RU2597058C2

RU2597058C2 - Vibration isolator by kochetov

Info

Publication number: RU2597058C2
Application number: RU2015100100/11A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-09-10
Also published as: RU2015100100A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building. Vibration isolator comprises a base, flexible elements and support assemblies. Flexible elements are made in the form of a pack of top and bottom arc-type flexible elements facing towards each other. Each of packages is made in the form of a set of alternating in mutually perpendicular directions of flat springs. Each flat spring consists of horizontal flange and two lateral flanges bent at angle 135° to horizontal flange and provided with thrust sections at ends. Damping element of the vibration isolator is a compound one and consists of friction and elastic parts. Friction part is made in the form of bushings with flanges on ends and a piece of rope wound along closed circuit of the bushing. Bushes are coupled with resilient elements by rivets. Elastic part is made as flexible damping ring embracing the rope section from outside. Spring steel is used as a material of the ring. Inner surface is coated with frictional material.

EFFECT: improved efficiency in resonant mode of vibration isolation.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования, аппаратуры и приборов, а также человека-оператора от воздействия вибрационных и ударных нагрузок.The invention relates to mechanical engineering and can be used to protect technological equipment, apparatus and devices, as well as the human operator from exposure to vibration and shock loads.

Известно применение рессорных упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1, 2, 3, 4]. Расчеты показывают высокую эффективность этих упругих элементов в системах виброизоляции, при этом испытания в реальных фабричных условиях подтверждают их эффективность при высокой надежности и простоте обслуживания.It is known the use of spring elastic elements for vibration isolation of technological equipment in the textile industry [1, 2, 3, 4]. Calculations show the high efficiency of these elastic elements in vibration isolation systems, while tests in real factory conditions confirm their effectiveness with high reliability and ease of maintenance.

Однако для снижения низкочастотных колебаний требуется существенный динамический ход рессорных упругих элементов, что трудно осуществить при сохранении габаритов виброизолирующих систем.However, to reduce low-frequency oscillations, a substantial dynamic course of spring elastic elements is required, which is difficult to maintain while maintaining the dimensions of the vibration-isolating systems.

Известно применение рессорных виброизоляторов [5, 6], содержащих основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, на одном из концов основания жестко закреплен опорный узел, состоящий из верхней и нижней пластин, жестко крепящих между собой конец рессоры, на свободном конце которой устанавливается фиксирующий элемент с двумя листовыми арочными упругими элементами, а между основанием и рессорой размещен дополнительный упругий элемент из эластомера.It is known to use spring vibration isolators [5, 6], containing a base, a strut, spring elastic elements and support nodes, at one end of the base a support assembly consisting of upper and lower plates rigidly fastening to each other the spring end is rigidly fixed at the free end which establishes a fixing element with two sheet arched elastic elements, and between the base and the spring an additional elastic element of elastomer is placed.

Недостатком такого типа виброизоляторов является их небольшой габарит по высоте, так как они относятся к категории опорных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте ограничены, а следовательно, их собственная частота колебаний лежит в среднечастотном диапазоне.The disadvantage of this type of vibration isolators is their small overall height, since they belong to the category of supporting vibration isolating systems, where overall dimensions are limited in height, and therefore, their own vibration frequency lies in the mid-frequency range.

Известны рессорные равночастотные виброизоляторы [7, 8], содержащие основание, стойку, упругий элемент рессорного типа и опорный узел, а упругий элемент рессорного типа выполнен переменного сечения в плоскости, параллельной основанию, причем площадь сечения увеличивается от опорного узла, на котором крепится виброизолируемый объект к стойке, в которой жестко фиксируется другой конец упругого элемента.Known spring equal-frequency vibration isolators [7, 8], containing a base, stand, spring elastic element and a support node, and the spring elastic element is made of variable section in a plane parallel to the base, and the cross-sectional area increases from the reference node on which the vibration-insulated object is mounted to the rack, in which the other end of the elastic element is rigidly fixed.

Недостатком такого типа виброизоляторов является сравнительно невысокая надежность в резонансном режиме из-за износа демпфера сухого трения, что несколько снижает эффективность виброзащиты.The disadvantage of this type of vibration isolators is the relatively low reliability in the resonant mode due to wear of the dry friction damper, which somewhat reduces the efficiency of vibration protection.

Известен виброизолятор равночастотный рессорного типа [9], содержащий упругие элементы в виде плоских пружин, при этом одни из концов плоских пружин закреплены между двумя пластинами, расположенными в верхней части виброизолятора, на которых закреплена коническая винтовая пружина, а другие концы соединены с помощью кольцевого отгиба на плоских пружинах с фрикционными башмаками, выполненными в виде П-образных стоек, жестко связанных с основанием башмаков.Known vibration isolator of equal frequency spring type [9], containing elastic elements in the form of flat springs, while one of the ends of the flat springs is fixed between two plates located in the upper part of the vibration isolator, on which a conical helical spring is fixed, and the other ends are connected using an annular bend on flat springs with friction shoes made in the form of U-shaped struts rigidly connected to the base of the shoes.

Недостатком такого типа виброизоляторов является большая стоимость системы виброзащиты, которая не всегда оправдана из-за их невысокой надежности.The disadvantage of this type of vibration isolators is the high cost of the vibration protection system, which is not always justified due to their low reliability.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор рессорного типа по патенту РФ №2269700 [10] (прототип), содержащий основание, стойку, упругие элементы рессорного типа и опорные узлы, а на одном из концов основания жестко закреплен перпендикулярно основанию стержень с резьбовым концом, на котором устанавливается стойка, фиксирующая упругий элемент рессорного типа посредством скошенных опорных элементов и крышки, причем угол скоса опорных элементов лежит в интервале 10…30°.The closest technical solution to the claimed object is a spring type vibration isolator according to RF patent No. 2269700 [10] (prototype) containing a base, a strut, spring elastic elements and support nodes, and a rod with a threaded end is rigidly fixed perpendicular to the base on which a stand is mounted, fixing the spring-type elastic element by means of beveled support elements and a cover, the angle of inclination of the support elements being in the range of 10 ... 30 °.

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.

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 виброизоляторе, содержащим основание, упругие элементы и опорные узлы, упругие элементы выполнены плоскими в виде пакета верхних и нижних упругих элементов арочного типа, обращенных навстречу друг другу, причем каждый из пакетов выполнен в виде набора чередующихся во взаимно перпендикулярных направлениях плоских пружин, каждая из которых состоит из горизонтальной полки и двух боковых полок, отогнутых на угол 135° к горизонтальной полке и имеющих опорные участки на концах, а демпфирующий элемент виброизолятора выполнен комбинированным и состоит из фрикционной и эластичной частей, причем фрикционная часть выполнена в виде расположенных параллельно оси виброизолятора втулок с фланцами на торцах и отрезка троса, навитого по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, на втулки, которые связаны с упругими элементами посредством заклепок, а эластичная часть выполнена в виде упругодемпфирующего кольца, охватывающего снаружи отрезок троса, навитого по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, на втулки.This is achieved by the fact that in the vibration isolator containing the base, elastic elements and support nodes, the elastic elements are made flat in the form of a package of upper and lower elastic elements of arch type facing each other, and each of the packages is made in the form of a set of alternating in mutually perpendicular directions flat springs, each of which consists of a horizontal shelf and two side shelves, bent at an angle of 135 ° to the horizontal shelf and having supporting sections at the ends, and the damping element of the vibration isolator in It is made combined and consists of friction and elastic parts, and the friction part is made in the form of bushings located parallel to the axis of the vibration isolator with flanges at the ends and a cable segment wound in a closed loop in a plane perpendicular to the axis of the vibration isolator on the bushings that are connected to the elastic elements through rivets and the elastic part is made in the form of an elastic damping ring, covering the outside of the cable, wound along a closed path in a plane perpendicular to the axis of the vibration isolator, bushings.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез предлагаемого виброизолятора, на фиг. 2 - вид сверху.In FIG. 1 shows a frontal section of the proposed vibration isolator, in FIG. 2 is a plan view.

Виброизолятор содержит пакет верхних упругих элементов 1 и пакет нижних упругих элементов 2 арочного типа, обращенных навстречу друг другу. Каждый из пакетов выполнен в виде набора чередующихся во взаимно перпендикулярных направлениях плоских пружин 3 и 4, каждая из которых состоит из горизонтальной полки и двух боковых полок, отогнутых на угол 135° к горизонтальной полке и имеющих опорные участки 5 и 6 на концах.The vibration isolator comprises a package of upper elastic elements 1 and a package of lower elastic elements 2 of arch type facing towards each other. Each of the packages is made in the form of a set of flat springs 3 and 4 alternating in mutually perpendicular directions, each of which consists of a horizontal shelf and two side shelves, bent at an angle of 135 ° to the horizontal shelf and having supporting sections 5 and 6 at the ends.

Демпфирующий элемент виброизолятора выполнен комбинированным и состоит из фрикционной и эластичной частей.The damping element of the vibration isolator is combined and consists of friction and elastic parts.

Фрикционная часть выполнена в виде расположенных параллельно оси виброизолятора втулок 7 и 8 с фланцами на торцах и отрезка троса 9, навитого по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, на втулки 7 и 8. Втулки 7 и 8 связаны с упругими элементами 1 и 2 посредством заклепок 10.The friction part is made in the form of bushings 7 and 8 parallel to the axis of the vibration isolator with flanges at the ends and a cable segment 9, wound in a closed loop in a plane perpendicular to the axis of the vibration isolator, on the bushings 7 and 8. The bushings 7 and 8 are connected with the elastic elements 1 and 2 by rivets 10.

Эластичная часть выполнена в виде упругодемпфирующего кольца 13, охватывающего снаружи отрезок троса 9, навитого по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, на втулки 7 и 8. В качестве материала кольца 13 может быть использован эластомер, например резина, полиуретан или комбинированный материал, например в виде резинокордной оболочки. При этом установка эластичной части демпфирующего элемента виброизолятора осуществляется в статическом состоянии с натягом на фрикционную часть.The elastic part is made in the form of an elastic damping ring 13, covering the outside of the cable segment 9, wound in a closed circuit in a plane perpendicular to the axis of the vibration isolator, on the bushings 7 and 8. As the material of the ring 13, an elastomer, for example rubber, polyurethane or a combined material, can be used. for example in the form of a rubber cord cord. In this case, the installation of the elastic part of the damping element of the vibration isolator is carried out in a static state with an interference fit on the friction part.

В качестве материала кольца 13 может быть использован упругодемпфирующий элемент, например рессорная сталь, при этом внутренняя поверхность кольца покрыта фрикционным материалом (на чертеже не показано).As the material of the ring 13, an elastic-damping element, for example spring steel, can be used, while the inner surface of the ring is covered with friction material (not shown in the drawing).

Болты 11, закрепленные на упругих элементах с помощью гаек 12, обеспечивают связь виброизолятора с вибрирующим и виброизолируемым объектами (на чертежах эти объекты не показаны).Bolts 11, mounted on elastic elements with nuts 12, provide a connection between the vibration isolator and vibrating and vibration-isolating objects (these objects are not shown in the drawings).

Возможен вариант, когда поверхность кольца покрыта фрикционным материалом, выполненным из композиции, включающей следующие компоненты при их соотношении, мас. %:A variant is possible when the surface of the ring is coated with friction material made of a composition comprising the following components in their ratio, wt. %:

- смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 28÷34%,- a mixture of rezol and novolac phenol-formaldehyde resins in the ratio 1: (0.2-1.0) - 28 ÷ 34%,

- волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0), - 12÷19%,- fibrous mineral filler containing glass roving or a mixture of glass roving and basalt fiber in a ratio of 1: (0.1-1.0), - 12 ÷ 19%,

- графит - 7÷18%,- graphite - 7 ÷ 18%,

- модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния, - 7÷15%,- a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide, - 7 ÷ 15%,

- баритовый концентрат - 20÷35%,- barite concentrate - 20 ÷ 35%,

- тальк - 1,5÷3,0%.- talc - 1.5 ÷ 3.0%.

Виброизолятор работает следующим образом.Vibration isolator works as follows.

При воздействии внешней нагрузки упругие элементы 1 и 2 деформируются в осевом и радиальном направлениях. Радиальная деформация упругих элементов сопровождается изменением величины диаметра центров крепежных элементов 10 и деформацией в радиальных направлениях фрикционного демпфирующего элемента, связанного с упругими элементами 1 и 2 через втулки 7 и 8 и заклепки 10. При этом все участки троса 9, расположенные между втулками 7 и 8, изгибаются, в результате чего рассеивается часть подводимой к виброизолятору энергии за счет взаимного трения между проволоками и прядями троса 9, трения самого троса 9 о втулки 7 и 8 при значительных контактных давлениях между проволоками и прядями, а также между тросом и втулками, которые обусловлены перегибами троса на втулках 7 и 8. Кроме того, дополнительное рассеивание энергии происходит в результате взаимодействия упругодемпфирующего кольца 13, охватывающего снаружи отрезок троса 9.When exposed to external loads, the elastic elements 1 and 2 are deformed in the axial and radial directions. The radial deformation of the elastic elements is accompanied by a change in the diameter of the centers of the fasteners 10 and a radial deformation of the friction damping element associated with the elastic elements 1 and 2 through the bushings 7 and 8 and the rivets 10. Moreover, all sections of the cable 9 located between the bushings 7 and 8 are bent, as a result of which part of the energy supplied to the vibration isolator is dissipated due to the mutual friction between the wires and the strands of the cable 9, the friction of the cable 9 itself against the bushings 7 and 8 at significant contact pressures between the wires and strands, as well as between the cable and the bushings, which are caused by the kinks of the cable on the bushings 7 and 8. In addition, additional energy dissipation occurs as a result of the interaction of the elastic-damping ring 13, covering the outside of the cable segment 9.

Чередование взаимного расположения плоских пружин 3 и 4, составляющих упругие элементы 1 и 2 арочного типа, во взаимно перпендикулярных направлениях обеспечивает наличие зазора между плоскими пружинами, что исключает их взаимное трение при деформациях упругого элемента, что придает ему практически чисто упругие свойства.The alternation of the mutual arrangement of the flat springs 3 and 4, constituting the elastic elements 1 and 2 of the arch type, in mutually perpendicular directions provides a gap between the flat springs, which eliminates their mutual friction during deformation of the elastic element, which gives it almost purely elastic properties.

Благодаря функциональному разделению конструктивных узлов на упругие и демпфирующие элементы, а также простоте их сборки обеспечивается оперативный подбор упругодемпфирующих характеристик виброизолятора для конкретных условий эксплуатации.Thanks to the functional separation of the structural units into elastic and damping elements, as well as the simplicity of their assembly, prompt selection of the elastic-damping characteristics of the vibration isolator for specific operating conditions is ensured.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает увеличение грузоподъемности при меньшем весе виброизолятора, упрощение конструкции, повышение виброизолирующих качеств в зарезонансной зоне частот, оперативность подбора упругодемпфирующих характеристик для конкретных условий эксплуатации, а также возможность повышения виброзащитных качеств на резонансе.The proposed technical solution provides an increase in carrying capacity with a lower weight of the vibration isolator, simplification of the design, increase of the vibration-isolating qualities in the resonance frequency zone, the speed of selecting elastic-damping characteristics for specific operating conditions, as well as the possibility of increasing the vibration-proof qualities at resonance.

Источники информацииInformation sources

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. 196, рис. 5.64.1. 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. 196, fig. 5.64.

2. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево», 2003. - 191 с.: стр. 60, рис. 3.2.2. Kochetov OS Textile vibroacoustics. Textbook for universities. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, “Sovezh Bevo” group, 2003. - 191 p.: P. 60, Fig. 3.2.

3. Кочетов О.С. Методика расчета виброизоляторов рессорного типа для ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2002, №2. С. 103-107.3. Kochetov OS Method for calculating spring-type vibration isolators for looms // Izv. universities. Technology of the textile industry. - 2002, No. 2. S. 103-107.

4. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №8, 2009, стр. 32-37.4. Kochetov O.S. Calculation of the spatial vibration protection system. The journal "Occupational Safety in Industry", No. 8, 2009, pp. 32-37.

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор рессорный // Патент на изобретение №2267038. Опубликовано 27.12.05. Бюллетень изобретений №36.5. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Vibration isolator spring // Patent for invention No. 2267038. Published on December 27th, 2005. Bulletin of inventions No. 36.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Пространственный рессорный виброизолятор // Патент на изобретение №2276295. Опубликовано 10.05.06. Бюллетень изобретений №13.6. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Spatial spring vibration isolator // Patent for invention No. 2276295. Published on May 10th, 2006. Bulletin of inventions No. 13.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор рессорный равночастотный // Патент на изобретение №2267039. Опубликовано 27.12.05. Бюллетень изобретений №36.7. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Vibration isolator spring equal-frequency // Patent for invention No. 2267039. Published on December 27th, 2005. Bulletin of inventions No. 36.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Рессорный виброизолятор // Патент на изобретение №2282073. Опубликовано 20.08.06. Бюллетень изобретений №23.8. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova TD, Shesterninov A.V. Spring vibration isolator // Patent for invention No. 2282073. Posted on 08/20/06. Bulletin of inventions No. 23.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Виброизолятор равночастотный рессорного типа // Патент на изобретение №2299370. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №14.9. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D., Shesterninov A.V., Stareev M.E. Vibration isolator of equal frequency spring type // Patent for invention No. 2299370. Published on July 10th, 2006. Bulletin of inventions No. 14.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Виброизолятор рессорного типа // Патент на изобретение №2269700. Опубликовано 10.02.06. Бюллетень изобретений №4.10. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Vibration isolator spring type // Patent for invention No. 2269700. Posted on 02/10/06. Bulletin of inventions No. 4.

Claims

1. A vibration isolator containing a base, elastic elements and support nodes, elastic elements are made flat in the form of a package of upper and lower elastic elements of arch type facing each other, each of the packages being made as a set of flat springs alternating in mutually perpendicular directions, each of which consists of a horizontal shelf and two side shelves, bent at an angle of 135 ° to the horizontal shelf and having supporting sections at the ends, and the damping element of the vibration isolator is made combined consists of friction and elastic parts, and the friction part is made in the form of bushings located parallel to the axis of the vibration isolator with flanges at the ends and a cable segment, wound in a closed loop in a plane perpendicular to the axis of the vibration isolator, on the bushings that are connected to the elastic elements through rivets, and the elastic the part is made in the form of an elastic damping ring, covering the outside of a piece of cable, wound in a closed loop in a plane perpendicular to the axis of the vibration isolator, on the bushings, while installing and the elastic part of the damping element of the vibration isolator is carried out in a static state with an interference fit on the friction part, characterized in that an elastic-damping element, for example spring steel, is used as the ring material, while the inner surface of the ring is coated with friction material.

2. The vibration isolator according to claim 1, characterized in that the inner surface of the ring is coated with a friction material made of a composition comprising the following components in their ratio, wt. %:
- a mixture of rezol and novolac phenol-formaldehyde resins in the ratio 1: (0.2-1.0) - 28 ÷ 34%,
- fibrous mineral filler containing glass roving or a mixture of glass roving and basalt fiber in a ratio of 1: (0.1-1.0), - 12 ÷ 19%,
- graphite - 7 ÷ 18%,
- a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide, - 7 ÷ 15%,
- barite concentrate - 20 ÷ 35%,
- talc - 1.5 ÷ 3.0%.