RU2636450C1

RU2636450C1 - Inertial vibration isolator

Info

Publication number: RU2636450C1
Application number: RU2016137282A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2017-11-23

Abstract

FIELD: machine engineering.SUBSTANCE: vibration isolator comprises a resilient element interposed between the vibration-insulated object and a base. On the base, there is a support of the vibration isolator body for fixing the screw. A nut is mated with the screw. Additional inertial mass is mounted on the free end of screw. The rod mechanism connects the vibration-insulating object with the nut. Resilient element is made in form of cylindrical helical spring and consists of two portions with mutually opposite ends. The first spring part has rectangular section turns with rounded edges, and the second part is made hollow. The opposite directed end of the first part is located in the cavity of the second part. The segmental profile gaps of the contacting spring parts are filled with antifriction lubricant. The packing seal is mounted at the end of the second spring part to prevent the lubricant leakage. The first part of the screw spring is enclosed by the tube of a damping material. The gaps in the first part of the screw spring, which enclosed the tube of damping material, are filled with crumb of friction material.EFFECT: increased efficiency of vibration damping due to obtaining collapses in amplitude-frequency property at low frequencies and increase of damping.3 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к средствам защиты от вибраций стационарного оборудования, транспортных средств и человека-оператора.The invention relates to general engineering, namely to means of protection against vibration of stationary equipment, vehicles and the human operator.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является инерционный виброизолятор, содержащий связанный с основанием винтом корпус и сопряженную с винтом гайку, виброизолятор снабжен дополнительной инерционной массой, установленной на свободном конце винта, и связывающим виброизолируемый объект с гайкой стержневым элементом - а.с. СССР №1285233 (прототип).The closest technical solution to the claimed object is an inertial vibration isolator containing a housing connected to the base of the screw and a nut mating with the screw, the vibration isolator is equipped with an additional inertial mass mounted on the free end of the screw, and the rod element connecting the vibration-insulated object with the nut - A. with. USSR No. 1285233 (prototype).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокое демпфирование в системе виброизоляции.The disadvantage of the prototype is the relatively low damping in the vibration isolation system.

Технический результат - повышение эффективности гашения колебаний за счет получения провала в амлитудно-частотной характеристике на низких частотах и увеличение демпфирования.The technical result is an increase in the efficiency of damping oscillations due to a dip in the frequency response at low frequencies and an increase in damping.

Это достигается тем, что в инерционном виброизоляторе, содержащем упругий элемент, расположенный между виброизолируемым объектом и основанием, в котором размещена опора корпуса виброизолятора для фиксации винта, сопряженную с винтом гайку, виброизолятор снабжен дополнительной инерционной массой, установленной на свободном конце винта, и связывающим виброизолируемый объект с гайкой стержневым механизмом, упругий элемент выполнен в виде цилиндрической пружины, состоящей из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, зазоры в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %:This is achieved by the fact that in an inertial vibration isolator containing an elastic element located between the vibration-insulated object and the base, in which the support of the vibration isolator housing for fixing the screw is located, the nut coupled to the screw, the vibration isolator is provided with an additional inertial mass mounted on the free end of the screw and connecting the vibration-insulated an object with a nut by the rod mechanism, the elastic element is made in the form of a cylindrical spring, consisting of two parts with opposite ends, one part of which has coils of rectangular cross section, and the other part of the spring is hollow, while the counter-directed end of the first part is placed in the cavity of the second, the gaps of the segment profile of the contacting parts of the spring are filled with antifriction grease, and at the end of the second part of the spring there is a sealing lip to prevent leakage of grease, and the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section with rounded edges, covers a tube of damping material, such as polyurethane, the gap s in the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section, which covers a tube of damping material, are filled with crumbs of friction material made of a composition comprising the following components, with their ratio, wt. %:

смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидныхmixture of resol and novolac phenol formaldehyde смол в соотношении 1:(0,2-1,0) pitches in the ratio 1: (0.2-1.0) 28÷3428 ÷ 34 волокнистый минеральный наполнитель, содержащийfibrous mineral filler containing стеклоровинг или смесь стеклоровинга иglass roving or a mixture of glass roving and

базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) basalt fiber in a ratio of 1: (0.1-1.0) 12÷1912 ÷ 19

графит graphite 7÷187 ÷ 18 модификатор трения, содержащий технический углеродcarbon black friction modifier в виде смеси с каолином и диоксидом кремния in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide 7÷157 ÷ 15 баритовый концентрат barite concentrate 20÷3520 ÷ 35 тальк talc 1,5÷3,01.5 ÷ 3.0

На фиг. 1 приведена схема инерционного виброизолятора, на фиг. 2 - вид сверху на стержневой механизм, на фиг. 3 - вариант выполнения упругого элемента 2 виброизолятора.In FIG. 1 shows a diagram of an inertial vibration isolator, FIG. 2 is a top view of the rod mechanism, in FIG. 3 - an embodiment of the elastic element 2 of the vibration isolator.

Инерционный виброизолятор содержит упругий элемент 2, расположенный между виброизолируемым объектом 6 и основанием 1, в котором размещена опора 8 корпуса 3 виброизолятора для фиксации винта 9. Корпус 3 виброизолятора содержит сопряженную с винтом 9 гайку 4 с винтовым осесимметричным отверстием 10, и дополнительную инерционную массу 5, закрепленную на свободном конце винта 9, и связывающий виброизолируемый объект 6 с гайкой 4 стержневой механизм 7.The inertial vibration isolator contains an elastic element 2 located between the vibration-insulated object 6 and the base 1, in which the support 8 of the housing 3 of the vibration isolator for fixing the screw 9 is placed. The housing 3 of the vibration isolator contains a nut 4 connected to the screw 9 with an axisymmetric screw hole 10, and an additional inertial mass 5 mounted on the free end of the screw 9, and connecting the vibration-insulated object 6 with the nut 4, the rod mechanism 7.

Упругий элемент 2 виброизолятора выполнен в виде цилиндрической пружины со встроенным демпфером сухого трения (фиг. 3) и содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 13 и 14 со встречно направленными концами 16 и 15 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 11 и 12 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.The elastic element 2 of the vibration isolator is made in the form of a cylindrical spring with an integrated dry friction damper (Fig. 3) and contains a cylindrical helical spring, consisting of two parts 13 and 14 with opposite ends 16 and 15 of the corresponding turns of these springs. On the support coils of the spring, support rings 11 and 12 are made for strong and reliable fixation of the ends of the springs during their operation.

Первая часть винтовой пружины 13 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 14 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 16 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 15, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 12, загерметизирован, например, при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).The first part of the coil spring 13 is made with coils of rectangular (or square) section with rounded edges, and the second part 14 of the spring is hollow, for example of circular cross section, while the counter-directed end 16 of the first part of the spring is placed in the cavity of the counter-directed second part of the spring with the end 15 while its second end, mounted on the support ring 12, is sealed, for example, using a screw plug (not shown).

В полости второй части 14 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 13 пружины, зазоры 17 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 13 и 14 пружины.In the cavity of the second spring part 14, made of a hollow circular cross section, formed on four sides, relative to the rectangular section of the first spring part 13, the gaps 17 of the segment profile in a section perpendicular to the axis of the contacting parts 13 and 14 of the spring.

Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 17 сегментного профиля контактирующих частей 13 и 14 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 15 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 17 сегментного профиля контактирующих частей 13 и 14 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».For better adjustment of the spring stiffness (without scuffing, jamming or jamming), the gaps 17 of the segment profile of the contacting parts 13 and 14 of the spring are filled with antifriction grease, for example, viscous "solid oil" type, and a sealing lip is installed at the end 15 of the second spring part (not shown in the drawing ) to prevent leakage (loss) of lubricant. This design is a kind of viscous friction damper with an extended throttle element in the form of gaps 17 of the segment profile of the contacting parts 13 and 14 of the spring, which in this case will be analogs of the piston-cylinder system, respectively.

Первую часть 13 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 18 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».The first part 13 of a coil spring, made with coils of rectangular (or square) section with rounded edges, is covered by a tube 18 of damping material, for example polyurethane, which creates friction in the vibration protection system, the value of which increases when the system approaches the resonant mode, which is analogous to dry friction damper.

Зазоры, в первой части 13 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 18 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже не показано).The gaps in the first part 13 of a coil spring made with coils of rectangular cross section, which is covered by a tube 18 of damping material, are filled with crumbs of friction material (not shown in the drawing).

Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %:A variant is possible when the gaps in the first part of a coil spring made with coils of rectangular cross section, which are covered by a tube of damping material, are filled with crumbs of friction material made of a composition comprising the following components, with their ratio, wt. %:

смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидныхmixture of resol and novolac phenol formaldehyde смол в соотношении 1:(0,2-1,0) pitches in the ratio 1: (0.2-1.0) 28÷3428 ÷ 34 волокнистый минеральный наполнитель, содержащийfibrous mineral filler containing стеклоровинг или смесь стеклоровинга иglass roving or a mixture of glass roving and базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) basalt fiber in a ratio of 1: (0.1-1.0) 12÷1912 ÷ 19 графит graphite 7÷187 ÷ 18 модификатор трения, содержащий технический углеродcarbon black friction modifier в виде смеси с каолином и диоксидом кремния in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide 7÷157 ÷ 15 баритовый концентрат barite concentrate 20÷3520 ÷ 35 тальк talc 1.5÷3,01.5 ÷ 3.0

Цилиндрическая пружина со встроенным демпфером сухого трения работает следующим образом.A cylindrical spring with integrated dry friction damper operates as follows.

Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 11 и 12 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.The spring stiffness is adjusted by shortening or lengthening the spring height. When the support rings 11 and 12 rotate, the spring coils move relative to each other in mutually opposite directions relative to the longitudinal axis of the spring, i.e. screwed in or out. In the first case (when screwing in), the stiffness of the spring increases, and in the second case (when unscrewing) it decreases, which makes it easier to adjust the stiffness of the spring.

Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х.У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе, и при различных условиях работы.Thus, due to its selective properties, the spring provides effective spatial vibration isolation of equipment in all six directions of vibration (along the three axes X. U, Z and rotary vibrations around these axes) with vibration damping at resonance, and under various operating conditions.

Инерционный виброизолятор работает следующим образом.Inertial vibration isolator works as follows.

При движении виброизолируемого объекта 6 вниз стержневой механизм 7 преобразует поступательное перемещение объекта 6 во вращательное движение гайки 4, которая, вращаясь в опоре 8 основания 1, ограничивающей ее поступательное перемещение, перемещает вверх винт 9 с закрепленной на его конце дополнительной инерционной массой 5, ускорение которой направлено навстречу перемещаемому объекту 6, что приводит к возникновению противофазного динамического воздействия на объект 6 со стороны основания 1 и, как следствие, к снижению динамических нагрузок на основание и эффективному гашению колебаний.When the vibration-insulated object 6 moves down, the rod mechanism 7 converts the translational movement of the object 6 into the rotational movement of the nut 4, which, rotating in the support 8 of the base 1, limiting its translational movement, moves up the screw 9 with an additional inertial mass 5 fixed at its end, the acceleration of which directed towards the movable object 6, which leads to the occurrence of out-of-phase dynamic effects on the object 6 from the base 1 and, as a result, to reduce dynamic loads to the base and the effective damping of oscillations.

Claims

An inertial vibration isolator containing an elastic element located between the vibration-insulated object and the base, in which the support of the vibration isolator body for fixing the screw is located, the nut coupled to the screw, the vibration isolator is equipped with an additional inertial mass mounted on the free end of the screw, and the vibration mechanism insulating the object with the nut connecting the rod mechanism characterized in that the elastic element is made in the form of a cylindrical spring, consisting of two parts with opposite ends, one part of which x has coils of rectangular cross section and the other part of the spring is hollow, while the counter-directed end of the first part is placed in the cavity of the second, the gaps of the segment profile of the contacting parts of the spring are filled with antifriction grease, and at the end of the second part of the spring there is a sealing sleeve to prevent leakage of grease, and the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section with rounded edges, covers a tube made of a damping material, such as polyurethane, gaps in the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section, which is covered by a tube of damping material, is filled with crumbs of friction material made of a composition comprising the following components, in their ratio, wt.%:

mixture of resol and novolac phenol formaldehyde pitches 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 carbon black friction modifier in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide 7 ÷ 15 barite concentrate 20 ÷ 35 talc 1.5 ÷ 3.0