ТАРЕЛЬЧАТЫЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2015 года по МПК F16F3/02 F16F1/32 

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов и других объектов.

Известно применение тарельчатых упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3]. Расчеты показывают высокую эффективность упругих элементов тарельчатого типа при их относительно небольших габаритах, при этом испытания в реальных фабричных условиях подтверждают их эффективность при высокой надежности и простоте обслуживания.

Однако нагрузочная способность на элемент тарельчатого типа невысока.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [4, 5] с маятниковым подвесом, в которых используется пакет упругих тарельчатых элементов, состоящий из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом каждый блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.

Недостатком такого типа виброизоляторов с маятниковым подвесом является их большой габарит по высоте, так как они относятся к категории подвесных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте не ограничены, а для опорных систем виброзащиты требуются сравнительно небольшие габариты по высоте.

Известен виброизолятор с кольцевыми тарельчатыми пружинами [6], содержащий корпус в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде, по крайней мере, двух тарельчатых кольцевых пружин, каждая из которых состоит из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закреплена в корпусе через упругие втулки из эластомера, установленные между основанием, нижними кольцами пружин и крышкой.

Известен тарельчатый виброизолятор [7], содержащий корпус, включающий основание с крышкой, и размещенный в нем пакет тарельчатых упругих элементов, который состоит из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов, внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой, один конец которой жестко закреплен в основании, а другой взаимодействует с внутренней поверхностью крышки, выполненной в виде перевернутого стакана, торцевая часть которой взаимодействует с тарельчатыми упругими элементами, причем между торцем втулки и днищем крышки имеется зазор.

Недостатком такого типа виброизоляторов является «прощелкивание» упругих элементов в обратную сторону, т.е. прохождение при определенной нагрузке через нулевую жесткость, что несколько снижает эффективность виброзащиты.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [8, 9], состоящих из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.

Недостатком такого типа виброизоляторов является возможность блокирования тарельчатых упругих элементов в пакетах из колец Т-образного профиля, что несколько может изменить их общую жесткость, а следовательно, и эффективность виброзащиты.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является упругий элемент тарельчатого типа по патенту РФ №2285836 F16F 1/32, от 20.10.2006 г. [10] (прототип), содержащий тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на поверхности которой выполнено, в плоскости параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя или тремя ребрами, направленными по, образующим коническую поверхность, линиям.

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

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в упругом элементе тарельчатого типа, содержащим тарельчатые упругие поверхности в виде усеченного конуса, со сквозными пазами в них, связанных ребрами, направленными вдоль образующих коническую поверхность линиям, относительно разделительного диска расположены два упругих тарельчатых элемента, оппозитно и осесимметрично ему, а каждый из тарельчатых элементов содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза, с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, а в центральной части разделительного диска, соосно упругим элементам, закреплены демпфирующие цилиндры, выполненные из литьевого полиуретана, и входящие с зазорами в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей, при этом демпфирующие цилиндры соединены между собой упругой вставкой, состоящей из оси, проходящей через соосные отверстия в разделительном диске и демпфирующих цилиндрах, и упорных дисков, связывающих соответственно верхний и нижний демпфирующие цилиндры с разделительным диском, при этом упорные диски упругой вставки фиксируют упругие тарельчатые элементы относительно разделительного диска.

На фиг.1 представлен упругий элемент тарельчатого типа с тремя ребрами, на фиг.2 - вид сверху фиг.1.

Тарельчатый упругий элемент содержит два упругих тарельчатых элемента 1 и 2, (фиг.1) оппозитно и осесимметрично расположенных относительно разделительного диска 12, причем каждый из тарельчатых элементов 1 и 2 содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза, соответственно 3, 4 и 5 (фиг.2) с образованием двух усеченных конических поверхностей 1 и 11, связанных тремя ребрами соответственно 6, 7 и 8, направленными по образующим коническую поверхность линиям. В центральной части разделительного диска 12, соосно упругим элементам 1 и 2, закреплены демпфирующие цилиндры 13 и 14, выполненные из литьевого полиуретана и входящие с зазорами соответственно 9 и 10, в отверстия 13 при вершинах усеченных конических поверхностей 11 (фиг.2). Демпфирующие цилиндры 13 и 14 соединены между собой упругой вставкой, состоящей из оси 15, проходящей через соосные отверстия в разделительном диске 12 и цилиндрах 13 и 14, и упорных дисков 16 и 17, связывающих соответственно верхний и нижний демпфирующие цилиндры 13 и 14 с разделительным диском 12, при этом упорные диски 16 и 17 упругой вставки фиксируют упругие тарельчатые элементы 1 и 2 относительно разделительного диска 12.

Возможен вариант выполнения разделительного диска 12 с внутренними полостями (на чертеже не показано), заполненными сыпучим материалом, увеличивающим демпфирование на резонансе.

Тарельчатый упругий элемент работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), установленного через опорные поверхности усеченных конических поверхностей упругих элементов 1 и 2, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, при этом демпфирующие цилиндры 13 и 14, выполненные из литьевого полиуретана, обеспечивают демпфирование в системе, причем чем больше амплитуда колебаний, тем большее демпфирование будет обеспечиваться в системе за счет того, что при сжатии тарельчатых упругих элементов 1 и 2 будут уменьшаться зазоры 9 и 10, с которыми входят демпфирующие цилиндры 13 и 14 в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей 1 и 11, а это приведет к дополнительному трению в системе на резонансе и, следовательно, к повышению эффективности пространственной виброзащиты как по трем осям координат, так и по углам поворота относительно этих осей.

Упругая вставка, состоящая из оси 15, проходящей через соосные отверстия в разделительном диске 12 и цилиндрах 13 и 14, и упорных дисков 16 и 17, связывает воедино демпфирующие цилиндры 13 и 14 с разделительным диском 12, что способствует надежной фиксации упругих тарельчатых элементов 1 и 2 относительно разделительного диска 12. Разделительный диск 12 имеет внутренние полости, заполненные сыпучим материалом, и при прохождении частот вибровозбуждения, совпадающих с собственными частотами материала, будет наблюдаться явление резонанса, что увеличит демпфирование в системе.

Источники библиографии, цитируемые при патентном поиске

1. Кочетов О.С, Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с.: стр.197, рис.5.65.

2. Кочетов О.С. Методика расчета тарельчатых виброизоляторов для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2000, №4. С.98…104.

3. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр.32-37.

4. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Тарельчатый виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279580. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор тарельчатый с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2287727. Опубликовано 20.11.06. Бюллетень изобретений №32.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор Кочетовых с кольцевыми тарельчатыми пружинами // Патент на изобретение №2285834. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Тарельчатый виброизолятор Кочетовых // Патент на изобретение №2285835. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетова тарельчатого типа // Патент на изобретение №2293228. Опубликовано 10.02.07. Бюллетень изобретений №4.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285838. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Упругий элемент тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285836. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.

Изобретение относится к машиностроению. Тарельчатый упругий элемент содержит два симметрично расположенных относительно разделительного диска тарельчатых упругих элемента. Каждый из упругих элементов содержит тарельчатую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям. В центральной части разделительного диска закреплены демпфирующие цилиндры, выполненные из литьевого полиуретана и входящие с зазором в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей. Демпфирующие цилиндры соединены между собой упругой вставкой, состоящей из оси и упорных дисков. Ось упругой вставки проходит через отверстия в разделительном диске и демпфирующих цилиндрах. Упорные диски упругой вставки связывают верхний и нижний демпфирующие цилиндры с разделительным диском и фиксируют упругие тарельчатые элементы относительно разделительного диска. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тарельчатый упругий элемент, содержащий тарельчатые упругие поверхности в виде усеченного конуса со сквозными пазами в них, связанные ребрами, направленными вдоль образующих коническую поверхность линий, отличающийся тем, что относительно разделительного диска расположены два упругих тарельчатых элемента оппозитно и осесимметрично ему, а каждый из тарельчатых элементов содержит тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на которой выполнено в плоскости, параллельной основаниям усеченного конуса, три сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям, а в центральной части разделительного диска соосно упругим элементам закреплены демпфирующие цилиндры, выполненные из литьевого полиуретана и входящие с зазорами в отверстия при вершинах усеченных конических поверхностей, при этом демпфирующие цилиндры соединены между собой упругой вставкой, состоящей из оси, проходящей через соосные отверстия в разделительном диске и демпфирующих цилиндрах, и упорных дисков, связывающих соответственно верхний и нижний демпфирующие цилиндры с разделительным диском, при этом упорные диски упругой вставки фиксируют упругие тарельчатые элементы относительно разделительного диска.

2. Тарельчатый упругий элемент по п.1, отличающийся тем, что разделительный диск выполнен с внутренними полостями, заполненными сыпучим материалом, увеличивающим демпфирование на резонансе.