РЕЗИНОВАЯ ВИБРООПОРА Российский патент 2018 года по МПК F16F3/00 F16F9/30 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции как технологического оборудования, например станков, приборов и аппаратуры, а также для виброизоляции отдельных узлов мобильных машин, например в качестве подвесок двигателей, шасси и других узлов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2301919, F16F 1/30, содержащий упругий элемент, верхний и нижний фланец (прототип).

Недостатком известного устройства является сравнительно недостаточная эффективность гашения колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет введения в систему виброизоляции сетчатых упругих элементов, демпфирующих колебания в области средних и высоких частот.

Это достигается тем, что в резиновой виброопоре, содержащей каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, при этом каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин, опирающихся соответственно на левый и правый упругодемпфирующие элементы, при этом горизонтальные пластины каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой, на которую через вибродемпфирующую прокладку и вертикальную стойку установлена платформа для виброизолируемого объекта, причем оба упругих элемента, левый и правый, установлены на общем основании, при этом левый упругий элемент установлен на общем основании через вибродемпфирующую прокладку, а правый упругий элемент - через вибродемпфирующую прокладку, которая выполнена идентичной вибродемпфирующей прокладке, закрепленной в верхней его части, и расположенной под опорной горизонтальной пластиной каркаса, при этом левый упругий элемент выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой демпфер, содержащий корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например, в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии, а в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня, используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего 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, при этом пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, а правый упругий элемент выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой резиновую виброопору, содержащую упругий элемент из эластомера, упругий элемент из эластомера выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев, верхнего и нижнего, связанных между собой внешней и внутренней боковыми поверхностями, причем верхний и нижний фланцы выполнены в виде колец, причем на поверхности верхнего выполнены установочные отверстия, а внутренний диаметр кольца у нижнего фланца меньше, чем у верхнего, внешняя и внутренняя боковые поверхности выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…1,55, а нижний фланец резиновой виброопоры соединен с упругим элементом из эластомера сетчатого демпфера, который содержит корпус, выполненный в виде вертикального цилиндра с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт с шайбой, а другим, оппозитно расположенным и соединенным с болтом, - резьбовая втулка с шайбой, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта, при этом в верхней части цилиндра расположен упругий элемент из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен комбинированный упругий элемент.

На фиг. 1 изображен общий вид виброизолятора с параллельно соединенными упругодемпфирующими элементами: левым 1, выполненным в виде демпфера, и правым 2 - в виде резиновой виброопоры, на фиг. 2 представлен фронтальный разрез резиновой виброопоры, на фиг. 3 представлен общий вид верхнего упругого элемента резиновой виброопоры, на фиг. 4 - общий вид сетчатого демпфера.

Резиновая виброопора представляет собой виброизолятор с параллельно соединенными упругодемпфирующими элементами и содержит каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, предназначенный для высоконагруженных систем виброизоляции. Каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин 14 и 15, опирающихся соответственно на левый 1 и правый 2 (в плоскости чертежа) упругодемпфирующие элементы. Горизонтальные пластины 14 и 15 каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами 16 и 17, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой 18, на которую через вибродемпфирующую прокладку 19 и вертикальную стойку 20 установлена платформа 21 для виброизолируемого объекта (на чертеже не показан). Оба упругих элемента, левый 1 и правый 2, установлены на общем основании 25, при этом левый упругий элемент 1 установлен на общем основании 25 через вибродемпфирующую прокладку 22, а правый упругий элемент 2 - через вибродемпфирующую прокладку 24, которая выполнена идентичной вибродемпфирующей прокладке 23, закрепленной в верхней его части, и расположенной под опорной горизонтальной пластиной 15 каркаса.

Левый упругий элемент 1 (см. в плоскости чертежа слева) выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой демпфер, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра 3 с днищем, в котором расположен поршень 13, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним 4 и нижним 5 буртиками и проточкой 6, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал 7, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 9, расположенная между поршнем и днищем 2 корпуса демпфера, причем полость 8 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала. Верхняя поверхность верхнего буртика 4 поршня упирается в упругое кольцо 11, соединенное со стопорным элементом 10, выполненным в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра 3 корпуса демпфера. Стопорный элемент 10 предназначен для фиксации поршня 13 в корпусе демпфера, при этом стопорный элемент 10 через упругое кольцо 11 контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика 4 поршня, удерживая его в исходном состоянии. На поршне 13 закреплена платформа 12 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (на чертеже не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости 8 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, используется, например, песок, шарики из полиуретана, элементы сетчатой структуры, плотность элементов сетчатой структуры находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм … 0,15 мм.

В качестве фрикционного материала 7, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня, используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего 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 пружина 9, расположенная между поршнем 13 и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Левый упругий элемент 1 работает следующим образом.

При колебаниях вибрирующего объекта (на чертеже не показан), установленного на платформе 21, обеспечивается его пространственная виброзащита и защита от ударов. Выполнение упругого элемента 1 в виде упругодемпфирующего элемента способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня 13, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 8 между поршнем 13 и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9.

Правый упругий элемент 2 выполнен в виде резиновой виброопоры.

Резиновая виброопора, которая содержит упругий элемент 27 из эластомера, который выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев: верхнего 28 и нижнего 29, связанных между собой внешней 31 и внутренней 26 боковыми поверхностями, причем верхний и нижний фланцы выполнены в виде колец, причем на поверхности верхнего фланца выполнены установочные отверстия 30, а внутренний диаметр 32 кольца у нижнего фланца меньше, чем внутренний диаметр кольца у верхнего фланца. Внешняя 31 и внутренняя 26 боковые поверхности выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, а отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера, находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…1,55.

Нижний фланец 29 резиновой виброопоры соединен с упругим элементом 34 из эластомера сетчатого демпфера, который содержит корпус, выполненный в виде вертикального цилиндра 33 с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра, в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт 36 с шайбой 39, а другим, оппозитно расположенным и соединенным с болтом 36, - резьбовая втулка 37 с шайбой 38, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта. В верхней части цилиндра 33 расположен упругий элемент 34 из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен сетчатый упругий элемент 35.

Плотность сетчатой структуры каждого из упругих сетчатых элементов 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.

При этом плотность сетчатой структуры внешних слоев каждого упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры их внутренних слоев.

Каждый упругий сетчатый элемент может быть выполнен комбинированным и состоящим из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

В своей нижней части сетчатый упругий элемент 35 упирается в диск 40 с центральной выемкой, в которой расположен вибродемпфирующий элемент 41, выполненный, например, из резины или полиуретана.

Виброизолятор сетчатый работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на упругих элементах 34 и 35, они воспринимают как вертикальные, горизонтальные, так и нагрузки под углом, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.

Резиновая виброопора работает следующим образом.

Виброизолируемый объект устанавливается на платформу 21, соединенную с вертикальной стойкой 20, опирающейся на вибродемпфирующую прокладку 19. При колебаниях вибрирующего объекта (на чертеже не показан), установленного на платформе 21, обеспечивается его пространственная виброзащита и защита от ударов. Выполнение упругого элемента 1 в виде демпфера способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе, а цилиндрическая винтовая пружина, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, позволяет обеспечить дополнительное демпфирование системы виброизоляции в целом.

При колебаниях виброизолируемого объекта упругий элемент 27 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на шасси автомобиля. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность, равночастотность и экономичность резины (эластомера). За счет оппозитного расположения фланцев 28 и 29 упрощается монтаж и эксплуатация системы виброизоляции в целом.

Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит каркас, выполненный в виде двух опорных горизонтальных пластин, опирающихся на соответственно левый и правый упругие элементы. Горизонтальные пластины жестко соединены с вертикальными пластинами, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой. На опорную плиту через вибродемпфирующую прокладку и вертикальную стойку установлена платформа для виброизолируемого объекта. Левый упругий элемент выполнен в виде демпфера, содержащего корпус в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень. Поршень выполнен в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками. Между буртиками расположен спеченный фрикционный материал на основе меди. В нижнюю поверхность поршня упирается коническая пружина, витки которой покрыты полиуретаном. Полость между поршнем и днищем корпуса заполнена фрикционным материалом. В канавке внутренней поверхности цилиндра фиксируется стопорное кольцо, удерживающее поршень в исходном состоянии. Правый упругий элемент представляет собой упругий элемент из эластомера, соединенный с сетчатым демпфером. Достигается повышение эффективности виброизоляции. 4 ил.

Резиновая виброопора, содержащая каркас, соединяющий параллельно установленные в нем два упругих элемента разной конструкции, но одинаковой жесткости, при этом каркас выполнен в виде двух опорных горизонтальных пластин, опирающихся соответственно на левый и правый упругие элементы, при этом горизонтальные пластины каркаса жестко соединены с вертикальными пластинами, которые в нижней части каркаса соединены между собой опорной плитой, на которую через вибродемпфирующую прокладку и вертикальную стойку установлена платформа для виброизолируемого объекта, причем оба упругих элемента, левый и правый, установлены на общем основании, при этом левый упругий элемент установлен на общем основании через вибродемпфирующую прокладку, а правый упругий элемент - через вибродемпфирующую прокладку, которая выполнена идентичной вибродемпфирующей прокладке, закрепленной в верхней его части и расположенной под опорной горизонтальной пластиной каркаса, при этом левый упругий элемент выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой демпфер, содержащий корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, а верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например, в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии, а в качестве фрикционного материала, расположенного между буртиками поршня, используется 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, при этом пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, отличающаяся тем, что правый упругий элемент выполнен в виде упругодемпфирующего элемента, представляющего собой резиновую виброопору, содержащую упругий элемент из эластомера, упругий элемент из эластомера выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев, верхнего и нижнего, связанных между собой внешней и внутренней боковыми поверхностями, причем верхний и нижний фланцы выполнены в виде колец, причем на поверхности верхнего выполнены установочные отверстия, а внутренний диаметр кольца у нижнего фланца меньше, чем у верхнего, внешняя и внутренняя боковые поверхности выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,45…1,55, а нижний фланец резиновой виброопоры соединен с упругим элементом из эластомера сетчатого демпфера, который содержит корпус, выполненный в виде вертикального цилиндра с крепежными элементами, расположенными перпендикулярно оси цилиндра в его средней части, причем одним из крепежных элементов является болт с шайбой, а другим, оппозитно расположенным и соединенным с болтом, - резьбовая втулка с шайбой, являющаяся опорным элементом при наклонном расположении виброизолируемого объекта, при этом в верхней части цилиндра расположен упругий элемент из эластомера, например резины или полиуретана, а в нижней части расположен комбинированный упругий элемент.