RU2185545C2

RU2185545C2 - All-metal vibration isolator

Info

Publication number: RU2185545C2
Application number: RU94041464A
Authority: RU
Inventors: М.А. Минасян
Original assignee: Военно-морская академия им. адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 2002-07-20
Also published as: RU94041464A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: vibration isolator can be used in any equipment for protection of objects from vibration and shocks. It has flexible member, damper, support disks with central inner projection and corresponding threaded hole for fastening support disks on base and object, and also fasteners and adjusting members. Flexible member is made in form of one cylindrical spring or at least two cylindrical springs, one nest in the other each spring being fitted with preloading or without preloading with axial clearance or without clearance relative to adjusting members made in form of washers. Damper is made from arc-shaped lengths of steel wire rope curved to hyperbola relative to axis of vibration isolator, with ends pointed to its periphery and secured in semi-round slots of support disks and special pressure rings. Proposed vibration isolator weakens both low-frequency and high-frequency vibrations, provides higher efficiency of damping and reduces vibration levels of objects, especially in area of resonance frequencies owing to friction between cores of wire rope, i.e. owing to design combination of flexible and damping members and their parallel connection, thus improving efficient vibration and shock protection. EFFECT: improved quality of vibration and shock protection. 8 dwg

Description

Изобретение относится к виброизоляции механизмов, приборов и аппаратуры в любой области техники. The invention relates to vibration isolation of mechanisms, devices and equipment in any field of technology.

Известен виброизолятор для виброизоляции оборудования, который содержит спиральную цилиндрическую пружину, демпфер сухого трения, выполненный из металлической сетки в виде пакета цилиндрической формы, заключенного внутри спиральной цилиндрической пружины, верхние и нижние ограничительные подушки также из металлической сетки и элементы крепления виброизолятора к фундаменту и виброизолируемому объекту [1]. Known vibration isolator for vibration isolation of equipment, which contains a coil spring, dry friction damper made of metal mesh in the form of a cylindrical package enclosed inside a coil spring, the upper and lower restriction pillows are also made of metal mesh and the vibration absorber fastening elements to the foundation and vibration insulated object [1].

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является цельнометаллический виброизолятор, содержащий предназначенные для крепления к объекту и фундаменту опорные диски, один из которых имеет внутренний центральный выступ с резьбовым отверстием, прикрепленные к внутренним поверхностям опорных дисков и равномерно расположенные по окружности упоры с шайбами, упругие элементы, расположенные между последними и демпфер [2]. The closest technical solution in terms of technical nature and the achieved result is an all-metal vibration isolator containing support discs intended for fastening to the object and foundation, one of which has an inner central protrusion with a threaded hole, fixed to the inner surfaces of the support discs and the stops with washers evenly spaced around the circumference , elastic elements located between the latter and the damper [2].

Недостатками известных виброизоляторов являются виброзащита только в осевом направлении, недостаточный свободный ход, отсутствие регулировки характеристик без изменения габаритов в условиях эксплуатации. The disadvantages of the known vibration isolators are vibration protection only in the axial direction, insufficient free movement, lack of adjustment of characteristics without changing dimensions in operating conditions.

Техническим результатом данного изобретения является обеспечение виброзащиты в двух направлениях в осевом и поперечном, увеличение свободного хода и обеспечение регулировки характеристик без изменения габаритов в условиях эксплуатации. The technical result of this invention is the provision of vibration protection in two directions in the axial and transverse, an increase in free travel and the provision of adjustment of characteristics without changing dimensions in operating conditions.

Данный технический результат достигается тем, что известный цельнометаллический амортизатор, содержащий предназначенные для крепления к объекту и фундаменту опорные диски, один из которых имеет внутренний центральный выступ с резьбовым отверстием, прикрепленные к внутренним поверхностям опорных дисков и равномерно расположенные по окружности упоры с шайбами, упругие элементы, расположенные между последними, и демпфер, снабжен прижимными кольцами с полукруглыми радиальными пазами, каждое из которых размещено между соответствующими опорным диском и шайбами, на втором опорном диске выполнен внутренний центральный выступ, аналогичный первому, в опорных дисках выполнены полукруглые радиальные пазы, расположенные напротив полукруглых радиальных пазов прижимных колец, демпфер выполнен из дугообразных отрезков стального троса, изогнутых по гиперболе к оси виброизолятора, с концами, направленными к его периферии и закрепленными в радиальных полукруглых пазах опорных дисков и прижимных колец, каждый упругий элемент выполнен в виде или одной цилиндрической пружины, или, по крайней мере, двух, установленных одна в другую цилиндрических пружин, при этом каждая цилиндрическая пружина установлена или с предварительным натяжением или без предварительного натяжения с осевым зазором или без зазора относительно соответствующих шайб. This technical result is achieved by the fact that the known all-metal shock absorber containing supporting disks intended for fastening to the object and the foundation, one of which has an inner central protrusion with a threaded hole, is attached to the inner surfaces of the supporting disks and the stops with washers evenly spaced around the circumference, elastic elements located between the latter, and the damper, is equipped with clamping rings with semicircular radial grooves, each of which is placed between the respective a supporting disk and washers, on the second supporting disk an internal central protrusion is made, similar to the first, in the supporting disks are made semicircular radial grooves located opposite the semicircular radial grooves of the pressure rings, the damper is made of arcuate segments of a steel cable, curved along the hyperbole to the axis of the vibration isolator, with ends directed to its periphery and fixed in radial semicircular grooves of the support discs and pressure rings, each elastic element is made in the form of either one cylindrical spring, or, at least two cylindrical springs installed one into the other, each coil spring being installed either with or without pretension with an axial clearance or without clearance with respect to the respective washers.

На фиг.1 изображен общий вид виброизолятора, поперечный разрез, на фиг.2 - вид сверху и на фиг.3-8 - некоторые схемы установки цилиндрических пружин между опорными элементами виброизолятора. Figure 1 shows a General view of the vibration isolator, a cross section, figure 2 is a top view and figure 3-8 are some diagrams of the installation of coil springs between the supporting elements of the vibration isolator.

Виброизолятор содержит упругий элемент, выполненный или в виде одной или, по крайней мере, двух, установленных одна в другую цилиндрических пружин 1, демпфер, выполненный из дугообразных отрезков стального троса 2, изогнутых по гиперболе к оси виброизолятора, с концами, направленными к его периферии, опорные диски 3, 4 с внутренними центральными выступами и соответствующими отверстиями крепления их к фундаменту и объекту и с полукруглыми радиальными пазами А, два прижимных кольца 5, 6 с аналогичными радиальными пазами А, одно кольцо 5 устанавливается к кольцевой поверхности одного, например, диска 3, а второе 6 - диска 4, между которыми в соответствующих радиальных полукруглых пазах устанавливаются и фиксируются концы отрезков троса 2 демпфера крепежными средствами (винтами, болтами, и т.д.) 7, детали крепления цилиндрических пружин 1 в виде упоров 8, 9 и регулировочные шайбы 10. The vibration isolator contains an elastic element made either in the form of one or at least two cylindrical springs 1 installed in each other, a damper made of arcuate segments of a steel cable 2, curved along the hyperbole to the axis of the vibration isolator, with ends directed to its periphery , supporting disks 3, 4 with internal central protrusions and corresponding holes for fastening them to the foundation and the object and with semicircular radial grooves A, two pressure rings 5, 6 with similar radial grooves A, one ring 5 installed is attached to the annular surface of one, for example, disk 3, and the second 6 - disk 4, between which in the corresponding radial semicircular grooves the ends of the segments of the cable 2 of the damper are fixed and fixed with fixing means (screws, bolts, etc.) 7, mounting details coil springs 1 in the form of stops 8, 9 and shims 10.

На фиг.3 изображена одна пружина, установленная между прижимными кольцами 5, 6 без осевого зазора и натяжения (т.е. Δ = 0), а на фиг.4 - та же пружина, но установленная между прижимными кольцами 5, 6 с предварительным натяжением (т.е. Δ<0) для чего используются регулировочные пластины 10. Figure 3 shows one spring installed between the clamping rings 5, 6 without axial clearance and tension (i.e. Δ = 0), and figure 4 shows the same spring, but installed between the clamping rings 5, 6 with a preliminary tension (i.e., Δ <0) for which the adjustment plates 10 are used.

На фиг. 5 представлена схема установленных одна в другую цилиндрических пружин, где пружина IВ соответствует случаю, изображенному на фиг.3, а внутренняя пружина IД является дополнительной, которая также установлена с нулевым осевым зазором (Δ = 0).
На фиг.6 представлена схема случая, аналогичного фиг.4, с дополнительной пружиной IЕ с предварительным натяжением (Δ<0).
На фиг.7 пружина 1 установлена как на фиг.5, а пружина IG с осевым зазором (Δ>0).
На фиг.8 представлена только пружина IG с зазором (Δ>0).
Изменение и регулировка характеристик виброизолятора производится путем выбора конкретной схемы установки (фиг.3-8) цилиндрических пружин 1 между прижимными кольцами 5, 6 в соответствующих упорах 8, 9 (фиг.1, 2) в зависимости от особенностей условий работы виброизолируемого объекта и его характеристик, например, номинальной нагрузки, собственной частоты колебаний, эффективности виброзащиты, требования защиты от ударов.In FIG. 5 is a diagram of cylindrical springs installed in one another, where the spring IB corresponds to the case shown in FIG. 3, and the internal spring ID is additional, which is also installed with zero axial clearance (Δ = 0).
Figure 6 presents a diagram of a case similar to Figure 4, with an additional spring IE with pre-tensioning (Δ <0).
In Fig. 7, spring 1 is installed as in Fig. 5, and spring IG with axial clearance (Δ> 0).
On Fig presents only the spring IG with a gap (Δ> 0).
Changing and adjusting the characteristics of the vibration isolator is done by choosing a specific installation scheme (Figs. 3-8) of coil springs 1 between the clamping rings 5, 6 in the corresponding stops 8, 9 (Figs. 1, 2) depending on the particular working conditions of the vibroinsulated object and its characteristics, for example, rated load, natural frequency, vibration protection efficiency, shock protection requirements.

Каждая выбранная схема установки цилиндрических пружин 1 между прижимными кольцами 5, 6 обеспечивает требуемую эффективность виброизоляции виброизолируемого объекта благодаря тому, что виброизолятор обладает широким спектором возможностей, которые достигаются, например, заменой одних пружин 1 на другие, изменением положения и состояния пружин с помощью регулировочных шайб 10 (фиг.3-8), сокращением или изменением количества пружин и т.д. без изменения габаритов виброизолятора. Each selected arrangement for installing coil springs 1 between the clamping rings 5, 6 provides the required vibration isolation efficiency of the vibration-insulated object due to the fact that the vibration isolator has a wide range of capabilities, which are achieved, for example, by replacing one spring 1 with another, changing the position and condition of the springs using adjusting washers 10 (FIGS. 3-8), by reducing or changing the number of springs, etc. without changing the dimensions of the vibration isolator.

Кроме того, расположенные пружины по окружности, образующие цилиндрическое тело, допускают деформацию не только в осевом, но и в поперечном направлениях, а потому и обеспечивают виброзащиту как в осевом, так и в поперечном направлениях. In addition, the springs located around the circumference, forming a cylindrical body, allow deformation not only in the axial, but also in the transverse directions, and therefore provide vibration protection in both axial and transverse directions.

Для установки пружин рекомендуется предварительно растянуть виброизолятор без пружин в пределах не менее наибольшей высоты устанавливаемых пружин. To install the springs, it is recommended to pre-stretch the vibration isolator without springs within at least the highest height of the installed springs.

Это может быть обеспечено, например, путем заварачивания крепежных болтов виброизолятора, которые торцами упираясь друг в друга, удаляют опорные пластины 3, 4 с прижимными кольцами 5, 6, увеличивая тем самым высоту-зазор, где легко могут быть установлены пружины по любой схеме, из представленных на фиг.3-8. This can be achieved, for example, by tightening the fixing bolts of the vibration isolator, which abutting against each other with their ends, remove the supporting plates 3, 4 with pressure rings 5, 6, thereby increasing the height-gap, where the springs can be easily installed according to any scheme, from those shown in Fig.3-8.

После установки пружин 1 болты отворачивают и виброизолятор, таким образом, готов к установке под объект. After installing the springs 1, the bolts are unscrewed and the vibration isolator is thus ready for installation under the object.

В условиях эксплуатации непосредственно на объекте для установки, замены, регулировки пружин без снятия виброизолятора с места можно использовать, например, предусмотренные в раме объекта отжимные болты, а также домкраты или другие подъемные приспособления. In operating conditions directly at the facility for installing, replacing, adjusting the springs without removing the vibration isolator from place, you can use, for example, the release bolts provided in the frame of the facility, as well as jacks or other lifting devices.

Виброизолятор имеет широкий спектр возможностей изменения и регулировки характеристик. The vibration isolator has a wide range of possibilities for changing and adjusting characteristics.

Например:
1. Виброизолятор с 15-ю одинаковыми пружинами 1, установленными между прижимными кольцами 5, 6 без зазора (фиг.3). При установке такого виброизолятора под виброизолируемый объект происходит одновременная деформация демпфератросов 2 и пятнадцати пружин 1 (фиг.1, 3).For instance:
1. Vibration isolator with 15 identical springs 1 installed between the clamping rings 5, 6 without a gap (figure 3). When installing such a vibration isolator under a vibration-isolating object, simultaneous deformation of the damper cables 2 and fifteen springs 1 occurs (Figs. 1, 3).

Во время работы объекта происходит одновременная передача колебательной энергии дугообразным тросовым отрезком 2 демпфера и пружинам 1. Здесь пружины, как известно, по структуре хорошо ослабляют как низкие, так и высокие частоты колебаний, а демпфер, образованный из большого количества отрезков троса 2, ввиду собственной структуры троса, обеспечивает большой эффект демпфирования и значительное снижение упругой деформации объекта, особенно в области резонансных частот за счет трения между жилами троса, т.е. благодаря конструктивному объединению упругих (пружин 1) и демпфирующих элементов (отрезки троса 2) и параллельного их соединения достигается существенный эффект виброизоляции и ударозащиты. During the operation of the object, the vibrational energy is simultaneously transmitted by the arcuate cable segment 2 of the damper and the springs 1. Here, the springs, as you know, in structure well attenuate both low and high vibration frequencies, and the damper formed from a large number of cable segments 2, due to its own structure of the cable, provides a large damping effect and a significant reduction in the elastic deformation of the object, especially in the region of resonant frequencies due to friction between the cores of the cable, i.e. Due to the constructive combination of elastic (springs 1) and damping elements (cable segments 2) and their parallel connection, a significant effect of vibration isolation and shock protection is achieved.

Указанный принцип работы виброизолятора по существу является основным и общим для всех схем, кроме (фиг.9), где все пружины 1 по схеме фиг.8 и при нормальных условиях работы объекта они не работают. The specified principle of operation of the vibration isolator is essentially the main and common for all circuits, except (Fig.9), where all the springs 1 according to the diagram of Fig.8 and under normal conditions of operation of the object they do not work.

2. Виброизолятор, где все 15 пружин 1 установлены между прижимными кольцами 5, 6 с предварительным натяжением (Δ<0) с помощью, например, регулировочных шайб 10 (фиг.1). 2. Vibration isolator, where all 15 springs 1 are installed between the clamping rings 5, 6 with preliminary tension (Δ <0) using, for example, shims 10 (Fig. 1).

3. Виброизолятор, где для увеличения номинальной нагрузки без изменения габаритов внутри пружин 18 (фиг.3) дополнительно установлены внутренние пружины 1 (фиг.5). 3. Vibration isolator, where to increase the nominal load without changing the dimensions inside the springs 18 (Fig.3) additionally installed internal springs 1 (Fig.5).

4. Виброизолятор с предварительным натяжением пружин 1С и IЕ, где натяжение обеспечивается шайбами 10 (фиг.6). 4. Vibration isolator with pre-tensioning springs 1C and IE, where the tension is provided by washers 10 (Fig.6).

Виброизолятор имеет еще одну особенность, а именно, может работать при больших значениях амплитуд (например, до 10 мм для представленного масштаба виброизолятора на фиг. 1) растяжения, так как некоторые объекты работают в условиях, стремящихся оторвать объект от фундамента. The vibration isolator has one more peculiarity, namely, it can work at large amplitudes (for example, up to 10 mm for the scale of the vibration isolator shown in Fig. 1) of tension, since some objects work in conditions that tend to tear the object from the foundation.

Указанную амплитуду растяжения виброизолятора, однако, можно еще увеличить подбором пружин 1 с суммарным усилием на прижимные кольца 5, 6, дисков 3, 4 при установке их с предварительным натяжением, достаточным для преодоления усилия самого тросового виброизолятора (демпфера) и соответственно растяжения до необходимого расчетного значения. То есть пружины за счет предварительного натяжения упираясь между прижимными кольцами 5, 6 виброизолятора в свободном состоянии, увеличивают высоту виброизолятора на некоторую расчетную величину. При установке виброизолятора между лапами объекта и фундамента под действием веса объекта виброизолятор демпфируется, уменьшая свою высоту. The specified tensile amplitude of the vibration isolator, however, can still be increased by selecting springs 1 with a total force of the clamping rings 5, 6, discs 3, 4 when installing them with a preliminary tension sufficient to overcome the efforts of the cable vibration isolator (damper) and, accordingly, stretching to the required design values. That is, the springs due to the preliminary tension abutting between the clamping rings 5, 6 of the vibration isolator in the free state, increase the height of the vibration isolator by a certain calculated value. When installing a vibration isolator between the legs of the object and the foundation under the influence of the weight of the object, the vibration isolator is damped, reducing its height.

Указанная деформация регулируется изменением усилий предварительного натяжения пружин 1 таким образом, чтобы обеспечить соответствующую максимальную амплитуду растяжения от вынуждающих сил при работе объекта, что также эффективно обеспечивает виброизолятор. The specified deformation is regulated by changing the preload forces of the springs 1 in such a way as to provide the corresponding maximum amplitude of the stretching from the driving forces during operation of the object, which also provides an effective vibration isolator.

При этом регулировка пружин производится таким образом, чтобы после максимального растяжения виброизолятора под действием вынуждающих сил верхние торцы пружин 1, по крайней мере, не выходили за пределы 0,5 части упоров 9. At the same time, the springs are adjusted in such a way that after the maximum stretching of the vibration isolator under the action of driving forces, the upper ends of the springs 1, at least, do not go beyond the 0.5 part of the stops 9.

Таким образом, преимуществами виброизолятора являются простота конструкции, обеспечение вибрационных свойств как в осевом, так и в поперечном направлениях, устойчивость, достаточный свободный ход и возможность регулировки характеристик без изменения габаритов даже в условиях эксплуатации непосредственно на виброизолируемом объекте. Thus, the advantages of a vibration isolator are simplicity of design, ensuring vibrational properties in both axial and transverse directions, stability, sufficient free travel and the ability to adjust characteristics without changing dimensions even in operating conditions directly on a vibration-isolating object.

Claims

An all-metal vibration isolator containing supporting disks intended for fastening to an object and a foundation, one of which has an internal central protrusion with a threaded hole, fixed to the inner surfaces of the supporting disks and stops evenly spaced around the circumference with washers, elastic elements located between the latter, and a damper, characterized in that it is equipped with clamping rings with semicircular radial grooves, each of which is placed between the respective support disk and washers, on the second the supporting disk has an internal central protrusion, similar to the first, in the supporting disks there are semicircular radial grooves located opposite the semicircular radial grooves of the pressure rings, the damper is made of arcuate segments of a steel cable bent along a hyperbole to the axis of the vibration isolator, with the ends directed to its periphery and fixed in the radial semicircular grooves of the support discs and pressure rings, each elastic element is made in the form of one cylindrical spring or at least two installed one on another cylindrical springs, wherein each coil spring is installed either with or without pretensioning with axial clearance or without clearance with respect to respective washers.