RU2503860C2

RU2503860C2 - Vibration insulation method

Info

Publication number: RU2503860C2
Application number: RU2011134710/11A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2014-01-10
Also published as: RU2011134710A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: vibration insulation of objects with variable weight is performed by means of elastic elements having internal damping. In addition, the system includes damping in the whole range of amplitude-frequency characteristic. Each of the elastic elements is made in the form of two flat elastic coaxially located rings, internal and external ones, which are located in parallel horizontal planes. Rings are rigidly attached to each other by means of two elastic elements radially located in horizontal plane and at an angle in vertical plane. Cavities formed with elastic rings are filled with an elastic damping meshed element that is reinforced and made from a meshy frame filled with elastomer, for example polyurethane.

EFFECT: higher vibration insulation efficiency.

4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования от воздействия вибрации.The invention relates to mechanical engineering and can be used to protect process equipment from vibration.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ виброизоляции для ткацких станков с переменной виброизолируемой массой, где осуществляют виброизоляцию посредством плоских рессор (патент RU №2303723, F16F 7/00 - прототип).The closest technical solution to the claimed object is a method of vibration isolation for looms with variable vibration isolating mass, where vibration isolation is carried out by means of flat springs (patent RU No. 2303723, F16F 7/00 - prototype).

Недостатком известного способа виброизоляции является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции.The disadvantage of this method of vibration isolation is the relatively low efficiency of vibration isolation.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции. Это достигается тем, что в способе виброизоляции объектов с переменной массой, заключающимся в том, что в системе виброизоляции объектов с переменной массой, например ткацких станков, осуществляют виброизоляцию посредством упругих элементов рессорного типа, имеющих внутреннее демпфирование, в систему дополнительно вводят демпфирование во всем диапазоне амлитудно-частотной характеристики путем разделения поверхностей трения фрикционной втулки на внутреннюю и наружную поверхности с возможностью регулирования коэффициента трения.The technical result is an increase in the effectiveness of vibration isolation. This is achieved by the fact that in the method of vibration isolation of objects with variable mass, which consists in the fact that in the vibration isolation system of objects with variable mass, for example looms, vibration isolation is carried out by means of spring-type elastic elements having internal damping, damping is additionally introduced into the system over the entire range amplitude-frequency characteristics by separating the friction surfaces of the friction sleeve on the inner and outer surfaces with the ability to control the coefficient of friction.

На фиг. 1-2 представлены динамические модели системы, реализующей предложенный способ виброизоляции; на фиг. 3 представлена фронтальная проекция упругого элемента с сетчатым демпфером, на фиг. 4 - вид сверху фиг. 3.In FIG. 1-2 are dynamic models of a system that implements the proposed method of vibration isolation; in FIG. 3 shows a frontal projection of an elastic element with a mesh damper; FIG. 4 is a plan view of FIG. 3.

Предложенный способ виброизоляции осуществляют следующим образом.The proposed method of vibration isolation is as follows.

Рассмотрим его на примере конструктивной реализации, представленной на фиг. 1 и включающей в себя виброизолированную массу 1, размещенную на основании 2 посредством упругого элемента 3 демпфирующего элемента 4. Демпфер 4 сухого трения представлен в виде фрикционной втулки 6 с ограничительными упорами, внутренняя поверхность которой контактирует с поршнем 5, образуя пару трения с коэффициентом трения f₁, а наружная поверхность втулки 6 контактирует с дополнительными фрикционными элементами, образуя пару трения с коэффициентом трения f₂, который можно изменить посредством регулировочных винтов, связанных с исполнительным серводвигателем 9, например червячного типа с самотормозящейся передачей. Сигнал на включение серводвигателя 9 поступает от микропроцессора 8, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений 7, например пьезокристаллическим.Let us consider it using the constructive implementation shown in FIG. 1 and including a vibration-insulated mass 1 placed on the base 2 by means of the elastic element 3 of the damping element 4. The dry friction damper 4 is presented in the form of a friction sleeve 6 with restrictive stops, the inner surface of which contacts the piston 5, forming a friction pair with a coefficient of friction f ₁ , and the outer surface of the sleeve 6 is in contact with additional friction elements, forming a friction pair with a coefficient of friction f ₂ , which can be changed by adjusting screws associated with a servo motor 9, for example a worm type with a self-braking gear. The signal to turn on the servomotor 9 comes from a microprocessor 8, which controls the operation of the dry friction damper according to a given characteristic and is associated with a vibration acceleration sensor 7, for example, piezocrystalline.

Упругий элемент с сетчатым демпфером (фиг. 3 и фиг.4) содержит, по крайней мере, два плоских упругих коаксиально расположенных кольца, внешнего 21 и внутреннего 22 с центральным отверстием 15, расположенных в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов 23 и 14, радиально расположенных в горизонтальной плоскости, и под углом, находящимся в пределах 10°÷80°, - в вертикальной плоскости. Элементы 23 и 14 могут быть выполнены в виде упругих стержней круглого или квадратного профиля (на чертеже не показано), или пластины (прямоугольный профиль). Коаксиально расположенные кольца, внешнее 21 и внутреннее 22, образуют между собой кольцевой зазор «S». Элементы 23 и 14, соединяющие внешние и внутренние кольца, могут быть закреплены на них также посредством сварки, например контактной, или крепежными резьбовыми элементами 16, 17, 18, 19, или как клеевое соединение.The elastic element with a mesh damper (Fig. 3 and Fig. 4) contains at least two flat elastic coaxially arranged rings, an outer 21 and an inner 22 with a central hole 15 located in parallel horizontal planes, rigidly interconnected by, at least two elastic elements 23 and 14, radially located in the horizontal plane, and at an angle within 10 ° ÷ 80 °, in the vertical plane. Elements 23 and 14 can be made in the form of elastic rods of a round or square profile (not shown in the drawing), or plates (rectangular profile). Coaxially arranged rings, outer 21 and inner 22, form an annular gap “S” between them. Elements 23 and 14 connecting the outer and inner rings can also be fixed to them by welding, for example, contact, or fastening threaded elements 16, 17, 18, 19, or as an adhesive joint.

Элементы 23 и 14, соединяющие внешние и внутренние кольца, могут быть выполнены в виде пластин, выпукло или вогнуто изогнутых по сферической поверхности.Elements 23 and 14 connecting the outer and inner rings can be made in the form of plates that are convex or concave curved on a spherical surface.

Полости, образованные плоскими упругими коаксиально расположенными кольцами, внешнего 21 и внутреннего 22 с центральным отверстием 15, расположенными в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов 23 и 14, заполнены упруго-демпфирующим сетчатым элементом 20, выполненным армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.The cavities formed by flat elastic coaxially arranged rings of the outer 21 and inner 22 with a central hole 15 located in parallel horizontal planes rigidly connected to each other by at least two elastic elements 23 and 14 are filled with an elastic damping mesh element 20, made reinforced from a mesh frame, filled with an elastomer, for example polyurethane.

Устройство, реализующее предложенный способ виброизоляции, работает следующим образом. Во всем частотном диапазоне виброизолятор (фиг. 1) осуществляет гашение колебаний посредством пружин 3, а демпфирование - за счет трения поршня 5 о внутреннюю поверхность втулки 6. При резонансе, когда амплитуда перемещений поршня возрастает, он начнет взаимодействовать с упорами на торцевой поверхности втулки 6, и демпфирование в этом случае будет осуществляться в основном за счет трения наружной поверхности втулки 6 о фрикционные элементы, числом не менее 3-х, которые обеспечивают больший коэффициент трения в этой паре, чем пара - «поршень- внутренняя поверхность втулки». При резонансе сила инерции, равная произведению массы объекта на виброускорение, обычно превышает величину силы трения между поршнем 5 и втулкой 6, поэтому на резонансных частотах проскальзывание поршня будет препятствовать увеличению резонансных колебаний за счет введения в систему более сильного демпфирования с коэффициентом v=0,5. После прохождения резонанса фрикционная втулка 6 останавливается и демпфирование в системе происходит с коэффициентом v=0,05, что приводит к эффективному гашению колебаний во всем зарезонансном диапазоне частот.A device that implements the proposed method of vibration isolation, works as follows. In the entire frequency range, the vibration isolator (Fig. 1) damps the vibrations by means of springs 3, and damping by friction of the piston 5 against the inner surface of the sleeve 6. At resonance, when the amplitude of the piston moves increases, it starts to interact with the stops on the end surface of the sleeve 6 , and damping in this case will be carried out mainly due to friction of the outer surface of the sleeve 6 with friction elements, not less than 3, which provide a greater coefficient of friction in this pair than the pair - “piston the inner surface of the sleeve. " At resonance, the inertia force equal to the product of the mass of the object and vibration acceleration usually exceeds the friction force between the piston 5 and the sleeve 6, therefore, at resonant frequencies, the piston slip will prevent the resonance oscillations from increasing due to the introduction of stronger damping with the coefficient v = 0.5 . After passing through the resonance, the friction sleeve 6 stops and the damping in the system occurs with a coefficient v = 0.05, which leads to an effective damping of vibrations in the entire resonance frequency range.

Эта задача наиболее эффективно решается в варианте способа, представленного на фиг. 2, когда между торцевыми поверхностями втулки 6 и корпуса вводят упругие элементы 11 и 12 и ограничители 10 и 13. При этом упругие элементы 11 и 12 настраивают на резонансную частоту виброизолятора, работающего на пружинах 3. В этом случае происходит более эффективное демпфирование за счет быстродействия и эффекта перехода на более сильное демпфирование наружной поверхности втулки с фрикционными элементами, т.е. резонанс самой втулки 6 помогает системе переключиться на другой коэффициент демпфирования.This problem is most effectively solved in the variant of the method shown in FIG. 2, when elastic elements 11 and 12 and limiters 10 and 13 are introduced between the end surfaces of the sleeve 6 and the housing, while the elastic elements 11 and 12 are tuned to the resonant frequency of the vibration isolator operating on the springs 3. In this case, more effective damping occurs due to the speed and the effect of the transition to stronger damping of the outer surface of the sleeve with friction elements, i.e. the resonance of the sleeve 6 itself helps the system switch to a different damping factor.

Упругий элемент с сетчатым демпфером работает следующим образом.The elastic element with a mesh damper operates as follows.

При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного через отверстие 15 на внутреннее кольцо 22, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, а упруго-демпфирующим сетчатым элементом 20 обеспечивается в системе демпфирование.When vibrations of a vibroinsulated object installed through the hole 15 on the inner ring 22 are provided, spatial vibration protection and shock protection are provided, and an elastic damping mesh element 20 is provided in the damping system.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить оптимальную с точки зрения переменной массы виброизолируемого объекта амплитудно-частотную характеристику, которая на резонансе ведет себя как задемпфированная система, а в зарезонансной области приближается к системе с малым демпфированием, обеспечивая тем самым эффективную виброизоляцию во всем диапазоне частот.Thus, the proposed method allows to obtain the amplitude-frequency characteristic that is optimal from the point of view of the variable mass of the vibration-insulated object, which behaves like a damped system at resonance, and approaches a system with low damping in the resonance region, thereby ensuring effective vibration isolation in the entire frequency range.

Claims

The method of vibration isolation, which consists in the fact that in the vibration isolation system of objects with variable mass, for example looms, vibration isolation is carried out by means of elastic elements having internal damping, while damping is additionally introduced into the system in the entire range of the frequency response, characterized in that each of elastic elements are made in the form of at least two flat elastic coaxially arranged rings, external and internal, located in parallel horizontal planes the spindles rigidly connected to each other by means of at least two elastic elements radially located in the horizontal plane and at an angle within the range of 10 ° ÷ 80 ° in the vertical plane, and the cavities formed by flat elastic coaxially arranged rings, external and internal with a Central hole located in parallel horizontal planes, rigidly connected to each other by at least two elastic elements, filled with an elastic damping mesh element, ennym reinforced carcass of a mesh, the cast elastomer such as polyurethane.