RU2597928C2

RU2597928C2 - Kochetov damper

Info

Publication number: RU2597928C2
Application number: RU2015100089/11A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-09-20
Also published as: RU2015100089A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building. Damper comprises cylinder with bottom, in which there is a piston. Piston is made as sleeve with parallel and coaxial with casing top and bottom collars. Collars are installed relatively to the internal surface of the casing with clearance. Copper-based sintered friction material is located between the collars, containing zinc, iron, lead, graphite, vermiculite, copper, chromium, antimony and silicon. Spring rests against the bottom surface of the piston. Cavity between the piston and casing bottom is filled with friction material with higher friction coefficient. In groove of the internal cavity of the cylinder the lock ring is fixed. Lock ring via the resilient ring is in contact with top surface of the top collar and holds the piston in initial position.

EFFECT: higher efficiency of damping in resonance mode.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам защиты от вибраций.The invention relates to vibration protection.

Известно применение пружинных упругих элементов для виброизоляции технологического оборудования в текстильной промышленности [1-4]. Расчеты показывают высокую эффективность пружинных 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 [1-4]. The calculations show the high efficiency of spring 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 существенная высота пружин.However, a significant height of the springs is required to reduce low-frequency vibrations.

Известно применение пружинных виброизоляторов [5, 6] с маятниковым подвесом, в которых используется система виброизоляции подвесного типа с пружинным упругим элементом.It is known to use spring vibration isolators [5, 6] with a pendulum suspension, which use a suspension type vibration isolation system with a spring elastic element.

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 пружинный виброизолятор с сухим трением [7], содержащий пружину, корпус и демпфер сухого трения, корпус выполнен в виде полой вертикальной стойки, взаимодействующей с Т-образной платформой, упруго связанной с демпфером сухого трения, выполненного в виде втулки, внутренняя поверхность которой через подпружиненные фрикционные элементы взаимодействует с внешней поверхностью стойки, а на ее внешней поверхности закреплена пружина, опирающаяся на основание стойки, причем между взаимодействующими поверхностями втулки и стойки размещен буферный ограничительный элемент.Known spring vibration isolator with dry friction [7], containing a spring, housing and dry friction damper, the housing is made in the form of a hollow vertical strut interacting with a T-shaped platform, elastically connected with the dry friction damper, made in the form of a sleeve, the inner surface of which spring-loaded friction elements interact with the outer surface of the rack, and on its outer surface a spring is fixed, resting on the base of the rack, and between the interacting surfaces of the sleeve and the rack en the buffer restriction member.

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.

Известно применение пружинных элементов в виброизоляторах [8], содержащих корпус, который выполнен в виде верхней и нижней прямоугольных плит, между которыми размещены винтовые упругие элементы разной жесткости таким образом, что образуют замкнутый контур по периметру нижней плиты, причем винтовые упругие элементы выполнены в виде пакета, состоящего из цилиндрических винтовых пружин разной жесткости и высоты.It is known the use of spring elements in vibration isolators [8], containing a housing that is made in the form of upper and lower rectangular plates, between which screw elastic elements of different stiffness are placed so that they form a closed loop around the perimeter of the lower plate, and screw elastic elements are made in the form a package consisting of coil springs of different stiffness and height.

Недостатком такого типа виброизоляторов является возможность блокирования винтовых упругих элементов в пакетах, что несколько может изменить их общую жесткость, а следовательно, и эффективность виброзащиты.The disadvantage of this type of vibration isolators is the ability to block screw elastic elements in packages, which can somewhat change their overall stiffness, and therefore the effectiveness of vibration protection.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является устройство с переменной структурой демпфирования [9], содержащее корпус с размещенным в нем штоком с поршнем, причем на конце штока закреплена виброизолируемая масса, удерживаемая пружинами, а демпфер сухого трения выполнен в виде фрикционной втулки с ограничительными упорами по торцам, причем усилие прижатия фрикционных элементов к втулке осуществляется через регулировочные винты, которые связаны с исполнительным серводвигателем, а сигнал на включение серводвигателя поступает от микропроцессора, управляющего работой демпфера сухого трения по заданной характеристике и связанного с датчиком виброускорений (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a device with a variable damping structure [9], comprising a housing with a rod and piston placed in it, with a vibration-proof mass held by springs fixed to the rod end, and a dry friction damper made in the form of a friction sleeve with restrictive stops at the ends, and the force of pressing the friction elements to the sleeve is carried out through the adjusting screws that are connected to the executive servomotor, and the signal to turn on the servomotor It comes from a microprocessor that controls the operation of the dry friction damper according to a given characteristic and is associated with a vibration acceleration sensor (prototype).

Недостатком такого типа устройств виброизоляции является большая стоимость системы виброзащиты, которая не всегда оправдана из-за ее сравнительно невысокой эффективности демпфирования.The disadvantage of this type of vibration isolation devices is the high cost of the vibration protection system, which is not always justified due to its relatively low damping efficiency.

Технический результат - повышение эффективности демпфирования в резонансном режиме.EFFECT: increased damping efficiency in a resonant mode.

Это достигается тем, что в демпфере, содержащем корпус и размещенный в нем поршень, корпус выполнен в виде цилиндра с днищем, в котором расположен поршень, выполненный в виде стакана, с параллельными между собой и соосными корпусу верхним и нижним буртиками, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, между буртиками расположен фрикционный материал, а в нижнюю поверхность поршня упирается пружина, расположенная между поршнем и днищем корпуса, причем полость между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, верхняя поверхность верхнего буртика поршня упирается в упругое кольцо, соединенное со стопорным элементом, выполненным, например в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра корпуса, при этом стопорный элемент через упругое кольцо контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика поршня, удерживая его в исходном состоянии. This is achieved by the fact that in the damper containing the housing and the piston located in it, the housing is made in the form of a cylinder with a bottom, in which the piston is arranged in the form of a cup, with upper and lower flanges parallel to each other and coaxial to the housing, which are located relative to the inner the surface of the housing with a gap, friction material is located between the shoulders, and a spring located between the piston and the bottom of the housing abuts against the lower surface of the piston, the cavity between the piston and the bottom of the housing in which A spring is filled with friction material with a higher coefficient of friction, the upper surface of the upper piston shoulder abuts against an elastic ring connected to a locking element made, for example, in the form of a locking ring fixed in the groove of the inner surface of the cylinder of the housing, while the locking element through the elastic ring in contact with the upper surface of the upper flange of the piston, holding it in its original state.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого демпфера.The drawing shows a General view of the proposed damper.

Демпфер, установленный на основании 1, корпус, выполненный в виде цилиндра 3 с днищем 2, в котором расположен поршень 13, выполненный в виде стакана, с параллельными между собой и соосными корпусу верхним 4 и нижним 5 буртиками и проточкой 6, которые расположены относительно внутренней поверхности корпуса с зазором, а между буртиками расположен фрикционный материал 7, например металлическая стружка, пластмассовые или металлические шарики, т.е. выбираемый в зависимости от требуемого коэффициента трения. В нижнюю поверхность поршня упирается пружина 9, расположенная между поршнем и днищем 2 корпуса демпфера, причем полость 8 между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина 9, заполнена фрикционным материалом с более высоким коэффициентом трения, например в виде крошки из вибродемпфирующего материала. Верхняя поверхность верхнего буртика 4 поршня упирается в упругое кольцо 11, соединенное со стопорным элементом 10, выполненным в виде стопорного кольца, фиксируемого в канавке внутренней поверхности цилиндра 3 корпуса демпфера. Стопорный элемент 10 предназначен для фиксации поршня 13 в корпусе демпфера, при этом стопорный элемент 10 через упругое кольцо 11 контактирует с верхней поверхностью верхнего буртика 4 поршня, удерживая его в исходном состоянии. На поршне 13 закреплена платформа 12 для соединения демпфера с колеблющимся объектом (на чертеже не показан). В качестве фрикционного материала с более высоким коэффициентом трения, расположенного в полости между поршнем и днищем корпуса, в которой расположена пружина, используются например песок, шарики из полиуретана, элементы сетчатой структуры, плотность элементов сетчатой структуры находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.The damper mounted on the base 1, a housing made in the form of a cylinder 3 with a bottom 2, in which a piston 13 is arranged, made in the form of a cup, with the upper 4 and lower 5 beads parallel to each other and coaxial to the housing 5 and the groove 6, which are located relative to the inner the housing surface with a gap, and friction material 7, for example, metal chips, plastic or metal balls, i.e. selectable depending on the required coefficient of friction. A spring 9 located between the piston and the bottom 2 of the damper body abuts against the bottom surface of the piston, and the cavity 8 between the piston and the bottom of the housing in which the spring 9 is located is filled with friction material with a higher coefficient of friction, for example, in the form of crumbs made from vibration damping material. The upper surface of the upper shoulder 4 of the piston abuts against an elastic ring 11 connected to a locking element 10 made in the form of a locking ring fixed in the groove of the inner surface of the cylinder 3 of the damper body. The locking element 10 is designed to fix the piston 13 in the damper body, while the locking element 10 through the elastic ring 11 is in contact with the upper surface of the upper shoulder 4 of the piston, holding it in its original state. A platform 12 is mounted on the piston 13 for connecting a damper to an oscillating object (not shown in the drawing). As friction material with a higher coefficient of friction located in the cavity between the piston and the bottom of the housing in which the spring is located, for example, sand, polyurethane balls, mesh elements are used, the density of mesh elements is in the optimal range of 1.2 g / cm ³ ... 2.0 g / cm ³ , moreover, the material of the wire of the elastic mesh elements is steel EI-708, and its diameter is in the optimal range of 0.09 mm ... 0.15 mm.

Возможен вариант, когда в качестве фрикционного материала 7, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня, используется спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащего цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 6,0÷8,0; железо 0,1÷0,2; свинец 2,0÷4,0; графит 3,0÷7,0; вермикулит 8,0÷12,0; хром 4,0÷6,0; сурьма 0,05÷0,1; кремний 2,0÷3,0; медь - остальное.It is possible when sintered friction material based on copper containing zinc, iron, lead, graphite, vermiculite, copper, chromium, antimony and silicon is used as friction material 7 located between the shoulders 4 and 5 of the piston, in the following ratio of components, wt. %: zinc 6.0 ÷ 8.0; iron 0.1 ÷ 0.2; lead 2.0 ÷ 4.0; graphite 3.0 ÷ 7.0; vermiculite 8.0 ÷ 12.0; chrome 4.0 ÷ 6.0; antimony 0.05 ÷ 0.1; silicon 2.0 ÷ 3.0; copper is the rest.

Демпфер сухого трения работает следующим образом.The dry friction damper operates as follows.

Днище 2 корпуса, в котором расположен подпружиненный поршень 13, закрепляется на основании 1, которое необходимо защищать от колеблющегося объекта.The bottom 2 of the housing, in which the spring-loaded piston 13 is located, is fixed on the base 1, which must be protected from an oscillating object.

При колебаниях вибрирующего объекта (на чертеже не показан), установленного на платформе 12, обеспечиваются пространственная виброзащита основания 1 и защита его от ударов.With vibrations of a vibrating object (not shown in the drawing) mounted on the platform 12, spatial vibration protection of the base 1 and its protection against shock are provided.

Демпфер сухого трения способствует расширению частотного диапазона гашения вибраций за счет комбинированного демпфирования и повышает эффективность виброзащиты на резонансе за счет фрикционного материала, расположенного между буртиками 4 и 5 поршня, а также за счет элементов сетчатой структуры, расположенных в полости 8 между поршнем и днищем 2 корпуса, в которой расположена пружина 9.The dry friction damper contributes to the expansion of the vibration damping frequency range due to the combined damping and increases the vibration protection efficiency at resonance due to the friction material located between the shoulders 4 and 5 of the piston, as well as due to the elements of the mesh structure located in the cavity 8 between the piston and the bottom 2 of the housing in which the spring 9 is located.

Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано во многих отраслях промышленности.The proposed technical solution is an effective vibration protection tool that can be used in many industries.

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. 120, рис. 5.6; стр. 287, рис. П.Y.15.1. Kochetov O.S., Sazhin B.S. Noise and vibration reduction in production: theory, calculation, technical solutions. M: MSTU named after A.N. Kosygina, 2001 .-- 319 p.: P. 120, fig. 5.6; p. 287, fig. P.Y.15.

2. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2003. - 191 с: стр. 59, рис. 3.1; стр. 61, рис. 3.4а; рис. 3.5.2. Kochetov OS Textile vibroacoustics. Textbook for universities. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, the group “Sovezh Bevo” 2003. - 191 p. 3.1; p. 61, fig. 3.4a; fig. 3.5.

3. Кочетов О.С. Виброизоляторы типа «ВСК-1» для ткацких станков // Текстильная промышленность. - 2000, №5. С. 19…20.3. Kochetov OS Vibration isolators of type "VSK-1" for looms // Textile industry. - 2000, No. 5. S. 19 ... 20.

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

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Пружинный виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279589. Опубл. 10.07.06. БИ №19.5. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova TD, Shesterninov A.V. Spring vibration isolator with pendulum suspension // Patent for invention No. 2279589. Publ. 07/10/06. BI No. 19.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Виброизолирующая система// Патент на изобретение №2279586. Опубл. 10.07.06. БИ №19.6. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova TD, Shesterninov A.V. Vibration isolating system // Patent for invention No. 2279586. Publ. 07/10/06. BI No. 19.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В., Стареев М.Е. Пружинный виброизолятор с сухим трением // Патент на изобретение №2282075. Опубл. 20.08.06. БИ №23.7. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D., Shesterninov A.V., Stareev M.E. Spring vibration isolator with dry friction // Patent for invention No. 2282075. Publ. 08/20/06. BI No. 23.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Виброизолированная площадка // Патент на изобретение №2277650. Опубл. 10.06.06. БИ №16.8. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova TD, Shesterninov A.V. Vibration-proof pad // Patent for invention No. 2277650. Publ. 06/10/06. BI No. 16.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Шестернинов А.В., Зубова И.Ю. Виброизолятор с переменной структурой демпфирования // Патент на изобретение №2303722. Опубл. 27.07.07. БИ №21.9. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Shesterninov A.V., Zubova I.Yu. Vibration isolator with variable damping structure // Patent for invention No. 2303722. Publ. 07/27/07. BI No. 21.

Claims

A damper comprising a housing and a piston located therein, the housing is made in the form of a cylinder with a bottom, in which a piston is located, made in the form of a cup with upper and lower flanges parallel to each other and coaxial to the housing, which are located relative to the inner surface of the housing with a gap between the shoulders friction material is located, and a spring located between the piston and the bottom of the housing abuts against the lower surface of the piston, the cavity between the piston and the bottom of the housing in which the spring is located is filled with a fric ionic material with a higher coefficient of friction, and the upper surface of the upper shoulder of the piston abuts against an elastic ring connected to a locking element made, for example, in the form of a locking ring fixed in the groove of the inner surface of the cylinder of the housing, while the locking element is in contact with the elastic ring the upper surface of the upper piston flange, holding it in its original state, characterized in that a special material is used as the friction material located between the piston flanges copper based friction material containing zinc, iron, lead, graphite, vermiculite, copper, chromium, antimony and silicon in the following ratio of components, wt. %: zinc 6.0 ÷ 8.0; iron 0.1 ÷ 0.2; lead 2.0 ÷ 4.0; graphite 3.0 ÷ 7.0; vermiculite 8.0 ÷ 12.0; chrome 4.0 ÷ 6.0; antimony 0.05 ÷ 0.1; silicon 2.0 ÷ 3.0; copper is the rest.