ВИБРОИЗОЛЯТОР КОЧЕТОВА С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ДЕМПФИРОВАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F16F7/08 F16F1/362 

Описание патента на изобретение RU2611231C1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор для ткацких станков, содержащий корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения , а наружная поверхность втулки контактирует с, по меньшей мере, двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения , причем усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты (патент РФ №2303722, F16F 7/00 - прототип).

Недостатком известного виброизолятора является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции за счет отсутствия демпфирования колебаний на высоких частотах.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции путем увеличения демпфирования на высоких частотах.

Это достигается тем, что в виброизоляторе с переменной структурой демпфирования, содержащем корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения , а наружная поверхность втулки контактирует с по меньшей мере двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения , причем усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты, регулировочные винты связаны с исполнительным серводвигателем, например червячного типа с самотормозящейся передачей, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений, например пьезокристаллическим, а между торцевыми поверхностями втулки и корпуса вводят упругие элементы, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, а между нижней торцевой поверхностью поршня и корпуса вводят упругие элементы, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на упругом элементе с комбинированным демпфированием, и осуществляют эффективное демпфирование за счет быстродействия перехода на более сильное демпфирование наружной поверхности фрикционной втулки с фрикционными элементами, при этом вводят в резонанс фрикционную втулку и переключают систему виброизоляции на более высокий коэффициент демпфирования, затем повышают демпфирование на высоких частотах путем применения упругого элемента с комбинированным демпфированием, при этом упругий элемент выполняют в виде виброизолятора шайбового сетчатого с демпфирующим шайбовым сетчатым пакетом, в центральной части которого соосно и с зазором располагают шток, нижнюю часть которого соединяют с основанием виброизолятора, а верхнюю - с платформой для защищаемого от вибрации объекта, при этом между демпфирующим шайбовым сетчатым пакетом и основанием виброизолятора закрепляют пакет из верхней и нижней тарельчатых пружин, причем нижнюю тарельчатую пружину своим нижним основанием соединяют с основанием виброизолятора, а ее верхнее основание жестко соединяют со штоком.

На фиг. 1 представлен общий вид виброизолятора, на фиг. 2 - амплитудно-частотная характеристика системы виброизоляции, на фиг. 3 - схема упругого элемента 5, расположенного между корпусом и нижней поверхностью поршня 4.

Виброизолятор (фиг. 1) включает в себя корпус 1 с размещенным в нем штоком 2 с поршнем 3. На конце штока закреплена виброизолируемая масса 4, например ткацкий станок, удерживаемый пружинами 5 и 6. Демпфер сухого трения представлен в виде фрикционной втулки 7 с ограничительными упорами 8 и 9 по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем 3, образуя пару трения с коэффициентом трения , а наружная поверхность втулки 7 контактирует с по меньшей мере двумя дополнительными фрикционными элементами 10, образуя пару трения с коэффициентом трения , который можно изменить посредством изменения усилия прижатия их к втулке 7 через регулировочные винты 11, которые связаны с исполнительным серводвигателем 14, например червячного типа с самотормозящейся передачей. Сигнал на включение серводвигателя 14 поступает от микропроцессора 13, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений 12, например пьезокристаллическим. Между торцевыми поверхностями втулки и корпуса вводят упругие элементы 10 и 11, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на пружинах 5 и 6. В этом случае происходит более эффективное демпфирование за счет быстродействия эффекта перехода на более сильное демпфирование наружной поверхности втулки с фрикционными элементами 8, т.е. резонанс самой втулки 7 помогает системе переключиться на другой коэффициент демпфирования.

Виброизолятор работает следующим образом.

На фиг. 2 изображены амплитудно-частотные характеристики виброизолирующей системы, работающей с предложенным виброизолятором. Кривая 15 характеризует систему с относительным коэффициентом демпфирования ν=0,05; кривая 16 - с коэффициентом ν=0,5 является оптимальной с точки зрения величины резонансного пика (TA(ω)=1,5). Однако в зарезонансной зоне АЧХ, начиная с частоты √2 ω0, система, имеющая АЧХ с ν=0,05, более эффективная, чем с ν=0,5. Поэтому предложенная система виброизоляции обеспечивает ступенчатую характеристику 17, которая на резонансе имеет свойства АЧХ системы с ν=0,5, а в зарезонансной зоне АЧХ - ν=0,05. Для этого осуществляют почастотное включение в работу демпфирующих элементов с поверхностями, имеющими различные по значению коэффициенты трения и . В резонансном режиме подключают к работе следующую пару трения: «наружная поверхность втулки 7 - фрикционные элементы 10» с коэффициентом трения . Во всем остальном частотном диапазоне обеспечивают работу пары трения: «поршень 3 - внутренняя поверхность втулки 7» с коэффициентом трения . Полученная таким способом АЧХ (фиг. 2, кривая 17) на резонансе обладает преимуществом демпфированных систем (ν=0,5), а в зарезонансной зоне - преимуществом систем с небольшим коэффициентом относительного демпфирования (ν=0,05).

Во всем частотном диапазоне виброизолятор осуществляет гашение колебаний посредством пружин 5 и 6, а демпфирование - за счет трения поршня 3 о внутреннюю поверхность втулки 7. При резонансе, когда амплитуда перемещений поршня возрастает, он начнет взаимодействовать с упорами 8 и 9 на торцевой поверхности втулки 7, и демпфирование в этом случае будет осуществляться в основном за счет трения наружной поверхности втулки 7 о фрикционные элементы 10, числом не менее 3-х, которые обеспечивают больший коэффициент трения в этой паре, чем пара - «поршень 3 - внутренняя поверхность втулки 7»; причем имеется также возможность его регулировки посредством винтов 11. При резонансе сила инерции, равная произведению массы объекта на виброускорение, обычно превышает величину силы трения между поршнем 3 и втулкой 7, поэтому на резонансных частотах проскальзывание поршня будет препятствовать увеличению резонансных колебаний за счет введения в систему более сильного демпфирования с коэффициентом ν=0,5. После прохождения резонанса фрикционная втулка 7 останавливается и демпфирование в системе происходит с коэффициентом ν=0,05, что приводит к эффективному гашению колебаний во всем зарезонансном диапазоне частот.

Таким образом, предложенный виброизолятор позволяет получить оптимальную с точки зрения переменной массы виброизолируемого объекта, амплитудно-частотную характеристику, которая на резонансе ведет себя как задемпфированная система, а в зарезонансной области приближается к системе с малым демпфированием, обеспечивая тем самым эффективную виброизоляцию во всем диапазоне частот.

На фиг. 3 представлена схема упругого элемента 5, расположенного между корпусом и нижней поверхностью поршня 4, который выполнен с комбинированным демпфированием, в виде виброизолятора шайбового сетчатого с демпфирующим шайбовым сетчатым пакетом. В центральной части демпфирующего шайбового сетчатого пакета соосно и с зазором 22 расположен шток 33, нижняя часть которого соединена с основанием виброизолятора, а верхняя - с платформой 18 для защищаемого от вибрации объекта.

Между демпфирующим шайбовым сетчатым пакетом и основанием виброизолятора закреплен пакет из верхней 31 и нижней 32 тарельчатых пружин, при этом нижняя 31 тарельчатая пружина своим нижним основанием соединена с основанием 17 виброизолятора, а ее верхнее основание жестко соединено со штоком 33, соосно размещенным внутри демпфирующего шайбового сетчатого пакета, на котором через упругое кольцо с центральным отверстием 34 закреплена платформа 18 для защищаемого от вибрации объекта (не показан), а верхняя 31 тарельчатая пружина своим меньшим основанием соединена с нижней тарельчатой пружиной 32, а большим - с демпфирующим шайбовым сетчатым пакетом.

Демпфирующий шайбовый сетчатый пакет выполнен симметричным относительно центральной пластины 28, на которой закреплены опорные кольца 27 и 25, соответственно верхнего 23 и нижнего 24 сетчатых упругих элементов, при этом верхний 23 сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой 21 сетчатого пакета, а нижний 24 сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой 29, жестко соединенной с большим основанием тарельчатой пружины 31, при этом ее меньшее основание опирается на тарельчатую пружину 32, закрепленную на основании 17 виброизолятора.

При этом в верхнем сетчатом упругом элементе 23, в его центре, осесимметрично штоку 33 расположен верхний демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней гильзы 20, жестко соединенной с крышкой 21, и нижней гильзы 19, жестко соединенной с центральной пластиной 28, при этом гильзы 19 и 20 соединены с натягом, образуя пару трения, а шток 33 размещен в них коаксиально и с зазором 22.

В нижнем сетчатом упругом элементе 24, в его центре, осесимметрично штоку 33 расположен нижний демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней гильзы 30, жестко соединенной с нижней нажимной шайбой 29, и верхней гильзы 26, жестко соединенной с центральной пластиной 28, при этом гильзы 26 и 30 соединены с натягом, образуя пару трения, а шток 33 размещен в них коаксиально и с зазором.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2…2,0 г/см3, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09…0,15 мм.

Упругие сетчатые элементы 23 и 24 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Виброизолятор симметричный шайбовый сетчатый работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (поршня 4), расположенного на платформе 2, упругие сетчатые элементы 23 и 24 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.

Похожие патенты RU2611231C1

название год авторы номер документа
ВИБРОИЗОЛЯТОР КОЧЕТОВА С ПЕРЕМЕННЫМ ДЕМПФИРОВАНИЕМ 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2611228C1
СПОСОБ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ КОЧЕТОВА С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ДЕМПФИРОВАНИЯ 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2627172C1
СПОСОБ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ КОЧЕТОВА 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2627042C1
СПОСОБ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ДЕМПФИРОВАНИЯ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2653420C1
СПОСОБ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2653929C1
ПРУЖИННЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР КОЧЕТОВА С КОМБИНИРОВАННЫМ ДЕМПФЕРОМ 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2614751C1
ТАРЕЛЬЧАТЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР КОЧЕТОВА 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2618353C1
ВИБРОИЗОЛЯТОР СИММЕТРИЧНЫЙ ШАЙБОВЫЙ СЕТЧАТЫЙ КОЧЕТОВА 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2610728C1
ДЕМПФЕР СУХОГО ТРЕНИЯ КОЧЕТОВА 2015
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2624133C2
ВИБРОИЗОЛЯТОР ТАРЕЛЬЧАТЫЙ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2653421C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 611 231 C1

Реферат патента 2017 года ВИБРОИЗОЛЯТОР КОЧЕТОВА С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ДЕМПФИРОВАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит корпус с размещенным в нем штоком с поршнем. На конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами. Демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам. Внутренняя поверхность втулки контактирует с поршнем, а наружная - с дополнительными фрикционными элементами. Усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты, связанные с исполнительным серводвигателем, который управляется микропроцессором, связанным с пьезокристаллическим датчиком виброускорений. Между торцевыми поверхностями втулки и корпуса вводят упругие элементы, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора. Упругий элемент выполняют в виде демпфирующего шайбового сетчатого пакета, в центральной части которого соосно и с зазором располагают шток. Нижнюю часть штока соединяют с основанием виброизолятора, а верхнюю - с платформой для защищаемого от вибрации объекта. Между сетчатым пакетом и основанием виброизолятора закрепляют пакет из верхней и нижней тарельчатых пружин. Достигается повышение эффективности виброизоляции путем увеличения демпфирования на высоких частотах. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 611 231 C1

Виброизолятор с переменной структурой демпфирования, содержащий корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем, образуя пару трения с коэффициентом трения f1, а наружная поверхность втулки контактирует с по меньшей мере двумя дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f2, причем усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты, регулировочные винты связаны с исполнительным серводвигателем, например червячного типа с самотормозящейся передачей, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений, например пьезокристаллическим, а между торцевыми поверхностями втулки и корпуса вводят упругие элементы, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, отличающийся тем, что между нижней торцевой поверхностью поршня и корпуса вводят упругие элементы, которые настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на упругом элементе с комбинированным демпфированием, и осуществляют эффективное демпфирование за счет быстродействия перехода на более сильное демпфирование наружной поверхности фрикционной втулки с фрикционными элементами, при этом вводят в резонанс фрикционную втулку и переключают систему виброизоляции на более высокий коэффициент демпфирования, затем повышают демпфирование на высоких частотах путем применения упругого элемента с комбинированным демпфированием, при этом упругий элемент выполняют в виде виброизолятора шайбового сетчатого с демпфирующим шайбовым сетчатым пакетом, в центральной части которого соосно и с зазором располагают шток, нижнюю часть которого соединяют с основанием виброизолятора, а верхнюю - с платформой для защищаемого от вибрации объекта, при этом между демпфирующим шайбовым сетчатым пакетом и основанием виброизолятора закрепляют пакет из верхней и нижней тарельчатых пружин, причем нижнюю тарельчатую пружину своим нижним основанием соединяют с основанием виброизолятора, а ее верхнее основание жестко соединяют со штоком.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2611231C1

ВИБРОИЗОЛЯТОР С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ДЕМПФИРОВАНИЯ 2006
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Кочетова Мария Олеговна
  • Шестернинов Александр Владимирович
  • Зубова Ирина Юрьевна
RU2303722C1
ВИБРОИЗОЛЯТОР ШАЙБОВЫЙ СЕТЧАТЫЙ КОЧЕТОВА 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2537882C1
US2900162 A, 18.08.1959
Способ определения оптимального усилия прессования изделий из термореактивных пресс-материалов 1984
  • Ставров Василий Петрович
  • Муллин Викентий Валентинович
  • Ткачев Виктор Михайлович
SU1158899A2

RU 2 611 231 C1

Авторы

Кочетов Олег Савельевич

Даты

2017-02-21Публикация

2016-02-08Подача