RU2547969C1

RU2547969C1 - Package of kochetov's ring cone springs

Info

Publication number: RU2547969C1
Application number: RU2014111270/11A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева; Татьяна Дмитриевна Ходакова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: package of ring springs contains external and internal ring resilient cone discs. Discs are located between the base and cover. Base in made as sleeve, one of the internal discs rests against it. Cover is made as T-shape disk with through hole, in which the centering mandrel is installed. The mandrel is fixed on the base via the resilient gasket by screw. The external and internal discs are made as truncated cone surfaces, and contain three radial slots. Slots are directed from larger cone base to lesser one. Each of the radial slots is ended by hole.

EFFECT: increased efficiency of vibration isolation in resonance mode.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, станков, приборов и других объектов.The invention relates to mechanical engineering, instrumentation and can be used for vibration isolation of technological equipment, machine tools, devices and other objects.

Известно применение тарельчатых упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3]. Расчеты показывают высокую эффективность упругих элементов тарельчатого типа при их относительно небольших габаритах, при этом испытания в реальных фабричных условиях подтверждают их эффективность при высокой надежности и простоте обслуживания.It is known the use of plate-shaped elastic elements for vibration isolation of technological equipment in the textile industry [1, 2, 3]. The calculations show the high efficiency of the plate-type elastic elements with their relatively small dimensions, while tests in real factory conditions confirm their effectiveness with high reliability and ease of maintenance.

Однако нагрузочная способность на элемент тарельчатого типа невысока.However, the load capacity on the dish-type element is low.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [4, 5] с маятниковым подвесом, в которых используется пакет упругих тарельчатых элементов, состоящий из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом каждый блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.It is known to use plate-type vibration isolators [4, 5] with a pendulum suspension, in which a package of elastic disk elements is used, consisting of series-connected blocks of disk-shaped elastic elements, with each block of disk-shaped elastic elements made in the form of two coaxially located disk springs, upper and lower connected by inner and outer diameter using coaxially arranged T-shaped rings.

Недостатком такого типа виброизоляторов с маятниковым подвесом является их большой габарит по высоте, так как они относятся к категории подвесных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте не ограничены, а для опорных систем виброзащиты требуются сравнительно небольшие габариты по высоте.The disadvantage of this type of vibration isolators with a pendulum suspension is their large height dimension, since they belong to the category of suspended vibration isolation systems, where the overall dimensions are not limited in height, and relatively small dimensions in height are required for supporting vibration protection systems.

Известен виброизолятор с кольцевыми тарельчатыми пружинами [6], содержащий корпус в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде, по крайней мере, двух тарельчатых кольцевых пружин, каждая из которых состоит из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закреплена в корпусе через упругие втулки из эластомера, установленные между основанием, нижними кольцами пружин и крышкой.Known vibration isolator with ring disk springs [6], containing a housing in the form of a base with a cover, and elastic elements in the form of at least two disk ring springs, each of which consists of upper and lower elastic rings connected by elastic plates, and fixed in the housing through elastic bushings made of elastomer, installed between the base, the lower rings of the springs and the cover.

Известен тарельчатый виброизолятор [7], содержащий корпус, включающий основание с крышкой, и размещенный в нем пакет тарельчатых упругих элементов, который состоит из последовательно соединенных тарельчатых упругих элементов, внутренняя поверхность которых взаимодействует с расположенной с ними соосно втулкой, один конец которой жестко закреплен в основании, а другой взаимодействует с внутренней поверхностью крышки, выполненной в виде перевернутого стакана, торцевая часть которой взаимодействует с тарельчатыми упругими элементами, причем между торцом втулки и днищем крышки имеется зазор.Known plate vibration isolator [7], comprising a housing including a base with a lid, and a package of disk-shaped elastic elements placed therein, which consists of series-connected disk-shaped elastic elements, the inner surface of which interacts with a coaxially located sleeve, one end of which is rigidly fixed to the base, and the other interacts with the inner surface of the lid, made in the form of an inverted glass, the end part of which interacts with a plate elastic elements, p There is a gap between the end of the sleeve and the bottom of the cover.

Недостатком такого типа виброизоляторов является «прощелкивание» упругих элементов в обратную сторону, т.е. прохождение при определенной нагрузке через нулевую жесткость, что несколько снижает эффективность виброзащиты.The disadvantage of this type of vibration isolators is the “snapping” of the elastic elements in the opposite direction, i.e. passing at a certain load through zero rigidity, which somewhat reduces the effectiveness of vibration protection.

Известно применение виброизоляторов тарельчатого типа [8, 9], состоящих из последовательно соединенных блоков тарельчатых упругих элементов, при этом блок тарельчатых упругих элементов выполнен в виде двух соосно расположенных тарельчатых пружин, верхней и нижней, соединенных по внутреннему и внешнему диаметру с помощью соосно расположенных колец Т-образного профиля.It is known to use plate-type vibration isolators [8, 9], consisting of series-connected blocks of disk-shaped elastic elements, while the block of disk-shaped elastic elements is made in the form of two coaxially located disk springs, upper and lower, connected by an inner and outer diameter using coaxially arranged rings T-shaped profile.

Недостатком такого типа виброизоляторов является возможность блокирования тарельчатых упругих элементов в пакетах из колец Т-образного профиля, что несколько может изменить их общую жесткость, а следовательно, и эффективность виброзащиты.The disadvantage of this type of vibration isolators is the possibility of blocking plate-shaped elastic elements in packages of T-shaped rings, which can somewhat change their overall stiffness, and therefore the effectiveness of vibration protection.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является упругий элемент тарельчатого типа по патенту РФ №2285836 F16F 1/32, от 20.10.2006 г. [10] (прототип), содержащий тарельчатую упругую поверхность в виде усеченного конуса, на поверхности которой выполнено, в плоскости параллельной основаниям усеченного конуса, два сквозных паза с образованием двух усеченных конических поверхностей, связанных двумя или тремя ребрами, направленными по образующим коническую поверхность линиям.The closest technical solution to the claimed object is an elastic plate-shaped element according to the patent of the Russian Federation No. 2285836 F16F 1/32, 10/20/2006 [10] (prototype), containing a plate-shaped elastic surface in the form of a truncated cone, on the surface of which is made, in plane parallel to the bases of the truncated cone, two through grooves with the formation of two truncated conical surfaces connected by two or three ribs directed along the lines forming the conical surface.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.A disadvantage of the known device is the relatively low efficiency at resonance due to the absence of vibration damping.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является кольцевая пружина по а.с. СССР №280111 F16F 1/08, от 26.08.1970 г. [11] (прототип), содержащая набор кольцевых пружин, который составлен из последовательно чередующихся дисков большего и меньшего диаметров с отогнутыми в противоположные стороны краями по радиусу, обеспечивающему сопряжение дисков одного с другим.The closest technical solution to the claimed object is an annular spring on.with. USSR No. 280111 F16F 1/08, 08/26/1970 [11] (prototype), containing a set of ring springs, which is made up of successively alternating disks of larger and smaller diameters with edges bent to opposite sides along a radius that ensures the disks of one to others.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.The technical result is an increase in the efficiency of vibration isolation in a resonant mode.

Это достигается тем, что в пакете кольцевых конусных пружин, состоящем из, связанных между собой, внешних и внутренних кольцевых упругих конусных дисков, содержится, по крайней мере, один внешний и два внутренних кольцевых упругих конусных дисков, размещенных между основанием, выполненным в виде стакана, в который упирается один из внутренних дисков, и крышкой, выполненной в виде Т-образного диска со сквозным отверстием, в котором установлена центрирующая оправка, закрепленная на основании через упругую прокладку винтом, при этом внешний и внутренние кольцевые упругие конусные диски выполнены в виде усеченных конусных поверхностей и содержат, по крайней мере, три радиальных паза, направленных от большего основания усеченного конуса к меньшему основанию, а каждый из радиальных пазов заканчивается отверстием.This is achieved by the fact that the package of annular conical springs, consisting of interconnected external and internal annular elastic conical disks, contains at least one external and two internal annular elastic conical disks located between the base, made in the form of a glass , in which one of the inner discs abuts, and a cover made in the form of a T-shaped disc with a through hole in which a centering mandrel is mounted, fixed to the base through an elastic gasket with a screw, while the outer internal annular resilient conical wheels are in the form of truncated cone surfaces and contain at least three radial groove directed from the larger base of the truncated cone to the lower base, and each of the ends of radial slots opening.

На фиг.1 показан фронтальный разрез кольцевой конусной пружины, на фиг.2 - общий вид одного из дисков пружины в свободном состоянии.In Fig.1 shows a frontal section of an annular conical spring, Fig.2 is a General view of one of the disks of the spring in a free state.

Пакет кольцевых конусных пружин (фиг.1) состоит из набора, включающего, по крайней мере, один внешний 1 и два внутренних 2 и 3 кольцевых упругих конусных дисков (фиг.2), размещенных между основанием 4, выполненным в виде стакана, в который упирается один из внутренних дисков 3, и крышкой 5, выполненной в виде Т-образного диска со сквозным отверстием 6, в котором установлена центрирующая оправка 7, закрепленная на основании через упругую прокладку 8 винтом 14. Внешний 1 и внутренние 2 и 3 кольцевые упругие конусные диски выполнены в виде усеченных конусных поверхностей и содержат, по крайней мере, три радиальных паза 10, направленных от большего основания 11 усеченного конуса к меньшему основанию 12. Каждый из радиальных пазов 10 заканчивается отверстием 13 для снятия напряжений.The package of annular conical springs (Fig. 1) consists of a set comprising at least one external 1 and two internal 2 and 3 annular elastic conical disks (Fig. 2) placed between the base 4, made in the form of a glass, in which one of the inner disks 3 abuts, and the cover 5, made in the form of a T-shaped disk with a through hole 6, in which a centering mandrel 7 is mounted, fixed to the base through an elastic gasket 8 with a screw 14. External 1 and internal 2 and 3 ring elastic conical discs are made in the form of truncated cones surfaces and contain at least three radial grooves 10 directed from the larger base 11 of the truncated cone to the smaller base 12. Each of the radial grooves 10 ends with an opening 13 for stress relieving.

Сопряжение боковых конусных поверхностей внешнего 1 кольцевого упругого конусного диска с боковыми конусными поверхностями внутренних 2 и 3 кольцевых упругих конусных дисков выполнено в виде сферических сегментов радиусом R, имеющихся на каждом из дисков в количестве двух, расположенных соответственно у большего основания 11 усеченного конуса и меньшего основания 12 каждого из дисков. При этом сферические сегменты выполнены заедино с коническими поверхностями каждого из дисков и направлены в разные стороны от образующей конической поверхности, т.е. один сферический сегмент каждого диска направлен внутрь конической поверхности, а другой - наружу. Число внешних и внутренних дисков может быть различным в зависимости от жесткости и величины хода пружины.The pairing of the lateral conical surfaces of the outer 1 annular elastic conical disk with the lateral conical surfaces of the inner 2 and 3 annular elastic conical disks is made in the form of spherical segments of radius R, present on each of the disks in the amount of two located respectively at the larger base 11 of the truncated cone and the smaller base 12 of each of the discs. In this case, the spherical segments are made integrally with the conical surfaces of each of the disks and are directed in different directions from the generatrix of the conical surface, i.e. one spherical segment of each disk is directed inside the conical surface, and the other outward. The number of external and internal disks may vary depending on the stiffness and size of the spring travel.

Для увеличения демпфирования в системе на основании 4, по периметру днища стакана, расположено кольцо 9 из вибродемпфирующего материала, имеющее внутренний профиль, эквидистантный профилю контактирующего с ним внешнего сферического сегмента внутреннего кольца 3, опирающегося на основание 4. На крышке 5, под полочкой Т-образного диска расположено кольцо 15 из вибродемпфирующего материала, имеющее внешний профиль, эквидистантный профилю контактирующего с ним внутреннего сферического сегмента кольца 2, упирающегося в крышку 5.To increase the damping in the system on the base 4, along the perimeter of the bottom of the glass, there is a ring 9 made of vibration damping material having an internal profile that is equidistant to the profile of the external spherical segment of the inner ring 3 contacting it, resting on the base 4. On the lid 5, under the T-shelf the shaped disk is a ring 15 of vibration damping material having an external profile that is equidistant to the profile of the inner spherical segment of the ring 2 in contact with it, abutting the cover 5.

Возможен вариант выполнения боковых конусных поверхностей внешних и внутренних кольцевых упругих конусных дисков без радиальных пазов 10 (фиг. 1).A possible embodiment of the lateral conical surfaces of the outer and inner annular elastic conical disks without radial grooves 10 (Fig. 1).

Возможен вариант выполнения боковых конусных поверхностей внутренних кольцевых упругих конусных дисков и сферических сегментов с покрытием их с двух сторон вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).A possible embodiment of the lateral conical surfaces of the inner annular elastic conical disks and spherical segments coated on both sides with a vibration damping material, for example polyurethane (not shown in the drawing).

Возможен вариант выполнения боковых конусных поверхностей внутренних и внешних кольцевых упругих конусных дисков и сферических сегментов с покрытием их с двух сторон вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном (на чертеже не показано).A possible embodiment of the lateral conical surfaces of the inner and outer annular elastic conical disks and spherical segments coated on both sides with a vibration damping material, for example polyurethane (not shown in the drawing).

Пакет кольцевых конусных пружин работает следующим образом.A package of ring conical springs works as follows.

Под нагрузкой Р кольцевые конусные диски взаимодействуют один с другим одновременно, как внешними, так и внутренними рабочими поверхностями своих сферических сегментов. В процессе работы энергия от воспринимаемых пружиной нагрузок расходуется на упругую деформацию каждого кольцевого конусного диска, например, по аналогии как с каждым витком винтовой пружины, а также на рассеивание энергии за счет трения при перемещении их сферических сегментов, например, по аналогии как осуществляется демпфирование при «сухом трении». Кроме того, в предлагаемой конструкции значительно уменьшается напряжение на кромках колец пружины по сравнению с тарельчатыми пружинами, что позволяет повысить допускаемые напряжения в материале и, следовательно, нагрузку, а также несколько увеличить величину хода. Перемещение кольцевых конусных дисков обеспечивает разность нагрузочных и разгрузочных характеристик пружины за один ход ее под нагрузкой, что, в свою очередь, обеспечивает, например, некоторое повышенное затухание механических колебаний системы в целом. Пружина выполнена так, что изготовление ее кольцевых конусных дисков можно осуществить из разных материалов и различных заготовок, например, из листовых стальных и цветных литейных сплавов, а также из соответствующих неметаллических материалов, в том числе и из пластических масс и им подобных материалов.Under load P, the annular conical disks interact with one another simultaneously, both by the external and internal working surfaces of their spherical segments. During operation, the energy from the loads perceived by the spring is spent on the elastic deformation of each annular conical disk, for example, by analogy with each coil of a coil spring, as well as on energy dissipation due to friction when moving their spherical segments, for example, by analogy with how damping is performed at Dry friction. In addition, in the proposed design, the voltage at the edges of the rings of the spring is significantly reduced compared to Belleville springs, which allows to increase the permissible stresses in the material and, therefore, the load, as well as slightly increase the stroke. The movement of the annular conical disks provides the difference between the loading and unloading characteristics of the spring in one stroke under load, which, in turn, provides, for example, some increased attenuation of the mechanical vibrations of the system as a whole. The spring is made so that the manufacture of its annular conical disks can be made of different materials and various blanks, for example, from sheet steel and non-ferrous cast alloys, as well as from the corresponding non-metallic materials, including plastics and similar materials.

Источники библиографииSources of Bibliography

1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с.: стр.197, рис.5.65.1. Kochetov O.S., Sazhin B.S. Noise and vibration reduction in production: theory, calculation, technical solutions. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, 2001 .-- 319 p.: P. 197, fig. 5.65.

2. Кочетов О.С. Методика расчета тарельчатых виброизоляторов для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2000, №4. С.98…104.2. Kochetov O.S. Calculation method of plate vibration isolators for looms // Izv. universities. Technology of the textile industry. - 2000, No. 4. S.98 ... 104.

3. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр.32-37.3. Kochetov OS Calculation of the spatial vibration protection system. The journal "Occupational Safety in Industry", No. 8, 2009, pp. 32-37.

4. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Тарельчатый виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279580. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.4. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D., Shesterninov A.V. Dish vibration absorber with pendulum suspension // Patent for invention No. 2279580. Published on July 10th, 2006. Bulletin of inventions No. 19.

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор тарельчатый с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2287727. Опубликовано 20.11.06. Бюллетень изобретений №32.5. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Dish vibrator with pendulum suspension // Patent for invention No. 2287727. Published on November 20, 2006. Bulletin of inventions No. 32.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор Кочетовых с кольцевыми тарельчатыми пружинами // Патент на изобретение №2285834. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.6. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Vibration isolator Kochetov with ring cup springs // Patent for invention No. 2285834. Published on October 20, 2006. Bulletin of inventions No. 29.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Тарельчатый виброизолятор Кочетовых // Патент на изобретение №2285835. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.7. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova TD, Kochetov S.S., Kochetov Sergey Sergeevich. Domed vibration isolator Kochetov // Invention patent No. 2285835. Published on October 20, 2006. Bulletin of inventions No. 29.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Виброизолятор Кочетова тарельчатого типа // Патент на изобретение №2293228. Опубликовано 10.02.07. Бюллетень изобретений №4.8. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova TD, Stareev M.E., Kochetov S.S., Kochetov Sergey Sergeevich. Vibration isolator Kochetova plate type // Patent for invention No. 2293228. Published 02/10/07. Bulletin of inventions No. 4.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285838. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.9. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D., Shesterninov A.V., Stareev M.E. Plate type vibration isolator // Patent for invention No. 2285838. Published on October 20, 2006. Bulletin of inventions No. 29.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Упругий элемент тарельчатого типа // Патент на изобретение №2285836. Опубликовано 20.10.06. Бюллетень изобретений №29.10. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. The elastic element of the plate type // Patent for the invention No. 2285836. Published on October 20, 2006. Bulletin of inventions No. 29.

11. Тарадайников П.С. Пружина Тарадайникова // Авторское свидетельство СССР на изобретение №280111, кл. F16F 1/08. Опубликовано 26.08.1970. Бюллетень изобретений №27.11. Taradainikov P.S. Taradainikov spring // USSR copyright certificate for invention No. 280111, class. F16F 1/08. Published on August 26th, 1970. Bulletin of inventions No. 27.

Claims

1. A package of annular conical springs, consisting of interconnected external and internal annular elastic conical disks, characterized in that it contains at least one external and two internal annular elastic conical disks located between the base, made in the form of a glass, which abuts one of the inner disks, and a cover made in the form of a T-shaped disk with a through hole, in which a centering mandrel is mounted, fixed to the base through an elastic gasket with a screw, while the external and the internal of conical annular elastic wheels are in the form of truncated cone surfaces and contain at least three radial groove directed from the larger base of the truncated cone to the lower base, and each of the ends of radial slots opening.

2. The package of annular conical springs according to claim 1, characterized in that the pairing of the lateral conical surfaces of the outer annular elastic conical disk with the lateral conical surfaces of the inner annular elastic conical disks is made in the form of two spherical segments of radius R, present on each of the disks, two located respectively at the larger base of the truncated cone and the smaller base of each of the disks, while the spherical segments are made integrally with the conical surfaces of each of the disks and, for example claimed in the different sides of a conical surface.

3. The package of annular conical springs according to claim 1, characterized in that on the base along the perimeter of the bottom of the cup there is a ring of vibration damping material having an internal profile that is equidistant to the profile of the external spherical segment of the inner ring contacting it, resting on the base, and on the lid under the shelf of the T-shaped disk is a ring of vibration-damping material having an external profile that is equidistant to the profile of the inner spherical segment of the ring in contact with it that abuts the cover.

4. The package of annular springs according to claim 1, characterized in that the lateral conical surfaces of the inner annular elastic conical disks and spherical segments are coated with vibration damping material, for example polyurethane.