RU2655672C1

RU2655672C1 - Vibrated insulated foundation

Info

Publication number: RU2655672C1
Application number: RU2017132952A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-05-29

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the protection means against harmful influence of vibration and can be used in construction, in particular in the vibration-insulated foundations devices for machines and equipment with dynamic loads. Vibration isolation foundation includes bath, foundation block placed therein with a gap relative to the walls and the bottom, and vibration isolators in the form of spring loaded roller bearings mounted on the bath bottom and attached to them with the inclined rods lower ends, on which upper ends the foundation block is supported, the foundation block is freely supported on the rods upper ends, in the contact zone with the rods its lower surface is made with cylindrical recesses, each of which generatrix is oriented horizontally and perpendicularly to the corresponding rod, and the roller bearings are connected to each other by the spring and from the facing the bath walls side are equipped with buffer elements. Foundation block each recess lower edge is made with support and to its upper edge by one end the additional spring is attached, which other end is connected to the corresponding rod upper end, and the additional springs total stiffness is less than the main spring stiffness, at that, the main spring connecting the roller bearings to each other is made in the form of a cylindrical spring, which consists of two parts with oppositely directed ends, of which one part has turns of rectangular cross section, and the other part of the spring is made hollow, at that, the first part counter-directed end is located in the cavity of the second one, the gaps of the spring segmented profile contacting parts are filled with antifriction lubricant, at that, at the spring second part end there sealing collar is installed to prevent the lubricant leakage, and the helical spring first part, made with coils of rectangular cross-section with rounded edges, is covered by the tube of damping material, for example polyurethane. Gaps in the made with coils of rectangular cross section helical spring first part, which is covered by the tube of damping material, are filled with crumbs from the friction material, the gaps in the made with coils of rectangular cross-section helical spring first part, which is covered by the tube of damping material, are filled with crumbs from the friction material made of a composition, comprising the following components, with their ratio, in wt.%: mixture of phenol-formaldehyde resole and novolac resins in the ratio of 1:(0.2–1.0) 28÷34; fibrous mineral filler containing glass-roving or the glass-roving and basalt fiber mixture in the ratio of 1:(0.1–1.0) 12÷19; graphite 7÷18; friction modifier containing carbon black in the form of mixture with kaolin and silicon dioxide 7÷15; barite concentrate 20÷35; talcum powder 1.5÷3.0. Gaps in the made with coils of rectangular cross section helical spring first part, which is covered by the tube of damping material, are filled with crumbs from the copper based sintered friction material made of a composition, comprising the following components, with their ratio, in 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; chromium 4.0–6.0; antimony 0.05–0.1; silicon 2.0–3.0; copper – the rest.

EFFECT: technical result consists in increase in the vibration damping efficiency and reduction of dynamic loads on the foundation lower structure.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам защиты от вредного влияния вибрации и может быть использовано в строительстве, в частности в устройствах виброизолированных фундаментов под машины и оборудовании с динамическими нагрузками.The invention relates to means of protection against the harmful effects of vibration and can be used in construction, in particular in devices of vibration-insulated foundations for machines and equipment with dynamic loads.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолированный фундамент, включающий ванну, размещенный в ней с зазором относительно стенок и днища фундаментный блок и виброизоляторы в виде установленных на днище ванны подпружиненных катковых опор и прикрепленных к ним нижними концами наклонных стержней, на верхние концы которых оперт фундаментный блок по а.с. СССР №1434037, Ε02D 27/44, (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a vibration-insulated foundation, including a bath placed in it with a gap relative to the walls and bottom of the foundation block and vibration isolators in the form of spring-loaded roller bearings mounted on the bathtub bottom and attached to them by the lower ends of the inclined rods, on the upper ends of which are supported foundation block by a.s. USSR No. 1434037, Ε02D 27/44, (prototype).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции за счет невысокого демпфирования в системе.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of vibration isolation due to the low damping in the system.

Технический результат - повышение эффективности гашения колебаний и снижение динамических нагрузок на нижнее строение фундамента.EFFECT: increased efficiency of damping oscillations and reduced dynamic loads on the lower structure of the foundation.

Это достигается тем, что в виброизолированном фундаменте, включающем ванну, размещенный в ней с зазором относительно стенок и днища фундаментный блок и виброизоляторы в виде установленных на днище ванны подпружиненных катковых опор и прикрепленных к ним нижними концами наклонных стержней, на верхние концы которых оперт фундаментный блок, фундаментный блок оперт на верхние концы стержней свободно, его нижняя поверхность в зоне контакта со стержнями выполнена с цилиндрическими выемками, образующая каждой из которых ориентирована горизонтально и перпендикулярно соответствующему стержню, а катковые опоры соединены между собой пружиной и со стороны, обращенной к стенкам ванны, оснащены буферными элементами, при этом нижняя кромка каждой выемки фундаментного блока выполнена с упором и к верхней ее кромке прикреплена одним концом дополнительная пружина, другой конец которой соединен с верхним концом соответствующего стержня, а суммарная жесткость дополнительных пружин меньше жесткости основной пружины, основная пружина, связывающая между собой катковые опоры, выполнена в виде цилиндрической пружины, которая состоит 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, 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, в мас.%:This is achieved by the fact that in the vibration-insulated foundation, including the bath, the foundation block and vibration isolators in the form of spring-loaded roller bearings mounted on the bath bottom and attached to them by the lower ends of the inclined rods, the base block of which is supported by the lower ends, is supported in the vibration-insulated foundation, including the bath , the foundation block is supported on the upper ends of the rods freely, its lower surface in the zone of contact with the rods is made with cylindrical recesses, the shape of each of which is oriented horizontally both perpendicular and perpendicular to the corresponding rod, and the roller bearings are interconnected by a spring and are equipped with buffer elements from the side facing the walls of the bath, while the lower edge of each recess of the foundation block is abutted and an additional spring is attached to its upper edge, the other end which is connected to the upper end of the corresponding rod, and the total stiffness of the additional springs is less than the stiffness of the main spring, the main spring connecting the roller bearings together in the form of a cylindrical spring, which consists of two parts with opposite ends, one part of which has rectangular turns and the other part of the spring is hollow, while the opposite direction of the first part is placed in the cavity of the second, the gaps of the segment profile of the contact parts of the spring are filled antifriction grease, while at the end of the second part of the spring a sealing sleeve is installed to prevent leakage of grease, and the first part of the coil spring, made with coils cross-section with rounded edges, covers a tube made of a damping material, for example polyurethane, the gaps in the first part of a coil spring made with coils of rectangular cross section, which is covered by a tube of a damping material, are filled with crumb material, the gaps in the first part of a coil spring made with turns 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 When their ratio in wt.%:

смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол a mixture of resole and novolac phenol-formaldehyde resins в соотношении 1:(0,2-1,0)in the ratio 1: (0.2-1.0) 28÷3428 ÷ 34 волокнистый минеральный наполнитель, fibrous mineral filler, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и containing glass 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 графитgraphite 7÷187 ÷ 18 модификатор трения, содержащий технический углерод carbon black friction modifier в виде смеси с каолином и диоксидом кремнияin the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide 7÷157 ÷ 15 баритовый концентратbarite concentrate 20÷3520 ÷ 35 талькtalc 1,5÷3,01.5 ÷ 3.0

На фиг. 1 изображен виброизолированный фундамент, общий вид, на фиг. 2 - вариант выполнения основной пружины 9.In FIG. 1 shows a vibration-insulated foundation, a general view; FIG. 2 - an embodiment of the main spring 9.

Виброизолированный фундамент состоит из ванны 1, блока 2, размещенного с зазором относительно стенок и днища ванны 1, виброизоляторов в виде установленных на днище ванны катковых подпружиненных опор 3 и наклонных стержней 4, на верхние концы которых оперт фундаментный блок 2. Нижние концы наклонных стержней 4 шарнирно прикреплены к соответствующим катковым опорам 3. В нижней части фундаментного блока выполнены радиусные выемки 5 с соответствующими опорными поверхностями 6. Оси выемок расположены перпендикулярно направлению перемещения катковых опор 3. В нижней части выемки ограничены упорами 7.The vibration-insulated foundation consists of a bath 1, block 2, placed with a gap relative to the walls and bottom of the bath 1, vibration isolators in the form of roller spring supports 3 and inclined rods 4 mounted on the bottom of the bathtub, the base block 2 is supported on the upper ends of them. Lower ends of the inclined rods 4 pivotally attached to the corresponding roller bearings 3. In the lower part of the foundation block there are made radial recesses 5 with the corresponding supporting surfaces 6. The axis of the recesses are perpendicular to the direction of movement of the cat ovyh supports 3. The lower part of the recesses are limited by stops 7.

Наклонные стержни 4 своими свободными концами размещены в соответствующих радиусных выемках 5 блока 2, контактируют с их опорными поверхностями 6 и подпружинены дополнительными пружинами 8 в направлении уменьшения угла их наклона относительно вертикали. Катковые опоры 3 связаны между собой основной пружиной 9, жесткость которой превышает суммарную жесткость пружин 8, и имеют на торцах буферные элементы 10 для взаимодействия со стенками ванны 1.Inclined rods 4 with their free ends are placed in the respective radius recesses 5 of block 2, are in contact with their abutment surfaces 6 and spring-loaded with additional springs 8 in the direction of decreasing the angle of inclination relative to the vertical. Roller bearings 3 are interconnected by a main spring 9, the stiffness of which exceeds the total stiffness of the springs 8, and have buffer elements 10 at the ends for interaction with the walls of the bath 1.

Виброизолированный фундамент работает следующим образом.Vibration-insulated foundation works as follows.

Под действием горизонтальных нагрузок катковые опоры 3, связанные между собой основной пружиной 9, перемещаются по дну ванны 1, при этом наклонные стержни 4, поворачиваясь в радиусных выемках 5, растягивают на определенную длину, соответствующую усилию нагрузки, пружины 8. При превышении нагрузки пружины 8 максимально растягиваются и стержни 4 доходят до упоров 7. После этого начинает растягиваться основная пружина 9.Under the action of horizontal loads, the roller bearings 3, interconnected by the main spring 9, move along the bottom of the bath 1, while the inclined rods 4, turning in radius recesses 5, stretch to a certain length corresponding to the load force of the spring 8. When the load of the spring 8 is exceeded stretch as much as possible and the rods 4 reach the stops 7. After that, the main spring 9 begins to stretch.

При значительных горизонтальных колебаниях объекта или резком вертикальном ударе катковые опоры упруго соприкасаются со стенками ванны через буферные элементы 10, предотвращая удары.With significant horizontal vibrations of the object or a sharp vertical impact, the roller bearings are elastically in contact with the walls of the bath through the buffer elements 10, preventing impacts.

Конструкция виброизолированного фундамента обладает повышенными защитными свойствами к виброударным нагрузкам благодаря наличию трех ступеней виброзащитного каскада: пружин, соединяющих блок с наклонными стержнями: пружины, соединяющей катковые опоры; и буферных элементов на катковых опорах. Кроме того, вследствие разной жесткости этих каскадов снижается собственная частота колебаний системы в вертикальном направлении, что улучшает виброизолирующие свойства фундамента при динамических нагрузках.The design of the vibration-insulated foundation has increased protective properties to shock-absorbing loads due to the presence of three stages of the vibration protection cascade: springs connecting the unit with inclined rods: springs connecting roller bearings; and buffer elements on roller bearings. In addition, due to the different stiffness of these cascades, the natural frequency of the system oscillations in the vertical direction decreases, which improves the vibration-isolating properties of the foundation under dynamic loads.

Использование виброизолированного фундамента дает социальный эффект, заключающийся в снижении уровня вибрации строительных конструкций в цехах, оздоровлении условий труда.The use of a vibration-insulated foundation gives a social effect, which consists in reducing the vibration level of building structures in workshops, improving working conditions.

Возможен вариант выполнения основной пружины 9, связывающей между собой катковые опоры 3, в виде цилиндрической пружины со встроенным демпфером сухого трения (фиг. 2), которая 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.A possible embodiment of the main spring 9, interconnecting roller bearings 3, in the form of a cylindrical spring with an integrated dry friction damper (Fig. 2), which contains a cylindrical coil 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 the 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, в мас.%:It is possible that the gaps in the first part of the 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, in their ratio, in wt.%:

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, Ζ 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 three axes X. U, Ζ and rotary vibrations around these axes) with vibration damping at resonance, and under various operating conditions.

Возможен вариант, когда зазоры в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из спеченного фрикционного материала на основе меди, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты при их соотношении, в 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 that the gaps in the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section, which are covered by a tube of damping material, are filled with crumbs of sintered friction material based on copper, made of a composition comprising the following components in 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.

Claims

A vibration-insulated foundation, including a bathtub, a foundation block placed in it with a gap relative to the walls and the bottom, and vibration isolators in the form of spring-loaded roller bearings mounted on the bathtub bottom and attached to them by the lower ends of the inclined rods, on the upper ends of which the foundation block is supported, the foundation block is supported on the upper the ends of the rods are free, its lower surface in the zone of contact with the rods is made with cylindrical recesses, the generatrix of each of which is oriented horizontally and perpendicularly the corresponding rod, and the roller bearings are interconnected by a spring and from the side facing the walls of the bathtub are equipped with buffer elements, while the lower edge of each recess of the foundation block is abutted and an additional spring is attached to its upper edge, the other end of which is connected to the upper end of the corresponding rod, and the total stiffness of the additional springs is less than the stiffness of the main spring, while the main spring connecting the roller bearings to each other is made in the form of a cylindrical spring, which consists of two parts with opposite ends, one part of which has rectangular turns and the other part of the spring is hollow, while the opposite direction of the first part is placed in the second cavity, the gaps of the segment profile of the contact parts of the spring are filled with antifriction grease at that, at the end of the second part of the spring, a sealing collar is installed to prevent lubricant leakage, and the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross-section with closed with carbon edges, covers a tube of damping material, for example polyurethane, gaps in the first part of a coil spring made with coils of rectangular cross section, which is covered by a tube of damping material, are filled with crumbs of friction material, gaps in the first part of a coil spring made with coils of rectangular cross section , which covers a tube of damping material, filled with crumbs of friction material made from a composition comprising the following components in their ratio, in 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

characterized in that the 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, are filled with crumbs of sintered friction material based on copper, made of a composition comprising the following components in their ratio, in 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.