PL203337B1

PL203337B1 - Vibration isolator

Info

Publication number: PL203337B1
Application number: PL353814A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Michalczyk; Leszek Majkut
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2009-09-30
Also published as: PL353814A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wibroizolator służący do tłumienia drgań w układach wibroizolacji przemieszczeniowej maszyn i urządzeń, a zwłaszcza do ręcznie prowadzonych narzędzi wibracyjnych.The subject of the invention is a vibro-isolator for damping vibrations in displacement vibration isolation systems of machines and devices, in particular for manually operated vibrating tools.

Skuteczność układu wibroizolacji przemieszczeniowej określana jest przez wskaźnik przenoszenia, będący stosunkiem amplitudy drgań części izolowanej do amplitudy drgań podłoża. Duża skuteczność wibroizolacji wymaga zastosowania elementów sprężystych zapewniających niską częstość drgań własnych, co prowadzi jednak - szczególnie w zakresie niskich częstotliwości wymuszania - do obniżenia sztywności statycznej urządzenia. Przy dużych ugięciach statycznych i podatności na działanie sił zakłócających występuje istotne zagrożenie utraty stateczności urządzenia. W warunkach pracy narzędzi prowadzonych ręcznie duże ugięcie statyczne rękojeści jest niedopuszczalne ze względu na wymaganą dokładność pozycjonowania.The effectiveness of the displacement vibration isolation system is determined by the transmission index, which is the ratio of the vibration amplitude of the insulated part to the ground vibration amplitude. High effectiveness of the vibration isolation requires the use of elastic elements ensuring a low frequency of natural vibrations, which, however, leads - especially in the range of low excitation frequencies - to a reduction of the static stiffness of the device. With high static deflections and susceptibility to disturbing forces, there is a significant risk of loss of stability of the device. In the operating conditions of hand-held tools, large static deflection of the handle is unacceptable due to the required positioning accuracy.

Znane jest rozwiązanie wibroizolatora z liniowym elementem sprężystym, o ciągłym rozłożeniu masy, odkształcaInym poprzecznie, do którego w środku długości zamocowany jest uchwyt podłoża drgającego w kierunku prostopadłym do osi elementu. Chwytna część izolowana zamocowana jest na elemencie sprężystym w dwóch punktach węzłowych o zerowej amplitudzie drgań, w równych odległościach od końców elementu. Praktyczne wykorzystanie takiego rozwiązania do wibroizolacji maszyn, urządzeń i ręcznie prowadzonych narzędzi wibracyjnych jest znacznie utrudnione z uwagi na względnie duże wymiary liniowe elementu sprężystego oraz duże amplitudy przemieszczeń kątowych w punktach węzłowych zamocowania części izolowanej.It is known to design a vibro-isolator with a linear elastic element, with a continuous mass distribution, transversely deforming, to which, in the middle of its length, a holder of the vibrating substrate is attached in the direction perpendicular to the element axis. The grippy insulated part is fixed on the elastic element at two nodal points with zero vibration amplitude, at equal distances from the element ends. The practical use of such a solution for the vibration isolation of machines, devices and manually operated vibrating tools is significantly difficult due to the relatively large linear dimensions of the elastic element and the large amplitudes of angular displacements at the nodal points of the insulated part mounting.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 172 202 wibroizolator, w którym liniowy element sprężysty utwierdzony jest końcami w uchwytach podłoża drgającego a w środku jego długości zamocowana jest chwytna część izolowana. Symetrycznie po obu stronach i w płaszczyźnie zgodnej z kierunkiem drgań element sprężysty wygięty jest w postać fali. Sztywność elementu sprężystego może być regulowana: przez zespoły ściągające - w zakresie zmiany geometrii falistego ukształtowania oraz - przez zespoły regulacji odległości między uchwytami podłoża, podpierającymi końce elementu sprężystego.A vibro-isolator is also known from the Polish patent description No. 172 202, in which the linear elastic element is fixed with its ends in the grips of the vibrating substrate and in the middle of its length an insulated grip part is fixed. Symmetrically on both sides and in a plane coinciding with the direction of vibration, the elastic element is bent into a wave. The stiffness of the elastic element may be adjusted: by the tightening units - in terms of changing the geometry of the wave form, and - by the units for adjusting the distance between the base holders supporting the ends of the elastic element.

Wibroizolator według wynalazku - podobnie jak w powyżej opisanych rozwiązaniach - posiada liniowy element sprężysty, o ciągłym rozłożeniu masy, odkształcalny poprzecznie i wzdłużnie, do którego w środku długości zamocowana jest chwytna część izolowana a w równych odległościach po obu stronach od części izolowanej dwa uchwyty podłoża drgającego. Istota rozwiązania polega na tym, że element sprężysty zamocowany jest w uchwytach za pośrednictwem łożysk wahliwych, mających oś wychylania prostopadłą do osi elementu sprężystego i do kierunku drgań. Element sprężysty odcinkami końcowymi o jednakowej długości wystaje wspornikowo z uchwytów na zewnątrz. W rozwiązaniu takim w tłumieniu drgań istotnie uczestniczą odcinki końcowe elementu sprężystego a wahliwość uchwytów ogranicza oddziaływania przemieszczeń kątowych na część izolowaną. W wyniku wymagany wskaźnik przenoszenia drgań uzyskać można przy znacznie mniejszych, praktycznie akceptowalnych długościach elementu sprężystego. Rozwiązanie umożliwia dowolne kształtowanie części izolowanej - rękojeści.The vibro-isolator according to the invention - similarly to the above-described solutions - has a linear elastic element with a continuous mass distribution, deformable transversely and longitudinally, to which the insulated grip part is attached in the middle of its length, and two handles of the vibrating substrate at equal distances on both sides from the insulated part. The essence of the solution lies in the fact that the elastic element is mounted in the holders by means of self-aligning bearings having a pivot axis perpendicular to the axis of the elastic element and to the direction of vibrations. The elastic element protrudes cantileverly from the holders to the outside with end sections of equal length. In such a solution, the end sections of the elastic element significantly participate in the damping of vibrations, and the oscillation of the handles limits the impact of angular displacements on the insulated part. As a result, the required vibration transmission index can be obtained with much smaller, practically acceptable lengths of the elastic element. The solution enables free shaping of the insulated part - the handle.

Zmniejszenie długości wibroizolatora uzyskać można przez zamocowanie na obu końcach elementu sprężystego obciążników, o jednakowej masie.The reduction of the length of the vibro-isolator can be obtained by attaching weights of the same mass to both ends of the elastic element.

Technicznie optymalnym jest rozwiązanie z elementem sprężystym w postaci śrubowej sprężyny naciskowej. Przy danej częstotliwości drgań skuteczna praca wibroizolatora z zerową amplitudą przemieszczeń części izolowanej występuje przy ściśle określonym wymiarze miedzy uchwytami podłoża. Jedno z korzystnych rozwiązań umożliwiających jednoczesne dostrojenie układu poprzez regulację wymiaru miedzy uchwytami polega na tym, że każdy z uchwytów posiada wkręt w kształcie trzpienia z naciętym na zewnętrznej powierzchni rowkiem śrubowym. Wkręcony w zwoje sprężyny wkręt podparty jest na czołowej powierzchni poprzez łożysko wahliwe o trzpień śruby, zamocowanej w korpusie uchwytu, współosiowo ze sprężyną. Oczywistym jest pochodne rozwiązanie, w którym każdy z uchwytów wyposażony jest w nakrętkę z rowkiem śrubowym naciętym na wewnętrznej powierzchni, nakręconą na zwoje sprężyny oraz w którym nakrętka zabudowana jest w łożysku wahliwym osadzonym w korpusie uchwytu.Technically optimal is a solution with an elastic element in the form of a helical compression spring. At a given frequency of vibrations, the effective operation of the vibration isolator with zero displacement amplitude of the insulated part occurs at a strictly defined dimension between the grips of the substrate. One advantageous solution for simultaneously fine-tuning the arrangement by adjusting the dimension between the lugs is that each of the lugs has a shank-shaped screw with a helical groove cut in its outer surface. The screw threaded into the spring coils is supported on the front surface by a self-aligning bearing against the bolt stem, fixed in the handle body, coaxial with the spring. A derivative solution is obvious, in which each of the handles is equipped with a nut with a screw groove cut on the inner surface, screwed on the coil of the spring, and in which the nut is built in a self-aligning bearing embedded in the body of the handle.

W wibroizolatorze według wynalazku element sprężysty stanowić również może pręt z tworzywa sprężyście odkształcalnego, zwłaszcza z gumy. W takim wykonaniu każdy z uchwytów posiada tuleję zaciśniętą na pręcie oraz zabudowaną w łożysku wahliwym osadzonym w korpusie uchwytu. Dokładną regulację wibroizolacji - tłumika w którym elementem sprężystym jest sprężyna mocowanaIn the vibro-isolator according to the invention, the elastic element can also be a rod made of an elastically deformable material, especially rubber. In such an embodiment, each of the handles has a sleeve clamped on a bar and built in a self-aligning bearing embedded in the handle body. Accurate adjustment of vibration isolation - a damper in which a spring is attached to the spring

PL 203 337 B1 w uchwytach z zewnętrzną nakrętką lub gdy stanowi go pręt sprężysty uchwycony w tulejach zaciskowych - zapewnić można przez osadzenie obu uchwytów na prowadnicy o osi równoległej do osi elementu sprężystego oraz połączenie ich dwustronną śrubą ściągającą, łożyskowaną poosiowo w podłożu.In the holders with an outer nut or when it is a spring bar gripped in the clamping sleeves - it can be ensured by mounting both holders on a guide with an axis parallel to the axis of the elastic element and connecting them with a double-sided draw bolt, axially bearing in the base.

Pełne zrozumienie wynalazku zapewni opis przykładowego rozwiązania wibroizolatora pokazanego na rysunku w widoku z boku z częściowym przekrojem.A full understanding of the invention will be provided by the description of an exemplary vibration isolator solution shown in the drawing in a side view with a partial section.

Elementem sprężystym jest śrubowa sprężyna 1, naciskowa, wykonana z drutu okrągłego, walcowa. W środku długości połączona jest z chwytną częścią izolowaną 3 a w dwóch równoodległych od środka uchwytach wewnętrznych z podłożem 4, które stanowi źródło drgań ukierunkowanych k prostopadle do osi wzdłużnej sprężyny 1. Część izolowana 3 może być zamocowana na sprężynie 1 w dowolny sposób: przez połączenie w postaci dwupołówkowej obejmy, zaciskanej na zwojach sprężyny 1 bezpośrednio lub poprzez panewkę z materiału spreżysto-elastycznego, albo połączeniem o charakterze śrubowym, jako nakrętka współpracująca ze zwojami sprężyny 1, korzystnie przy zróżnicowanym skoku linii śrubowej. Każdy z dwóch uchwytów ma wkręt w postaci trzpienia z naciętym na zewnętrznej powierzchni rowkiem śrubowym, obejmującym od wewnątrz zwoje sprężyny 1. Wkręt podparty jest przez łożysko wahliwe 2 o trzpień śruby 5, wkręconej w korpus uchwytu współosiowo ze sprężyną 1. Łożysko wahliwe 2 w tym wykonaniu stanowią kulowo ukształtowane czoła wkręta i śruby 5, ślizgowo współpracujące ze sobą. Osie czasz kulistych stanowią osie wychylania O, prostopadłe do osi sprężyny 1 i kierunku drgań k. Łożyska wahliwe 2 wydzielają dwa, równe odcinki końcowe sprężyny 1, których masy istotnie współuczestniczą w tłumieniu energii drgań. Regulacje układu prowadzącą do uzyskania zerowej amplitudy przemieszczeń części izolowanej 3 dokonuje się śrubami 5 - zmieniając wymiar L rozstawienia łożysk wahliwych 2 oraz odpowiednio naprężeń w środkowym odcinku sprężyny 1.The elastic element is a helical spring 1, pressure, made of round wire, cylindrical. In the middle of its length it is connected to the insulated gripping part 3 and in two equidistant internal grips with the ground 4, which is the source of directed vibrations k perpendicular to the longitudinal axis of the spring 1. The insulated part 3 can be attached to the spring 1 in any way: by joining in in the form of a two-half clamp, clamped on the coils of the spring 1 directly or through a bushing made of an elastic-elastic material, or with a screw connection, as a nut cooperating with the coils of the spring 1, preferably with a different pitch of the helix. Each of the two handles has a bolt in the form of a mandrel with a helical groove cut on the outer surface, embracing the coils of spring 1. The screw is supported by a self-aligning bearing 2 against the shank of a screw 5, screwed into the body of the holder coaxially with the spring 1. Self-aligning bearing 2 including One version are ball-shaped heads of the screw and screws 5, slidingly cooperating with each other. The axes of the spherical bowls constitute the pivoting axes O, perpendicular to the axis of the spring 1 and the direction of vibrations k. Self-aligning bearings 2 have two equal end sections of the spring 1, the masses of which significantly contribute to the damping of the vibration energy. Adjustments of the system leading to a zero displacement amplitude of the insulated part 3 are made with screws 5 - changing the dimension L of the spacing of self-aligning bearings 2 and the stresses in the middle section of the spring 1, respectively.

Claims

1. Vibro-isolator having a linear elastic element with a continuous mass distribution, transversely and longitudinally deformable, to which the insulated grip part is attached in the middle of its length, and which is fixed at equal distances on both sides of the insulated part in the holders of the vibrating substrate, characterized in that the elastic element (1) is mounted in the holders by means of self-aligning bearings (2), with a pivot axis (O) perpendicular to the axis of the elastic element (1) and to the direction of vibration (k), and that it protrudes in a cantilever way from the holders with its end sections of equal length.

2. The vibro-isolator according to claim The method of claim 1, characterized in that weights of the same mass are attached to both ends of the elastic element (1).

3. The vibro-isolator according to claim A device according to claim 1, characterized in that the elastic element is a helical spring (1).

4. The vibro-isolator according to claim 3, characterized in that each of the handles has a mandrel-shaped screw with a helical groove cut on the outer surface, threaded into the coils of the spring (1) and which is supported on the front surface by a self-aligning bearing (2) against the shank of the screw (5) screwed in into the holder body, coaxial with the spring (1).