ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ Российский патент 2018 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 (патент 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 виброизолированном фундаменте с пневматической системой виброизоляции, включающем фундаментную ванну, заполненную сжатым газом, опорный блок, размещенный в фундаментной ванне, упругий элемент, выполненный в виде тора, заполненного сжатым газом и размещенного между боковыми поверхностями фундаментной ванны и опорного блока, и трубопровод подачи сжатого газа, опорный блок выполнен полым с дросселирующими отверстиями, сообщающими его полость с полостью фундаментной ванны и с полостью тора, трубопровод подачи сжатого газа заведен в полость опорного блока и на авторегулятор поддержания уровня верхней поверхности опорного блока, при этом к его нижней поверхности жестко закреплено дополнительное демпфирующее устройство, выполненное полым в виде каркаса, имеющего эквидистантную форму с опорным блоком, расположенное между опорным блоком и днищем фундаментной ванны, на которое каркас опирается через сетчатые шайбовые демпферы, и полость которого соединена с полостью опорного блока через дросселирующее отверстие.

На фиг. 1 изображен виброизолированный пневматический фундамент, фронтальный разрез, на фиг. 2, 3 - варианты дополнительного демпфирующего устройства.

Виброизолированный фундамент с пневматической системой виброизоляции содержит опорный блок 1, на верхней поверхности которого установлен виброизолируемый объект (на чертеже не показан) и который размещен в фундаментной ванне 2, заполненной сжатым газом. Упругий элемент 3 системы виброизоляции фундамента выполнен в виде тора 3, заполненного сжатым газом, и размещен между боковыми поверхностями фундаментной ванны 2 и опорного блока 1.

Опорный блок 1 выполнен полым и соединен горизонтальным дросселирующим отверстием 4 с полостью тора 3 и вертикальным дросселирующим отверстием 5 с полостью дополнительного полого демпфирующего устройства 9, выполненного в виде каркаса, имеющего эквидистантную форму с опорным блоком 1, и жестко соединенного с нижней поверхностью опорного блока 1, и расположенного между опорным блоком 1 и днищем фундаментной ванны 2, на которое каркас опирается через сетчатые шайбовые демпферы 10. Полость каркаса дополнительного полого демпфирующего устройства 9 соединена с полостью опорного блока 1 через вертикальное дросселирующее отверстие 5.

Трубопровод 6 подачи сжатого газа заведен в полость опорного блока 1 и через трубопровод 7 на авторегулятор 8 поддержания уровня верхней поверхности опорного блока 1.

Виброизолированный фундамент с пневматической системой виброизоляции работает следующим образом.

При колебаниях оборудования, установленного на верхней поверхности опорного блока 1, сжатый газ поступает в полость опорного блока 1, затем через дросселирующее отверстие 4 - в полость упругого элемента 3, демпфирующего боковые колебания объекта и выполненного в виде тора, а также через дросселирующее отверстие 5 в полость дополнительного демпфирующего устройства 9, расположенного в фундаментной ванне 2.

При этом происходит рассеивание энергии колебаний в дросселирующих отверстиях 4 и 5. Например, при боковых колебаниях работает упругий элемент в виде тора 3, а при вертикальных полость опорного блока 1 и полость, образованная боковыми поверхностями фундаментной ванны 2, опорного блока 1 и тора 3, который служит герметизирующей диафрагмой. Трубопровод 6 подачи сжатого газа обеспечивает поддержание давления в системе и реагирует на изменение веса устанавливаемого оборудования, обеспечивая всегда один и тот же уровень опорного блока 1 относительно днища фундаментной ванны 2. Качество виброизоляции повышается за счет двухступенчатой диссипации энергии колебаний в полостях устройства, а экономия расхода бетона достигается за счет выполнения опорного элемента полым.

Сетчатый шайбовый демпфер 10 дополнительного демпфирующего устройства содержит основание 11 в виде пластины с крепежными отверстиями 12, основной сетчатый упругий элемент 17, нижней частью опирающийся на основание 11, и фиксируемый нижней шайбой 16, жестко соединенной с основанием 11, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 15, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем 14, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой 13, жестко соединенной с основанием 11. Между нижним торцом 18 поршня 14 и днищем 19 гильзы 13 расположен упругий элемент 20, например из полиуретана.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 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. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.

Основной упругий сетчатый элемент 17 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда упругий элемент 20, расположенный между нижним торцом 18 поршня 14 и днищем 19 гильзы 13, выполнен сетчатым с такими же параметрами сетчатой структуры, как у основного упругого сетчатого элемента 17.

Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцом поршня и днищем гильзы, выполнен сетчатым, причем плотность сетчатой структуры в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры основного упругого сетчатого элемента.

Возможен вариант, когда упругий элемент, расположенный между нижним торцом поршня и днищем гильзы, выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Виброизолятор шайбовый сетчатый работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 15, упругий сетчатый элемент 17 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.

Возможен вариант, когда дополнительное демпфирующее устройство (фиг. 3) выполнено в виде демпфера, содержащего корпус, выполненный в виде цилиндра 21 с днищем 22, в котором расположен поршень 23, выполненный в виде стакана с параллельными между собой и соосными корпусу верхним 24 и нижним 25 буртиками и проточкой 26, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками, в проточке 26, расположен фрикционный материал, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 29, расположенная между поршнем 23 и днищем 22 корпуса демпфера, причем полость 28 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 29, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала.

Верхняя поверхность верхнего буртика 24 поршня 23 упирается в упругое кольцо 30, соединенное со стопорным кольцом, фиксируемым его в канавке внутренней поверхности цилиндра 21, которое предназначено для фиксации поршня 23 в корпусе демпфера. На поршне 23 закреплена платформа 27 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (на чертеже не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости 28 между поршнем 23 и днищем 22 корпуса, в которой расположена пружина 29, 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.

Возможен вариант, когда в качестве фрикционного материала, расположенного в проточке 26, между буртиками 24 и 25, поршня 23, 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.

Демпфер сухого трения работает следующим образом.

Днище 22 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 23, устанавливается на основании, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта. При колебаниях платформы 27, обеспечивается пространственная виброзащита основания и защита его от ударов.

Демпфер сухого трения способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 24 и 25 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 28 между поршнем и днищем 2 корпуса, в которой расположена пружина 29.

Возможен вариант, когда пружина 29, расположенная между поршнем и днищем 22 корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

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

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. Виброизолированный фундамент с пневматической системой виброизоляции включает фундаментную ванну, заполненную сжатым газом, опорный блок, размещенный в фундаментной ванне, упругий элемент, выполненный в виде тора, заполненного сжатым газом и размещенного между боковыми поверхностями фундаментной ванны и опорного блока, и трубопровод подачи сжатого газа. Опорный блок выполнен полым с дросселирующими отверстиями, сообщающими его полость с полостью фундаментной ванны и с полостью тора. Трубопровод подачи сжатого газа заведен в полость опорного блока и на авторегулятор поддержания уровня верхней поверхности опорного блока, при этом к его нижней поверхности жестко закреплено дополнительное демпфирующее устройство, выполненное полым в виде каркаса, имеющего эквидистантную форму с опорным блоком, расположенное между опорным блоком и днищем фундаментной ванны, на которое каркас опирается через сетчатые шайбовые демпферы, и полость которого соединена с полостью опорного блока через дросселирующее отверстие, или дополнительное демпфирующее устройство содержит 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. 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. 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. Пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, выполнена в виде конической пружины, витки которой покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном. Сетчатый шайбовый демпфер дополнительного демпфирующего устройства содержит основание, упругий сетчатый элемент и шайбы, взаимодействующие со втулками, основание выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями. Основной сетчатый упругий элемент нижней частью опирается на основание и фиксируется нижней шайбой, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируется верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой, жестко соединенной с основанием, а между нижним торцом поршня и днищем гильзы расположен упругий элемент, а упругий элемент между нижним торцом поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, или сетчатым, с параметрами сетчатой структуры как у основного упругого сетчатого элемента. Технический результат состоит в повышении эффективности гашения колебаний и снижении динамических нагрузок на нижнее строение фундамента здания. 3 ил.

Виброизолированный фундамент с пневматической системой виброизоляции, включающий фундаментную ванну, заполненную сжатым газом, опорный блок, размещенный в фундаментной ванне, упругий элемент, выполненный в виде тора, заполненного сжатым газом и размещенного между боковыми поверхностями фундаментной ванны и опорного блока, и трубопровод подачи сжатого газа, опорный блок выполнен полым с дросселирующими отверстиями, сообщающими его полость с полостью фундаментной ванны и с полостью тора, отличающийся тем, что трубопровод подачи сжатого газа заведен в полость опорного блока и на авторегулятор поддержания уровня верхней поверхности опорного блока, при этом к его нижней поверхности жестко закреплено дополнительное демпфирующее устройство, выполненное полым в виде каркаса, имеющего эквидистантную форму с опорным блоком, расположенное между опорным блоком и днищем фундаментной ванны, на которое каркас опирается через сетчатые шайбовые демпферы, и полость которого соединена с полостью опорного блока через дросселирующее отверстие, или дополнительное демпфирующее устройство содержит 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, при этом сетчатый шайбовый демпфер дополнительного демпфирующего устройства содержит основание, упругий сетчатый элемент и шайбы, взаимодействующие с втулками, основание выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями, основной сетчатый упругий элемент нижней частью опирается на основание и фиксируется нижней шайбой, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируется верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем, охватываемым с зазором, соосно расположенной гильзой, жестко соединенной с основанием, а между нижним торцом поршня и днищем гильзы расположен упругий элемент, а упругий элемент между нижним торцом поршня и днищем гильзы выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном, или сетчатым с параметрами сетчатой структуры, как у основного упругого сетчатого элемента.