ПАКЕТ КОЛЬЦЕВЫХ ПРУЖИН КОЧЕТОВА 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.

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 выполнены 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.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является кольцевая пружина по а.с. СССР №280111 F16F 1/08, от 26.08.1970 г. [11] (прототип), содержащая набор кольцевых пружин, который составлен из последовательно чередующихся дисков большего и меньшего диаметров с отогнутыми в противоположные стороны краями по радиусу, обеспечивающему сопряжение дисков одного с другим.

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 пакете кольцевых пружин, состоящем из связанных между собой, внешних и внутренних кольцевых упругих конусных дисков, образующих набор, включающий, по крайней мере, две пары оппозитно расположенных и соединенных между собой большими основаниями кольцевых упругих конусных дисков таким образом, что в сочленении каждой пары образуется внутренняя тороидальная поверхность радиуса R, а в сочленении набора из этих пар по меньшему основанию кольцевых упругих конусных дисков образуется внешняя тороидальная поверхность радиуса R, при этом каждый из кольцевых упругих конусных дисков имеет боковую конусную поверхность со сферическими сегментами радиуса R, расположенными соответственно у большего основания усеченного конуса и меньшего основания усеченного конуса каждого из дисков, а сферические сегменты выполнены заедино с коническими поверхностями каждого из дисков и направлены в разные стороны от образующей конической поверхности, т.е. один сферический сегмент каждого диска направлен внутрь конической поверхности, а другой - наружу, при этом число пар дисков в наборе таких пружин может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины, причем набор кольцевых пружин, состоящий из пар кольцевых упругих конусных дисков, расположен в цилиндрическом корпусе, нижняя часть которого жестко соединена с основанием, имеющим центрирующий цилиндрический буртик, в который входит меньшее основание одной из пары кольцевых упругих конусных дисков, а в верхней части корпуса подвижно с зазором расположена крышка с центрирующим цилиндрическим буртиком, на котором центрируется меньшее основание другой пары из набора кольцевых упругих конусных дисков, при этом на цилиндрической поверхности корпуса выполнена проточка для уменьшения его радиальной жесткости, при этом большими основаниями оппозитно расположенные и соединенные между собой кольцевые упругие конусные диски каждой пары входят с зазором в корпус, базируясь по его внутренней цилиндрической поверхности.

На фиг.1 показан фронтальный разрез пакета кольцевых пружин, на фиг.2 - общий вид одного из дисков кольцевой пружины в свободном состоянии.

Пакет кольцевых пружин (фиг.1) состоит из набора, включающего, по крайней мере, две пары оппозитно расположенных и соединенных между собой большими основаниями кольцевых упругих конусных дисков 7 и 8 таким образом, что в сочленении каждой пары образуется внутренняя тороидальная поверхность радиуса R, а в сочленении набора из этих пар по меньшему основанию кольцевых упругих конусных дисков образуется внешняя тороидальная поверхность радиуса R.

Каждый из кольцевых упругих конусных дисков имеет боковую конусную поверхность со сферическими сегментами радиуса R, расположенными соответственно у большего основания 9 усеченного конуса (фиг.2) и меньшего основания 10 усеченного конуса каждого из дисков 7 и 8. При этом сферические сегменты выполнены заедино с коническими поверхностями каждого из дисков и направлены в разные стороны от образующей конической поверхности, т.е. один сферический сегмент каждого диска направлен внутрь конической поверхности, а другой - наружу. Число пар дисков в наборе таких пружин может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины.

Возможен вариант, когда на каждом из дисков 7 и 8 могут быть выполнены, по крайней мере, три радиальных паза 11, направленных от меньшего основания 10 усеченного конуса к большему основанию 9. Каждый из радиальных пазов 11 заканчивается отверстием 12 для снятия напряжений (фиг.2).

Пакет кольцевых пружин (фиг.1), состоящий из набора кольцевых пружин, который состоит из пар кольцевых упругих конусных дисков, расположен в цилиндрическом корпусе 3, нижняя часть которого жестко соединена с основанием 1, имеющим центрирующий цилиндрический буртик 2, в который входит меньшее основание одной из пары кольцевых упругих конусных дисков. В верхней части корпуса 3 подвижно с зазором расположена крышка 5 с центрирующим цилиндрическим буртиком 6, на котором центрируется меньшее основание другой пары из набора кольцевых упругих конусных дисков. На цилиндрической поверхности корпуса 3 может быть выполнена проточка 4 для уменьшения его радиальной жесткости. Большими основаниями оппозитно расположенные и соединенные между собой, кольцевые упругие конусные диски, например 7 и 8 каждой пары, входят с зазором в корпус 3, базируясь по его внутренней цилиндрической поверхности.

Возможен вариант, когда в полость 14 между крышкой 5 и близлежащим кольцевым упругим конусным диском 8 вводят смазку, например солидол.

Возможен вариант, когда полость 15 между основанием 1 и близлежащим кольцевым упругим конусным диском заполняют эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда полости 13, образованные между парами близлежащих кольцевых упругих конусных дисков, заполняют крошкой из вибродемпфирующего материала, например типа «Агат». Для этого сборку пакета кольцевых пружин выполняют с использованием варианта выполнения кольцевого упругого конусного диска (фиг.2) с радиальными пазами 11 и отверстиями 12, располагая их поочередно в комбинации со сплошными дисками для засыпки вибродемпфирующей крошки.

Возможен вариант выполнения кольцевых упругих конусных дисков с покрытием их с двух сторон или с одной стороны вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).

Возможен вариант выполнения пакета кольцевых пружин с поочередным использованием их в наборе с покрытием вибродемпфирующим материалом и без него.

Пакет кольцевых пружин работает следующим образом.

Под нагрузкой Р кольцевые упругие конусные диски взаимодействуют один с другим одновременно как в парах - по большим основаниям, так и в наборах - по меньшим основаниям. При этом помимо их сжатия происходит перемещение по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 3, который в свою очередь испытывает радиальные нагрузки.

В процессе работы энергия от воспринимаемых нагрузок расходуется на упругую деформацию каждого кольцевого конусного диска, например по аналогии как с каждым витком винтовой пружины, а также на рассеивание энергии за счет трения при их перемещении, например по аналогии как осуществляется демпфирование при «сухом трении». Пакет кольцевых пружин выполнен так, что позволяет изготовление ее кольцевых конусных дисков из разных материалов и различных заготовок, например, из листовых стальных и цветных литейных сплавов, а также из неметаллических материалов, в том числе и из пластических масс и им подобных материалов.

Источники информации

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.

11. Тарадайников П.С. Пружина Тарадайникова // Авторское свидетельство СССР на изобретение №280111, кл. F16F 1/08. Опубликовано 26.08.1970. Бюллетень изобретений №27.

Изобретение относится к машиностроению. Пакет кольцевых пружин состоит из набора, включающего, по крайней мере, две пары оппозитно расположенных и соединенных между собой большими основаниями кольцевых упругих конусных дисков. В сочленении каждой пары образуется внутренняя тороидальная поверхность. В сочленении набора из этих пар по меньшему основанию образуется внешняя тороидальная поверхность. Каждый из кольцевых упругих конусных дисков имеет боковую конусную поверхность со сферическими сегментами, расположенными у большего и меньшего оснований усеченного конуса. Сферические сегменты направлены в разные стороны от образующей конической поверхности. Набор кольцевых пружин расположен в цилиндрическом корпусе, нижняя часть которого жестко соединена с основанием. Основание имеет центрирующий цилиндрический буртик, в который входит меньшее основание одной из пар кольцевых упругих конусных дисков. В верхней части корпуса подвижно с зазором расположена крышка с центрирующим цилиндрическим буртиком. На цилиндрической поверхности корпуса выполнена проточка для уменьшения его радиальной жесткости. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пакет кольцевых пружин, состоящий из связанных между собой внешних и внутренних кольцевых упругих конусных дисков, отличающийся тем, что состоит из набора, включающего, по крайней мере, две пары оппозитно расположенных и соединенных между собой большими основаниями кольцевых упругих конусных дисков таким образом, что в сочленении каждой пары образуется внутренняя тороидальная поверхность радиуса R, а в сочленении набора из этих пар по меньшему основанию кольцевых упругих конусных дисков образуется внешняя тороидальная поверхность радиуса R, при этом каждый из кольцевых упругих конусных дисков имеет боковую конусную поверхность со сферическими сегментами радиуса R, расположенными соответственно у большего основания усеченного конуса и меньшего основания усеченного конуса каждого из дисков, а сферические сегменты выполнены заедино с коническими поверхностями каждого из дисков и направлены в разные стороны от образующей конической поверхности, т.е. один сферический сегмент каждого диска направлен внутрь конической поверхности, а другой - наружу, при этом число пар дисков в наборе таких пружин может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины, причем набор кольцевых пружин, состоящий из пар кольцевых упругих конусных дисков, расположен в цилиндрическом корпусе, нижняя часть которого жестко соединена с основанием, имеющим центрирующий цилиндрический буртик, в который входит меньшее основание одной из пар кольцевых упругих конусных дисков, а в верхней части корпуса подвижно с зазором расположена крышка с центрирующим цилиндрическим буртиком, на котором центрируется меньшее основание другой пары из набора кольцевых упругих конусных дисков, при этом на цилиндрической поверхности корпуса выполнена проточка для уменьшения его радиальной жесткости, при этом большими основаниями, оппозитно расположенные и соединенные между собой, кольцевые упругие конусные диски каждой пары входят с зазором в корпус, базируясь по его внутренней цилиндрической поверхности.

2. Пакет кольцевых пружин по п.1, отличающийся тем, что на каждом из кольцевых упругих конусных дисков выполнены, по крайней мере, три радиальных паза, направленных от меньшего основания усеченного конуса к большему основанию, при этом каждый из радиальных пазов заканчивается отверстием для снятия напряжений.

3. Пакет кольцевых пружин по п.1, отличающийся тем, что в полость между крышкой и близлежащим кольцевым упругим конусным диском вводят смазку, например солидол.

4. Пакет кольцевых пружин по п.1, отличающийся тем, что полость между основанием и близлежащим кольцевым упругим конусным диском заполняют эластомером, например полиуретаном.

5. Пакет кольцевых пружин по п.1, отличающийся тем, что полости, образованные между парами близлежащих кольцевых упругих конусных дисков, заполняют крошкой из вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», при этом сборку пакета кольцевых пружин выполняют с использованием варианта выполнения кольцевого упругого конусного диска с радиальными пазами и отверстиями, располагая их поочередно в комбинации со сплошными дисками для засыпки вибродемпфирующей крошки.

6. Пакет кольцевых пружин по п.1, отличающийся тем, что кольцевые упругие конусные диски выполнены с покрытием их с двух сторон или с одной стороны вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

7. Пакет кольцевых пружин по п.1, отличающийся тем, что набор кольцевых пружин формируется с поочередным использованием их с покрытием вибродемпфирующим материалом и без него.