ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2024 года по МПК F16F15/23 F16F15/27 F16F9/04 

Изобретение относится к устройствам активной виброзащиты крупногабаритных стационарных и подвижных объектов при сейсмических и подобных им силовых воздействиях.

Известно виброизолирующее устройство, описанное в патенте RU 2424457, МПК F16F 15/023, F16F 9/04, опубл. 20.07.2011 г., содержащее телескопическое направляющее устройство, установленное между защищаемым объектом и основанием и выполненное в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов с установленными между ними резинокордной оболочкой и центрирующими элементами, опорные плиты, установленные на защищаемом объекте и основании, упругий элемент в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана пневматических виброизоляторов, каждый из которых содержит корпус, плунжер и резинокордную оболочку между ними, днище наружного и внутреннего стаканов телескопического направляющего устройства имеет выпуклую тарельчатую форму с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующей опорной плитой, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными плитами, центр которого в продольном сечении направляющего устройства расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление, а виброизолирующее устройство снабжено размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующими с ними цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующими опорными плитами, причем продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента расположены под углом, находящимся в диапазоне 40°-70° к продольной оси направляющего устройства, их корпуса крепятся шарнирно к его наружному стакану в месте расположения резинокордной оболочки направляющего устройства, а плунжеры соединены шарнирно с плитами, установленными на площадках выступов основания, образующих с самим основанием угол, находящийся в диапазоне 110°-150°, а между корпусами и опорами пневматических виброизоляторов дополнительно установлены центрирующие элементы, на торце внутреннего стакана телескопического направляющего устройства установлена герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, на торцах плунжеров всех пневматических виброизоляторов также установлены герметизирующие перегородки с клапанными электромагнитными устройствами, причем каждое клапанное электромагнитное устройство подключено к отдельной системе управления.

Каждая система управления клапанным электромагнитным устройством содержит последовательно соединенные преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления силовым ключом, силовой ключ для подключения обмотки клапанного электромагнитного устройства к источнику питания.

Преобразователь перемещения каждой системы управления клапанным электромагнитным устройством и сама система управления расположены внутри соответствующего пневматического виброизолятора или телескопического направляющего устройства.

Недостатками этого устройства являются: низкий уровень демпфирования колебаний защищаемого объекта при воздействии вертикальных и горизонтальных возбуждающих сил из-за слабых демпфирующих свойств пневматических виброизоляторов упругого элемента, а также возникновение поперечных (срезающих) нагрузок, производимых горизонтальными составляющими возбуждающих сил в местах крепления корпусов пневматических виброизоляторов упругого элемента к наружному стакану направляющего устройства, и происходящее при этом усиление контактных напряжений в местах контакта роликов центрирующих элементов с наружными и внутренними стаканами телескопического направляющего устройства и, соответственно, увеличение вибропроводимости, обусловленной наличием жестких механических контактов между звеньями кинематических связей между источником возбуждения и защищаемым объектом, содержащих наружные и внутренние стаканы и центрирующие элементы телескопического направляющего устройства и пневматических виброизоляторов упругого элемента.

Кроме того, недостатком устройства является расположение преобразователя перемещения каждой системы управления клапанным электромагнитным устройством и самой системы управления внутри соответствующего пневматического виброизолятора, т. к. термодинамические процессы в полостях виброизолятора и в клапанном электромагнитном устройстве, сопровождающиеся повышением температуры, в сочетании с ограниченностью рабочего пространства, приводят к снижению надежности устройства и, в том числе, ремонтопригодности.

Известно также виброизолирующее устройство, описанное в патенте RU 2 736 068, МПК F16F 15/023(2006.01), F16F 9/04(2006.01), СПК F16F 15/023(2020.08), F16F 9/04(2020.08), опубл. 11.11.2020 г.

, содержащее телескопическое направляющее устройство, установленное между защищаемым объектом и основанием и выполненное в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов с установленными между ними резинокордной оболочкой и центрирующими элементами, опорные плиты, установленные на защищаемом объекте и основании, упругий элемент в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана пневматических виброизоляторов, каждый из которых содержит корпус, опору и резинокордную оболочку между ними, опора соединена шарнирно с плитами, установленными на площадках выступов основания, днища наружного и внутреннего стаканов телескопического направляющего устройства имеют выпуклую тарельчатую форму, каждое с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующей опорной плитой, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными плитами, центр которого в продольном сечении направляющего устройства расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление, а виброизолирующее устройство снабжено размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующими с ними цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующими опорными плитами, причем продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента расположены под углом, находящимся в диапазоне 40°-70° к продольной оси направляющего устройства, на торце внутреннего стакана телескопического направляющего устройства установлена герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, на торцах опор всех пневматических виброизоляторов также установлены герметизирующие перегородки с клапанными электромагнитными устройствами, каждое клапанное электромагнитное устройство подключено к отдельной системе управления, каждая система управления клапанным электромагнитным устройством содержит последовательно соединенные преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления силовым ключом, силовой ключ для подключения обмотки клапанного электромагнитного устройства к источнику питания. резинокордная оболочка каждого из пневматических виброизоляторов упругого элемента выполнена в виде цилиндра, в котором угол расположения перекрещивающихся армирующих нитей корда составляет 0-54° к образующей цилиндра, и подключена посредством клапанного электромагнитного устройства к отдельному источнику сжатого воздуха, корпус и опора виброизолятора содержат фланцы и диски крепления, между которыми закреплены торцы резинокордной оболочки, при этом корпус прикреплен шарнирно к опорной плите, установленной на защищаемом объекте, а герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, связанным с источником сжатого воздуха, закреплена на диске крепления опоры. Преобразователь перемещения каждой системы управления клапанным электромагнитным устройством и сама система управления расположены снаружи соответствующего пневматического виброизолятора или телескопического направляющего устройства.

Недостатком этого устройства является низкий уровень демпфирования колебаний защищаемого объекта при воздействии вертикальных возбуждающих сил на ходах сжатия, т. к. при этом сила сжатия резинокордной оболочки телескопического направляющего устройства увеличивается, а силы растяжения резинокордных оболочек упругого элемента между корпусами и опорами уменьшаются, не препятствуя сжатию резинокордной оболочки телескопического направляющего устройства, что означает увеличение нагрузки и, следовательно, увеличение жесткости данной резинокордной оболочки и ухудшение виброизоляции.

Техническим результатом от использования предложенного устройства является улучшение виброизоляции, повышение несущей способности и повышение демпфирующих свойств виброизолирующего устройства во всем амплитудно-частотном диапазоне вибрационных возбуждений.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном виброизолирующем устройстве, содержащем телескопическое направляющее устройство, установленное между защищаемым объектом и основанием и выполненное в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов с размещенной между ними резинокордной оболочкой, опорные плиты, установленные на защищаемом объекте и основании, упругий элемент в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана пневматических виброизоляторов, каждый из которых содержит корпус, опору и резинокордную оболочку между ними, опора соединена шарнирно с плитами, установленными на площадках выступов основания, днища наружного и внутреннего стаканов телескопического направляющего устройства имеют выпуклую тарельчатую форму, каждое с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующей опорной плитой, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными плитами, центр которого в продольном сечении направляющего устройства расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление, а виброизолирующее устройство снабжено размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующими с ними цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующими опорными плитами, на торце внутреннего стакана телескопического направляющего устройства установлена герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, на торцах опор всех пневматических виброизоляторов упругого элемента также установлены герметизирующие перегородки с клапанными электромагнитными устройствами, каждое клапанное электромагнитное устройство подключено к отдельной системе управления, каждая система управления клапанным электромагнитным устройством содержит последовательно соединенные преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления силовым ключом, силовой ключ для подключения обмотки клапанного электромагнитного устройства к источнику питания, корпус и опора виброизолятора содержат фланцы и диски крепления, между которыми закреплены торцы резинокордной оболочки, при этом корпус прикреплен шарнирно к опорной плите, установленной на защищаемом объекте, а герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, связанным с источником сжатого воздуха, закреплена на диске крепления опоры, преобразователь перемещения каждой системы управления клапанным электромагнитным устройством и сама система управления расположены снаружи соответствующего пневматического виброизолятора или телескопического направляющего устройства, согласно заявляемому техническому решению продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента размещены в положении статического равновесия под углом 90° к продольной оси направляющего устройства, резинокордная оболочка каждого из пневматических виброизоляторов упругого элемента выполнена в виде цилиндра, в котором угол расположения перекрещивающихся армирующих нитей корда, согласно заявляемому техническому решению, составляет 15-50° к образующей цилиндра, и подключена посредством клапанного электромагнитного устройства к отдельному источнику сжатого воздуха.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг. 1 представлено предложенное виброизолирующее устройство, общий вид в разрезе;

- на фиг. 2 представлена структурная схема системы управления клапанного электромагнитного устройства.

Виброизолирующее устройство содержит упругий элемент 1, телескопическое направляющее устройство 2, выполненное в виде наружного стакана 3 и внутреннего стакана 4, соединенных резинокордной оболочкой 5. Между наружным 3 и внутренним 4 стаканами направляющего устройства 2 установлены центрирующие элементы в виде роликов 6, 7. При этом ролики 6 равномерно установлены на внутреннем стакане 4 с возможностью качения по внутренней поверхности наружного стакана 3, а ролики 7 равномерно установлены на внутренней поверхности наружного стакана 3 с возможностью качения по наружной поверхности стакана 4.

Днища обоих стаканов имеют выпуклую тарельчатую форму, каждое с осевыми каналами 8, в которых размещены цилиндрические ползуны 9, шарнирно соединенные с опорными плитами 10. Посредством опорных плит 10 виброизолирующее устройство крепится к защищаемому объекту и основанию. Каждое днище по периметру осевого канала снабжено кольцевой площадкой 11, посредством которой днище контактирует с опорной плитой 10. Выпуклая часть каждого днища выполнена со скруглением по радиусу R (фиг. 1), превышающему половину расстояния между опорными плитами 10, центр которого в продольном сечении направляющего устройства 2 расположен на прямой, параллельной продольной оси устройства и проходящей через линию перехода кольцевой площадки 11 в скругление.

Упругий элемент 1 выполнен в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана 3 пневматических виброизоляторов, которые охватывают телескопическое направляющее устройство 2, и каждый из которых содержит корпус 12, опору 13, резинокордную оболочку 14. Корпус 12 и опора 13 содержат фланцы 15 и диски крепления 16 для закрепления резинокордной оболочки 14. Корпуса 12 пневматических виброизоляторов упругого элемента 1 прикреплены шарнирно к опорной плите 10, установленной на защищаемом объекте, опоры 13 пневматических виброизоляторов упругого элемента 1 соединены шарнирно с плитами 17, установленными на площадках выступов 18 основания. Продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента 1 образуют в положении статического равновесия угол α, равный 90° с продольной осью направляющего устройства 2. Поверхность выступов основания образует с самим основанием угол β (фиг. 1), равный 90°.

В опорных плитах 10 размещен набор резиновых буферов 19 короткоходовой местной виброизоляции, контактирующих с основанием или защищаемым объектом. Таким образом, виброизолирующее устройство связывает защищаемый объект и основание посредством телескопического направляющего устройства в виде кегли c тарельчатыми поверхностями и упругого элемента в виде пневматических виброизоляторов, расположенных под углом к направляющему устройству. На торце внутреннего стакана 4 телескопического направляющего устройства 2 установлена герметизирующая перегородка 20 с клапанным электромагнитным устройством 21. Герметизирующая перегородка 20 на торце внутреннего стакана 4 телескопического направляющего устройства 2 формирует две полости: верхнюю рабочую полость 22 переменного объема и нижнюю дополнительную полость 23 постоянного объема. На дисках крепления 16 опор 13 пневматических виброизоляторов упругого элемента также установлены герметизирующие перегородки 24 с клапанными электромагнитными устройствами 25, причем каждое клапанное электромагнитное устройство подключено к отдельной системе управления 26.

Резинокордная оболочка 14 каждого из пневматических виброизоляторов упругого элемента 1 выполнена в виде цилиндра, в котором угол расположения перекрещивающихся армирующих нитей корда составляет 15-50° к образующей цилиндра, и подключена посредством клапанного электромагнитного устройства 25 к отдельному источнику сжатого воздуха 27. Диск крепления корпуса прикреплен шарнирно к опорной плите, установленной на защищаемом объекте, герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, связанным с источником сжатого воздуха, закреплена на диске крепления опоры.

Система управления 26 клапанными электромагнитными устройствами 21, 25 содержит последовательно соединенные преобразователь перемещения 28 объекта, формирователь сигнала скорости 29 защищаемого объекта, блок управления 30 силовым ключом 31, силовой ключ 31 предназначен для подключения обмоток клапанных электромагнитных устройств 21, 25 к источнику питания 32, и размещена снаружи соответствующего пневматического виброизолятора или телескопического направляющего устройства.

Виброизолирующее устройство работает следующим образом.

В исходном положении защищаемый объект удерживается в равновесии за счет усилия, развиваемого при давлении воздуха внутри резинокордной оболочки сжатия 5 для противодействия силе тяжести защищаемого объекта, т. к. в резинокордных оболочках растяжения 14, находящихся в разгруженном состоянии при открытых клапанных электромагнитных устройствах 25 под давлением , длине , диаметре  и угле  наклона нитей корда, дополнительные усилия не создаются. При этом продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента 1 занимают положение приблизительно горизонтальное, определяемое прогибом резинокордной оболочки сжатия 5 под действием силы тяжести защищаемого объекта.

Далее резинокордные оболочки растяжения 14 приводятся в рабочее состояние под давлением сжатого воздуха, подаваемого из источника сжатого воздуха 27 в полость резинокордной оболочки 14, и при значениях давления  достигают определенной длины , диаметра  и угла  наклона нитей корда  . Клапанные электромагнитные устройства 25 закрываются. В резинокордных оболочках растяжения 14 создается распирающая сила [С.А. Корнеев, З.Н. Соколовский, Г.С. Русских и др. Учет влияния растяжимости нитей корда на расчетные параметры резинокордных оболочек / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2012. – № 3. С. 75], приводящая к сближению торцов резинокордной оболочки растяжения.

Затем система приводится в положение статического равновесия, принятое за начало отсчета вертикальных перемещений х, равное нулю, посредством изменения давления в резинокордных оболочках растяжения 14 и резинокордной оболочке сжатия 5 так, что резинокордные оболочки растяжения 14 виброизоляторов упругого элемента 1 занимают горизонтальное положение согласно условию: «Пусть начало отсчета [перемещений] х совпадает с положением статического равновесия, и корректирующие пружины при х = 0 горизонтальны. Для того, чтобы отклонить объект виброизоляции от положения равновесия, необходимо приложить некоторое усилие F, которое равно по величине результирующей восстанавливающей силе, т. е. реакции пружин» [Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью / П. М. Алабужев, А. А. Гритчин, Л. И. Ким и др.; Под ред. К. М. Рагульскиса. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. – 96 с., ил. – (Б-ка инженера. Вибрационная техника; Вып. 7), с. 7].

Здесь несущей пружиной является резинокордная оболочка сжатия 5, а корректирующими пружинами являются резинокордные оболочки растяжения 14 виброизоляторов упругого элемента 1, при горизонтальном положении резинокордных оболочек растяжения 14, находящихся под давлением , их вертикальные реакции равны нулю.

Виброизоляция объекта в вертикальном направлении осуществляется при относительных перемещениях наружного 3 и внутреннего 4 стаканов направляющего устройства 2 и перекатывании резинокордной оболочки 5 в зазоре между ними, а также изменении состояния упругого элемента 1 вследствие деформации резинокордных оболочек 14 в результате изменения длины, диаметра оболочки и угла расположения нитей корда.

При ходе сжатия под действием возбуждающей силы F объем резинокордной оболочки 5 уменьшается, в ее рабочей полости 22 давление воздуха возрастает и становится значительно больше, чем в дополнительной полости 23, клапанное электромагнитное устройство 21 при этом закрыто, а в резинокордных оболочках 14 давление сжатого воздуха также увеличивается вследствие уменьшения объема при увеличении длины, уменьшении диаметра оболочки и угла расположения нитей корда, клапанное электромагнитное устройство 25 при этом закрыто.

Таким образом, сила сжатия резинокордной оболочки 5 увеличивается, силы растяжения резинокордных оболочек 14 между корпусами 12 и опорами 13 также увеличиваются, воспринимая часть нагрузки на резинокордную оболочку 5, тем самым корректируя (уменьшая) ее жесткость и улучшая виброизоляцию.

При смене режима работы с хода сжатия на ход отбоя система управления 26 клапанным электромагнитным устройством 21 соединяет кратковременно полость резинокордной оболочки 22 с нижней дополнительной полостью 23, в результате давление в полостях выравнивается и снижается энергия сжатого газа в рабочей полости 22.

Одновременно клапанные электромагнитные устройства 25 открываются и соединяют кратковременно полости резинокордных оболочек 14 с источниками сжатого воздуха 27 (с атмосферой при больших смещениях объекта виброизоляции), снижение давления воздуха в которых, в соответствии со снижением давления в резинокордной оболочке 5, приводит к уменьшению силы сопротивления ходу отбоя, клапанные электромагнитные устройства 25 закрываются.

При ходе отбоя до положения статического равновесия объем рабочей полости 22 резинокордной оболочки 5 увеличивается, давление воздуха в ней становится меньше, чем в дополнительной полости 23, при этом клапанное электромагнитное устройство 21 закрыто, а в резинокордных оболочках 14 давление сжатого воздуха также уменьшается вследствие увеличения объема при уменьшении длины, увеличении диаметра оболочки и угла расположения нитей корда, клапанное электромагнитное устройство 25 при этом закрыто, реакции резинокордных оболочек 14 и 5 уменьшаются.

При ходе отбоя выше положения статического равновесия объем рабочей полости 22 резинокордной оболочки 5 увеличивается, давление воздуха в ней продолжает уменьшаться относительно давления в дополнительной полости 23, при этом клапанное электромагнитное устройство 21 закрыто, а в резинокордных оболочках 14 давление сжатого воздуха увеличивается вследствие уменьшения объема при увеличении длины, уменьшении диаметра оболочки и угла расположения нитей корда, клапанное электромагнитное устройство 25 при этом закрыто, реакции резинокордных оболочек 14 увеличиваются, а реакция резинокордной оболочки 5 уменьшается.

Как при ходе сжатия, так и при ходе отбоя смещение объекта виброизоляции от положения статического равновесия вызывает растяжение резинокордных оболочек 14 и перекатывание резинокордной оболочки 5, возникают реакции, сумма которых является результирующей восстанавливающей силой, равной возбуждающей силе F, при этом реакции резинокордных оболочек 14 уменьшают нагрузку на резинокордную оболочку 5 и, следовательно, ее жесткость, что улучшает виброизоляцию.

Улучшение виброизоляции для упругих элементов с линейной силовой характеристикой обосновано следующим: «…для улучшения виброизоляции следует устанавливать упругий элемент с минимальной жесткостью» [[Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью / П. М. Алабужев, А. А. Гритчин, Л. И. Ким и др.; Под ред. К. М. Рагульскиса. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. – 96 с., ил. – (Б-ка инженера. Вибрационная техника; Вып. 7), с. 6, третий абзац сверху], для активных виброзащитных устройств с нелинейными упругими элементами, каковыми являются резинокордные оболочки, подобная задача решается следующим образом: «Основным преимуществом активных виброзащитных систем является их высокая несущая способность при малой динамической жесткости. … заданную несущую способность при малой жесткости можно обеспечить с помощью комбинации упругих элементов, связанных определенным образом» [Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью» / П. М. Алабужев, А. А. Гритчин, Л. И. Ким и др.; Под ред. К. М. Рагульскиса. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. – 96 с., ил. – (Б-ка инженера. Вибрационная техника; Вып. 7), с. 7, второй абзац сверху].

В начале следующего хода сжатия клапанные электромагнитные устройства 21 и 25 открываются, устройство 21 соединяет кратковременно полость резинокордной оболочки 22 с нижней дополнительной полостью 23, в результате давление в полостях резинокордной оболочки 5 уменьшается, а устройство 25 соединяет кратковременно полости резинокордных оболочек 14 с источниками сжатого воздуха 27 (с атмосферой при больших смещениях объекта виброизоляции), и устройства 21 и 25 закрываются, обеспечивая установление избыточного давления в полостях резинокордных оболочек 14, соответствующего изменению давления в резинокордной оболочке 5. Таким образом, при каждом кратковременном изменении давления в полостях резинокордных оболочек 5 и 14 посредством клапанных электромагнитных устройств 21 и 25 происходит пневматическое демпфирование. «Поскольку резинокордный материал обладает гистерезисными свойствами, амортизатор имеет большую величину демпфирования» [А. с. 1100441 СССР, МПК F16 F 9/04. Пневматический амортизатор растяжения / М.Л. Пиновский, Г.А. Колоколов, А.И. Хомяков, М.В. Муштайкина. - 2276072/18-28; Заявл. 07.09.79; Опубл. 30.06.84, Бюл. № 24, С. 2, предпоследний абзац описания], при растяжении происходит значительное увеличение демпфирующих свойств резинокордных оболочек 14 упругого элемента 1 по сравнению с резинокордной оболочкой сжатия 5. Это подтверждается расчетными формулами для определения усилий, развиваемых посредством резинокордными оболочками. Усилие, развиваемое посредством резинокордной оболочки сжатия, определяется по формуле [Корнеев С.А., Корнеев В.С., Зубарев А.В. и др. Основы технической теории пневматических амортизаторов : монография / Минобрнауки России, ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. - 148 с. 25]:

, , (1)

где   – вес защищаемого объекта,  – усилие, развиваемое резинокордной оболочкой сжатия 5 против силы тяжести объекта виброизоляции,   – абсолютное давление сжатого воздуха в резинокордной оболочке 5,

  – атмосферное давление воздуха   – эффективная площадь резинокордной оболочки 5, определяемая из условий [С. А. Корнеев, В. С. Корнеев, А. В. Зубарев и др. Основы технической теории пневматических амортизаторов : монография / Минобрнауки России, ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. - 148 с., с. 29]:

, , (2)

где  и - диаметры наружного и внутреннего стаканов пневматического виброизолятора (например, телескопического направляющего устройства 2), из которых определяется радиус эффективной площади резинокордной оболочки сжатия.

Усилие, развиваемое посредством резинокордной оболочки растяжения, определяется по формуле [С. А. Корнеев, З. Н. Соколовский, Г. С. Русских и др. Учет влияния растяжимости нитей корда на расчетные параметры резинокордных оболочек / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2012. - № 3. с. 75]:

. (3)

При равенстве радиуса эффективной площади резинокордной оболочки сжатия и радиуса резинокордной оболочки растяжения и, с учетом незначительного изменения радиуса резинокордной оболочки  по сравнению с изменением квадрата тангенса угла наклона нитей корда   (формула 3) в пределах 0°-54° [А. с. 1100441 СССР, МПК F16 F 9/04. Пневматический амортизатор растяжения / М.Л. Пиновский, Г.А. Колоколов, А.И. Хомяков, М.В. Муштайкина. – 2276072/18-28; Заявл. 07.09.79; Опубл. 30.06.84, Бюл. № 24, С. 1], развиваемые оболочками усилия соотносятся как

. (4)

Выбор угла наклона нитей корда в пределах 15°-50° определяется условиями производства рукавных резинокордных оболочек [Онуфриенко А.В. Определение возможности и эффективности применения рукавного амортизатора растяжения типа РАР в качестве виброизолятора / А.В. Онуфриенко, Е.С. Аникин, А.А. Горбатюк // Сборник докладов V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Защита от повышенного шума и вибрации», Санкт-Петербург, 18-20 марта 2015 г. – С. 287.

В процессе перемещений объекта виброизоляции в любом направлении по горизонту происходит поворот кегли и обкатка ее тарельчатых поверхностей, т. е. перекатывание скругленных днищ наружного 3 и внутреннего 4 стаканов направляющего устройства 2 по опорным плитам 10, а также упругая деформация резинокордных оболочек упругого элемента 1 и направляющего устройства 2. Одновременно цилиндрический ползун 9 скользит относительно осевого канала 8 и разворачивается на шарнире, осуществляя кинематическую фиксацию днища и предотвращая смещение его относительно опорной плиты 10. Возникающие при работе системы боковые нагрузки передаются через шарнирные соединения виброизоляторов упругого элемента 1 и, в значительно меньшей степени, телескопического направляющего устройства 2 на опорную плиту 10. При этом наличие горизонтальной площадки 11 на днищах наружного 3 и внутреннего 4 стаканов обеспечивает ступень горизонтальной силовой характеристики, которая позволяет обеспечить устойчивость положения защищаемого объекта при действии горизонтальных возбуждающих сил, вызванных работой динамически неуравновешенного оборудования, размещенного на защищаемом объекте, или другими причинами. Резиновые буферы 19 короткоходовой виброизоляции дополнительно снижают уровень нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости.

Возврат объекта виброизоляции в исходное положение по горизонту осуществляется как за счет горизонтальной составляющей продольного (осевого) усилия виброизолирующего устройства, возникающей при его наклоне из-за взаимного смещения центров радиусов R (фиг.1) наружного 3 и внутреннего 4 стаканов направляющего устройства 2, так и за счет, в основном, сил упругой деформации резинокордных оболочек 14 упругого элемента 1, обеспечивающих приведение телескопического направляющего устройства 2 в строго вертикальное положение. Возникающий при этом момент сил воспринимается центрирующим действием роликов 6 и 7 телескопического направляющего устройства 2 и виброизоляторов упругого элемента 1.

Таким образом, предлагаемое виброизолирующее устройство обеспечивает кратное улучшение виброизоляции и повышение несущей способности за счет того, что при каждом отклонении объекта виброизоляции от состояния статического равновесия возникают реакции в корректирующих резинокордных оболочках растяжения, воспринимающие часть нагрузки на несущую резинокордную оболочку, тем самым обеспечивающие уменьшение ее жесткости и улучшение демпфирования. Кроме того, кратное повышение демпфирующих свойств достигается также за счет того, что как при отклонении корректирующих резинокордных оболочек растяжения от положения статического равновесия, так и в положении статического равновесия, когда резинокордные оболочки растяжения горизонтальны, обеспечивается возможность изменения их внутреннего давления в широких пределах и, следовательно, возможность увеличения реакций корректирующих резинокордных оболочек растяжения без увеличения нагрузки на несущую резинокордную оболочку, при одновременном соответствующем уменьшения ее жесткости также в широких пределах. При этом горизонтальными составляющими усилий резинокордных оболочек растяжения обеспечивается поддержание телескопического направляющего устройства в строго вертикальном положении без иных центрирующих элементов, а также демпфирование разнонаправленных колебаний за счет высоких гистерезисных свойств материала резинокордных оболочек растяжения.

Изобретение относится к устройствам виброзащиты. Виброизолирующее устройство содержит телескопическое направляющее устройство, выполненное в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов с установленными между ними резинокордной оболочкой и центрирующими элементами, и упругий элемент в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана пневматических виброизоляторов, каждый из которых включает корпус, опору и резинокордную оболочку между ними. Резинокордная оболочка каждого из пневматических виброизоляторов упругого элемента выполнена в виде цилиндра и подключена посредством клапанного электромагнитного устройства к отдельному источнику сжатого воздуха. Корпус и опора виброизолятора содержат фланцы и диски крепления, между которыми закреплены торцы резинокордной оболочки. Продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента размещены в положении статического равновесия под углом 90° к продольной оси направляющего устройства. Угол расположения перекрещивающихся армирующих нитей корда резинокордной оболочки каждого из пневматических виброизоляторов упругого элемента, выполненной в виде цилиндра, составляет 15-50° к образующей цилиндра. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик. 2 ил.

Виброизолирующее устройство, содержащее телескопическое направляющее устройство, выполненное с возможностью установки между защищаемым объектом и основанием и выполненное в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов с установленными между ними резинокордной оболочкой и центрирующими элементами, упругий элемент в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана пневматических виброизоляторов, каждый из которых включает корпус, опору и резинокордную оболочку между ними, днище наружного и внутреннего стаканов телескопического направляющего устройства имеет выпуклую тарельчатую форму с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, выполненной с возможностью контактирования с соответствующей опорной плитой, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными плитами, центр которого в продольном сечении направляющего устройства расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в округление, а виброизолирующее устройство снабжено размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующими с ними цилиндрическими ползунами, выполненными с возможностью шарнирного соединения одними концами с соответствующими опорными плитами, причем продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента расположены под углом к продольной оси направляющего устройства, опоры выполнены с возможностью шарнирного соединения с плитами, установленными на площадках выступов, расположенных под углом к основанию, на торце внутреннего стакана телескопического направляющего устройства установлена герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, на торцах опор всех пневматических виброизоляторов также установлены герметизирующие перегородки с клапанными электромагнитными устройствами, причем каждое клапанное электромагнитное устройство подключено к отдельной системе управления клапанным электромагнитным устройством, содержащей последовательно соединенные преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления силовым ключом, силовой ключ для подключения обмотки клапанного электромагнитного устройства к источнику питания, преобразователь перемещения каждой системы управления клапанным электромагнитным устройством и сама система управления расположены снаружи соответствующего пневматического виброизолятора, резинокордная оболочка каждого из пневматических виброизоляторов упругого элемента выполнена в виде цилиндра и подключена посредством клапанного электромагнитного устройства к отдельному источнику сжатого воздуха, корпус и опора виброизолятора содержат фланцы и диски крепления, между которыми закреплены торцы резинокордной оболочки, при этом корпус выполнен с возможностью прикрепления шарнирно к опорной плите, установленной на защищаемом объекте, а герметизирующая перегородка с клапанным электромагнитным устройством, связанным с источником сжатого воздуха, закреплена на диске опоры, отличающееся тем, что продольные оси пневматических виброизоляторов упругого элемента размещены в положении статического равновесия под углом 90° к продольной оси направляющего устройства, угол расположения перекрещивающихся армирующих нитей корда резинокордной оболочки каждого из пневматических виброизоляторов упругого элемента, выполненной в виде цилиндра, составляет 15-50° к образующей цилиндра.