты. 8 ил.

Цельнометаллический виброизолятор, содержащий предназначенные для крепления к объекту и фундаменту опорные диски, один из которых имеет внутренний центральный выступ с резьбовым отверстием, прикрепленные к внутренним поверхностям опорных дисков и равномерно расположенные по окружности упоры с шайбами, упругие элементы, расположенные между последними, и демпфер, отличающийся тем, что он снабжен прижимными кольцами с полукруглыми радиальными пазами, каждое из которых размещено между соответствующими опорным диском и шайбами, на втором опорном диске выполнен внутренний центральный выступ, аналогичный первому, в опорных дисках выполнены полукруглые радиальные пазы, расположенные напротив полукруглых радиальных пазов прижимных колец, демпфер выполнен из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси виброизолятора, с концами, направленными к его периферии и закрепленными в радиальных полукруглых пазах опорных дисков и прижимных колец, каждый упругий элемент выполнен в виде одной цилиндрической пружины или, по крайней мере, двух, установленных одна в другую цилиндрических пружин, при этом каждая цилиндрическая пружина установлена или с предварительным натяжением или без предварительного натяжения с осевым зазором или без зазора относительно соответствующих шайб.