АМОРТИЗИРУЮЩАЯ СТОЙКА ФУНДАМЕНТА ПОД ОБОРУДОВАНИЕ Российский патент 2017 года по МПК E02D27/44 

Изобретение относится к средствам защиты от вредного влияния вибрации и может быть использовано в строительстве, в частности в устройствах виброизолированных фундаментов под машины и оборудование с динамическими нагрузками.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолированный фундамент, содержащий ванну, размещенный в ней с зазором относительно стенок и днища фундаментный блок, шарнирно соединенный с виброизоляторами, установленными в днище ванны, по патенту РФ №2281999, Е02D 27/44 (прототип).

Недостатками прототипа являются сравнительно невысокая эффективность пространственной виброизоляции и сложность конструкции за счет применения катковых опор.

Технический результат - повышение эффективности гашения колебаний и снижение динамических нагрузок на нижнее строение фундамента.

Это достигается тем, что в амортизирующей стойке фундамента под оборудование, включающей обойму, установленную на нижнем строении с зазором относительно верхнего строения, и размещенный в обойме стержень, стойка снабжена пружиной, размещенной между верхним и нижним строениями и охватывающей обойму, которая выполнена из коаксиальных верхней наружной и нижней внутренней с установленными на ее верхнем торце блоками секций, а стержень выполнен с шарнирно прикрепленной к его нижнему концу пятой, которая посредством тросов, огибающих блоки, подвешена к нижней части верхней секции обоймы, а пружина, установленная между нижним и верхним строениями фундамента, выполнена в виде комбинированной пружины со встроенным демпфером, содержащей нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная, с правым углом подъема витков, и внутренняя, с левым углом подъема витков, пружины, при этом нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего и верхнего, цилиндрических дисков, при этом нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной, при этом на поверхностях цилиндрических дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки на одном из дисков, и выступы - на другом диске, входящие друг в друга, а в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.

На фиг. 1 изображена амортизирующая стойка фундамента под оборудование, продольный разрез, на фиг. 2 - вариант пружины 9, установленной между нижним 2 и верхним 1 строениями фундамента.

Амортизирующая стойка фундамента под оборудование размещена между верхним 1 и нижним 2 строениями фундамента под оборудование. Стойка содержит телескопическую обойму, закрепленную на нижнем опорном строении 2 с зазором относительно верхнего 1 строения, и размещенный в ней стержень 3 с шарнирно закрепленной пятой 4. Между нижним 2 строением фундамента и нижней внутренней 6 секции размещено дополнительное демпфирующее устройство 10, на которое опирается пружина 9.

Обойма выполнена из коаксиально расположенных верхней наружной 5 и нижней внутренней 6 секций.

В верхнем торце внутренней секции 6 установлены блоки 7, огибаемые тросами 8, одни концы которых соединены с наружной секцией 6 обоймы, выполняющей роль инерционной массы, а другие - с пятой 4, размещенный в телескопической обойме стержень 3 своим нижним концом шарнирно соединен с пятой 4, а верхним прикреплен к верхнему строению 1 фундамента, на котором установлено оборудование (не показано). Обойма расположена внутри пружины 9, установленной между нижним и верхним строениями.

Амортизирующая стойка фундамента под оборудование работает следующим образом.

При движении виброизолируемого объекта вниз или вверх стержень 3 взаимодействует с пятой 4, которая через блоки 7 при помощи тросов 8 соответственно поднимает или опускает наружную секцию 5 обоймы, выполняющую роль инерционной массы, что создает противофазное гашение высокочастотных колебаний объекта.

Амортизирующая стойка фундамента позволяет повысить эффективность виброизоляции за счет противофазного гашения высокочастотных колебаний объекта и тем самым снизить динамические нагрузки на фундамент.

Возможен вариант пружины 9, выполненной в виде комбинированной пружины со встроенным демпфером, установленной между нижним 2 и верхним 1 строениями фундамента (фиг. 2).

Комбинированная пружина со встроенным демпфером содержит нижнюю 11 и верхнюю 12 опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная 15, с правым углом подъема витков, и внутренняя 16, с левым углом подъема витков, пружины. Нижняя опорная пластина 11 является основанием, на котором нижние фланцы пружин 15 и 16 закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной 12, на которой устанавливается виброизолируемый объект (не показано), и верхним фланцем внутренней пружины 16, с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего 13 и верхнего 14, цилиндрических дисков. При этом нижний диск 13 жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины 16, а верхний диск 14 жестко связан с верхней опорной пластиной 12. Верхний 14 цилиндрический диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний 13 цилиндрический диск выполнен из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас.%:

смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 28÷34 волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) 12÷19, графит 7÷18, модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15, баритовый концентрат 20÷35, тальк 1,5÷3,0

Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего 13 и верхнего 14 цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использована сталь, жесткий вибродемпфирующий материал, например типа «Агат», вышеуказанный фрикционный материал, а также различные сочетания этих материалов в паре сухого трения демпфера.

Возможен вариант, когда в целях повышения коэффициента демпфирования системы виброизоляции, на поверхностях цилиндрических дисков 13 и 14 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки 17, на одном из дисков, и выступы 18, на другом диске. Эти входящие друг в друга поверхности взаимодействуют друг с другом без зазоров, что приводит к увеличению поверхностей трения, а следовательно, к увеличению коэффициента демпфирования системы.

Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цинк 6,0-8,0; железо 0,1-0,2; свинец 2,0-4,0; графит 3,0-7,0; вермикулит 8,0-12,0; хром 4,0-6,0; сурьма 0,05-0,1; кремний 2,0-3,0; медь - остальное.

Возможен вариант, когда верхний цилиндрический диск 14 выполнен из эластомера, например резины или другого эластичного материала, обладающего высокими демпфирующими свойствами, а нижний цилиндрический диск 13 выполнен из стали.

Пружинный демпфер сухого трения работает следующим образом.

Наружная 15 и внутренняя 16 пружины демпфера воспринимают значительные статическую и динамическую нагрузки от машины и передают на поддерживающую конструкцию существенно уменьшенную величину динамической нагрузки.

Две пружины 15 и 16, вставленные одна в другую, работают на сжатие, при этом внешняя пружина 15 правого угла подъема поворачивает жестко прикрепленную к ней верхнюю металлическую опорную пластину 12 в одну сторону, а внутренняя пружина 16 левого угла подъема - жестко прикрепленный к ней нижний цилиндрический диск 13 демпфера сухого трения - в другую сторону. Таким образом, используется эффект взаимного поворота в разные стороны концевых витков пружин 15 и 16 вокруг вертикальной оси, благодаря чему в составной опорной плоскости демпфера сухого трения возникают диссипативные силы, т.е. появляется сухое трение. Введение в демпфер сухого трения элемента из резины с повышенным в 10÷15 раз внутренним трением приводит к уменьшению амплитуд колебаний машины в пуско-остановочных режимах в 2÷3 раза. При ударных воздействиях логарифмический декремент затухания колебаний уменьшается.

Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения использован фрикционный материал, выполненный из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас.%: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 8÷34; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) - 12÷19 графит - 7÷18 модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния - 7÷15, баритовый концентрат - 20÷35; тальк - 1,5÷3,0.

Изобретение относится к средствам защиты от вредного влияния вибрации и может быть использовано в строительстве, в частности в устройствах виброизолированных фундаментов под машины и оборудование с динамическими нагрузками. Амортизирующая стойка фундамента под оборудование включает обойму, установленную на нижнем строении с зазором относительно верхнего строения и размещенный в обойме стержень, стойка снабжена пружиной, размещенной между верхним и нижним строениями и охватывающей обойму, которая выполнена из коаксиальных верхней наружной и нижней внутренней с установленными на ее верхнем торце блоками секций, а стержень выполнен с шарнирно прикрепленной к его нижнему концу пятой, которая посредством тросов, огибающих блоки, подвешена к нижней части верхней секции обоймы. Пружина, установленная между нижним и верхним строениями фундамента, выполнена в виде комбинированной пружины со встроенным демпфером, содержащей нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная, с правым углом подъема витков, и внутренняя, с левым углом подъема витков, пружины. Нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной, и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего и верхнего, цилиндрических дисков. Нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной. На поверхностях цилиндрических дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки на одном из дисков, и выступы - на другом диске, входящие друг в друга. В качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное. Технический результат состоит в повышение эффективности гашения колебаний и снижение динамических нагрузок на нижнее строение фундамента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Амортизирующая стойка фундамента под оборудование, включающая обойму, установленную на нижнем строении с зазором относительно верхнего строения, и размещенный в обойме стержень, стойка снабжена пружиной, размещенной между верхним и нижним строениями и охватывающей обойму, которая выполнена из коаксиальных верхней наружной и нижней внутренней с установленными на ее верхнем торце блоками секций, а стержень выполнен с шарнирно прикрепленной к его нижнему концу пятой, которая посредством тросов, огибающих блоки, подвешена к нижней части верхней секции обоймы, отличающаяся тем, что пружина, установленная между нижним и верхним строениями фундамента, выполнена в виде комбинированной пружины со встроенным демпфером, содержащей нижнюю и верхнюю опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная, с правым углом подъема витков, и внутренняя, с левым углом подъема витков, пружины, при этом нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины с левым углом подъема витков расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего и верхнего, цилиндрических дисков, при этом нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины, а верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной, при этом на поверхностях цилиндрических дисков демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки на одном из дисков, и выступы - на другом диске, входящие друг в друга, а в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.

2. Амортизирующая стойка фундамента под оборудование по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения использован фрикционный материал, выполненный из композиции, включающей следующие компоненты при их соотношении, в мас.%: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 8÷34; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) 12÷19; графит 7÷18; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15; баритовый концентрат 20÷35; тальк 1,5÷3,0.