RU2657154C1 - Vibration isolation platform for high-sensitive equipment and sources of vibrations - Google Patents
Vibration isolation platform for high-sensitive equipment and sources of vibrations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657154C1 RU2657154C1 RU2017127503A RU2017127503A RU2657154C1 RU 2657154 C1 RU2657154 C1 RU 2657154C1 RU 2017127503 A RU2017127503 A RU 2017127503A RU 2017127503 A RU2017127503 A RU 2017127503A RU 2657154 C1 RU2657154 C1 RU 2657154C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elastic
- vibration isolation
- dampers
- isolation platform
- base
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
- F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
- F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Предлагаемое изобретение относится к области технических решений, применяющихся в лабораторных, научных и промышленных условиях для устранения воздействия толчков и разночастотных колебаний на различное чувствительное к вибрациям оборудование, а также для изоляции источников разночастотных колебаний и устранения воздействия толчков, создаваемых различным оборудованием на собственные части, детали и окружающую среду.The present invention relates to the field of technical solutions used in laboratory, scientific and industrial conditions to eliminate the effects of shocks and vibrations on different vibration-sensitive equipment, as well as to isolate sources of different frequencies and to eliminate the effects of shocks created by various equipment on their own parts, details and the environment.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время наблюдается тенденция повсеместного увеличения использования высокоточных и высокочувствительных приборов и систем в различных областях науки и промышленности. В связи с постоянным и повсеместным присутствием источников толчков и разночастотных колебаний (работающие люди, техника, здания и установленные в них системы, транспорт и т.д.) существует потребность в разработке надежного, эффективного и не требующего дорогостоящего обслуживания устройства, предназначенного эффективно изолировать высокочувствительные и высокоточные приборы от неблагоприятного воздействия толчков и вибраций.Currently, there is a trend of widespread use of high-precision and highly sensitive instruments and systems in various fields of science and industry. Due to the constant and ubiquitous presence of shock and frequency oscillation sources (working people, equipment, buildings and the systems installed in them, transport, etc.), there is a need to develop a reliable, efficient and low-cost device designed to effectively isolate highly sensitive and high-precision instruments from the adverse effects of shocks and vibrations.
Известно множество технических решений, предназначенных для решения данной задачи, в частности массивные фундаменты, различные по габаритам пружины с дополнительными эластичными элементами и др. Подавляющее большинство таких устройств компенсируют вес установленных на них приборов, лишь частично изолируя их от опорных поверхностей и обладая собственными резонансными частотами, не воздействуют эффективно на вибрации, особенно в горизонтальной плоскости.There are many technical solutions designed to solve this problem, in particular massive foundations, springs of various sizes with additional elastic elements, etc. The vast majority of such devices compensate for the weight of the devices installed on them, only partially isolating them from the supporting surfaces and having their own resonant frequencies , do not act effectively on vibration, especially in the horizontal plane.
Из уровня техники известны антивибрационные столы серии SMART, производимые компанией Newport (см. https://www.newport.com/c/optical-tables-%26-isolation-systems [1]).SMART series anti-vibration tables manufactured by Newport are known in the art (see https://www.newport.com/c/optical-tables-%26-isolation-systems [1]).
Известные антивибрационные столы предназначены для установки и работы на них высокочувствительной оптической техники.Known anti-vibration tables are designed for installation and operation of highly sensitive optical equipment on them.
Антивибрационные столы состоят из столешницы и основной виброопоры в виде отдельно стоящих ножек, либо ножек, соединенных между собой царгами. Каждая из ножек снабжена антивибрационным агрегатом, в составе которого имеются элементы пассивной и активной виброзащиты.Anti-vibration tables consist of countertops and the main vibration mounts in the form of free-standing legs, or legs connected to each other by the drawer. Each of the legs is equipped with an anti-vibration unit, which includes elements of passive and active vibration protection.
Конструкции технических решений, известных из источника [1], имеют несколько характерных особенностей, а именно:Designs of technical solutions known from the source [1] have several characteristic features, namely:
- контакт столешницы и ножки является преимущественно точечным;- the contact of the tabletop and legs is mainly point;
- активная виброзащита представляет достаточно сложную последовательность взаимосвязанных между собой компонентов (датчики - проводники сигналов - процессоры обработки поступающих сигналов - проводники исполнительных сигналов - исполнительные устройства, такие как двигатели, компрессоры клапаны, дополнительные устройства, - движители, такие как толкатели, пневмоподушки);- active vibration protection is a rather complicated sequence of interconnected components (sensors - signal conductors - processors for processing incoming signals - conductors of executive signals - actuators, such as motors, compressor valves, additional devices, - propulsors, such as pushers, air bags);
- пассивные элементы, выполненные из эластичных материалов (резина, силикон), эффективно работают только в вертикальном направлении, тогда как в горизонтальной плоскости работают нестабильно и имеют в сочетании с приложенной статической нагрузкой собственные резонансные частоты, имеющие широкий диапазон вибраций.- passive elements made of elastic materials (rubber, silicone) work effectively only in the vertical direction, while in the horizontal plane they are unstable and have their own resonant frequencies in combination with the applied static load, which have a wide range of vibrations.
Основываясь на указанной выше информации, характеризующей известные антивибрационные столы, в том числе их особенности, возможно сформулировать их следующие ограничения и недостатки при монтаже и эксплуатации:Based on the above information characterizing known anti-vibration tables, including their features, it is possible to formulate their following limitations and disadvantages during installation and operation:
- повышенная требовательность к монтажу антивибрационного стола, поскольку малейшая неравномерность нагрузки на опорные ножки отрицательно влияет на работу как самой системы, так и установленной на ней аппаратуры;- increased demands on the installation of an anti-vibration table, since the slightest uneven load on the support legs adversely affects the operation of the system itself and the equipment installed on it;
- требуется подключение к электросети;- requires connection to the mains;
- необходима прокладка и обслуживание дополнительных коммуникаций (кабели, пневмомагистраль), поскольку такие узлы и агрегаты виброзащиты, как электродвигатели, компрессоры, контроллеры и клапаны являются непосредственными источниками шума и вибрации.- laying and maintenance of additional communications (cables, pneumatic line) is necessary, since such vibration protection components and assemblies as electric motors, compressors, controllers and valves are direct sources of noise and vibration.
Таким образом, монтаж известного антивибрационного стола [1] сопряжен с повышенной тщательностью его неподвижной и ровной установки и со сборкой большого количества необходимого для работы дополнительного оборудования, что, в свою очередь ,ограничивает область его эффективного применения.Thus, the installation of the well-known anti-vibration table [1] is associated with increased thoroughness of its fixed and even installation and with the assembly of a large amount of additional equipment necessary for operation, which, in turn, limits the scope of its effective use.
Из уровня техники известна активная виброизолирующая система, относящаяся к прецизионному машиностроению, согласно RU 2611691 (кл. F16F 15/03, публ. 28.02.2017 [2]).The prior art active vibration-isolating system related to precision engineering, according to RU 2611691 (CL F16F 15/03, publ. 02.28.2017 [2]).
Данная активная виброизолирующая система [2] может быть использована в технологическом и исследовательском оборудовании, а именно в сканирующих зондовых и оптических микроскопах, установках ионной, электронной, рентгеновской и оптической литографии, координатно-измерительных машинах, лазерных системах и др.This active vibration-isolating system [2] can be used in technological and research equipment, namely, in scanning probe and optical microscopes, ion, electronic, X-ray and optical lithography installations, coordinate measuring machines, laser systems, etc.
Известная виброизолирующая система выполнена в виде платформы на основе эластомера и содержит подвижную и неподвижную плиты с расположенными между ними четырьмя активными демпферами и четырьмя узлами упругой подвески. Каждый узел упругой подвески содержит шарнир, который может быть выполнен упругим, например в виде плоской пружины.The known vibration-isolating system is made in the form of a platform based on an elastomer and contains a movable and fixed plate with four active dampers located between them and four nodes of the elastic suspension. Each elastic suspension assembly includes a hinge that can be made elastic, for example in the form of a flat spring.
При этом упомянутые четыре активных демпфера выполнены на основе магнитореологического эластомера, а упомянутые четыре узла упругой подвески выполнены на основе системы с квазинулевой жесткостью.Moreover, the four active dampers mentioned are made on the basis of a magnetorheological elastomer, and the four elastic suspension assemblies are made on the basis of a system with quasi-zero stiffness.
Известное техническое решение [2] обеспечивает устойчивую изоляцию и демпфирование, создавая активную и пассивную многокоординатную виброизоляцию.The known technical solution [2] provides stable insulation and damping, creating active and passive multi-axis vibration isolation.
Недостатками известного технического решения [2] можно считать следующие:The disadvantages of the known technical solutions [2] can be considered as follows:
- необходимость подключения виброизолирующей системы к электросети, что ограничивает выбор места монтажа и ее последующего функционирования, при этом повышается стоимость эксплуатации и технического обслуживания, обусловленного необходимостью проверки функциональности электрических элементов и их починки или замены в случае поломки;- the need to connect a vibration-isolating system to the mains, which limits the choice of the installation site and its subsequent operation, while increasing the cost of operation and maintenance, due to the need to check the functionality of electrical elements and repair or replace in case of breakdown;
- поскольку электрические характеристики электромагнитных катушек активных демпферов различны, перед началом эксплуатации осуществляется подбор величины силы тока, подаваемого на электромагнитную катушку каждого из четырех демпферов, что, в свою очередь, увеличивает время запуска системы и обязывает осуществлять контроль включения и непосредственной эксплуатации системы квалифицированными специалистами;- since the electrical characteristics of the electromagnetic coils of active dampers are different, before starting operation, the magnitude of the current supplied to the electromagnetic coil of each of the four dampers is selected, which, in turn, increases the start-up time of the system and makes it necessary to control the inclusion and direct operation of the system by qualified specialists;
- подвижная платформа для размещения оборудования установлена на конических опорах, создающих с ней точечный контакт, не обеспечивающий необходимую для проведения корректных измерений жесткость платформы, предотвращающей ее возможный изгиб при нахождении на ней крупногабаритного тяжелого оборудования, что, в свою очередь, ограничивает функциональные возможности вариантов использования системы.- a movable platform for placing equipment is installed on conical supports, creating point contact with it, which does not provide the rigidity of the platform necessary for conducting correct measurements, preventing its possible bending when large-sized heavy equipment is on it, which, in turn, limits the functionality of the use cases system.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является амортизационная платформа согласно RU 2481505 (кл. F16F 7/14, публ. 10.05.2013 [3]).The closest analogue of the invention is a depreciation platform according to RU 2481505 (class F16F 7/14, publ. 05/10/2013 [3]).
Данное техническое решение [3] относится к области защиты объектов различного назначения от воздействия динамических нагрузок и может быть успешно применено в любой области техники с учетом конструктивных особенностей виброизолируемых объектов.This technical solution [3] relates to the field of protection of objects for various purposes from the effects of dynamic loads and can be successfully applied in any field of technology, taking into account the design features of vibration-insulated objects.
Известная амортизационная платформа [3] содержит основание и опорную поверхность, между которыми установлены упругие элементы.Known cushioning platform [3] contains a base and a supporting surface, between which elastic elements are installed.
Сущность технического решения [3] заключается в том, что опорная поверхность платформы выполнена в форме рамы, повторяющей форму основания, а в качестве упругих элементов использованы тросовые амортизаторы с элементами крепления, установленные в посадочных местах между боковыми поверхностями основания и рамы.The essence of the technical solution [3] lies in the fact that the supporting surface of the platform is made in the form of a frame that repeats the shape of the base, and cable shock absorbers with fasteners installed in the seats between the side surfaces of the base and frame are used as elastic elements.
Известному техническому решению [3] присущи определенные недостатки, а именно:The well-known technical solution [3] has certain disadvantages, namely:
- низкий уровень надежности, поскольку тросовые амортизаторы установлены в открытых (легкодоступных) посадочных местах, в которые возможно попадание посторонних предметов, например, при транспортировке, которые способны заблокировать работу платформы;- a low level of reliability, since the cable shock absorbers are installed in open (easily accessible) seats, in which foreign objects can get in, for example, during transportation, which can block the platform;
- недолговременный ресурс эксплуатации, поскольку амортизаторы представляют собой многоэлементную конструкцию, основным элементом которой является упругий элемент в виде спирали, в сущности являющийся пружиной сжатия, эксплуатационные характеристики которой по истечении времени могут ухудшиться;- short-term service life, since the shock absorbers are a multi-element design, the main element of which is an elastic element in the form of a spiral, which in essence is a compression spring, the operational characteristics of which may deteriorate over time;
- крайне низкие эксплуатационные возможности, поскольку в случае действия пиковых ударных нагрузок приборная рама соприкасается с корпусом основания как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, создавая тем самым нежелательные дополнительные колебания;- extremely low operational capabilities, because in the case of peak shock loads, the instrument frame is in contact with the base body in both horizontal and vertical directions, thereby creating undesirable additional vibrations;
- весьма ограниченная узкоспециализированная область применения, поскольку конструкция приборной рамы не подразумевает наличие поверхности для установки высокоточного и высокочувствительного оборудования, которому необходима плоская опора (микроскопы, лазеры, микроманипуляторы, телескопы и др.).- a very limited highly specialized field of application, since the design of the instrument frame does not imply the presence of a surface for installing high-precision and highly sensitive equipment that needs flat support (microscopes, lasers, micromanipulators, telescopes, etc.).
Таким образом, техническое решение [3] имеет узконаправленную область применения, невысокие технико-эксплуатационные характеристики, а также не способно обеспечивать эффективную вибрационную защиту объекта от повышенных динамических нагрузок по всем трем взаимно перпендикулярным направлениям (координатные оси x, y, z).Thus, the technical solution [3] has a narrow field of application, low technical and operational characteristics, and is also not able to provide effective vibration protection of the object from increased dynamic loads in all three mutually perpendicular directions (coordinate axes x, y, z).
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей (технической проблемой) предлагаемого изобретения является создание универсальной, не требующей подключения к электросети виброизоляционной платформы для высокоточных и высокочувствительных приборов, обладающей высокими технико-эксплуатационными показателями.The objective (technical problem) of the present invention is the creation of a universal vibration-insulating platform that does not require a connection to the power grid for high-precision and highly sensitive devices with high technical and operational indicators.
Технический результат предлагаемого изобретения, который объективно проявляется в ходе его эксплуатации, заключается в снижении воздействия толчков и вибраций во всех плоскостях, которые исходят как со стороны установочных участков, воздействуя на чувствительное и высокоточное оборудование, так и со стороны источников толчков и вибраций, воздействующих на сопряженные опорные участки и окружающую среду.The technical result of the invention, which is objectively manifested during its operation, is to reduce the effects of shocks and vibrations in all planes, which come from the installation sites, acting on sensitive and high-precision equipment, and from the sources of shocks and vibrations affecting conjugate reference sites and the environment.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что виброизоляционная платформа для размещения высокоточного и/или высокочувствительного оборудования содержит основание и панель с опорной поверхностью, связанные между собой посредством упругих элементов, при этом упругие элементы образуют последовательно расположенные с определенным (заданным) интервалом по периметру конструкции звенья, каждое из которых выполнено в виде по меньшей мере трех упруго-диссипативных демпферов, шарнирно установленных одним концом на основании, а другим концом - на панели с опорной поверхностью, причем два крайних демпфера ориентированы наклонно, а центральный - вертикально.The specified technical result is achieved due to the fact that the vibration isolation platform for accommodating high-precision and / or highly sensitive equipment contains a base and a panel with a supporting surface, interconnected by means of elastic elements, while the elastic elements form successively arranged with a certain (predetermined) interval along the perimeter of the structure , each of which is made in the form of at least three elastic-dissipative dampers pivotally mounted at one end on the bases SRI, and the other end - on the panel with the support surface, wherein the two outer damper are oriented obliquely and a central - vertically.
Является предпочтительным, если опорная поверхность панели выполнена из магнитной или немагнитной нержавеющей стали.It is preferred if the supporting surface of the panel is made of magnetic or non-magnetic stainless steel.
В одном из частных вариантов исполнения изобретения в опорной поверхности панели выполнены резьбовые отверстия для крепления высокоточного и высокочувствительного оборудования.In one particular embodiment of the invention, threaded holes are made in the supporting surface of the panel for fastening high-precision and highly sensitive equipment.
Еще в одном частном варианте исполнения изобретения основание виброизоляционной платформы снабжено поддерживающими стойками.In yet another particular embodiment of the invention, the base of the vibration isolation platform is provided with support legs.
Является наиболее предпочтительным, если демпферы звеньев выполнены в виде газо-масляных амортизаторов с заданными параметрами упругости и диссипации.It is most preferable if the link dampers are made in the form of gas-oil shock absorbers with specified parameters of elasticity and dissipation.
Предпочтительно, если крайние демпферы звеньев взаимно обращены друг к другу равнозначными концами и расположены под углом 10-15° относительно плоскости основания.Preferably, if the end dampers of the links are mutually facing each other with equivalent ends and are located at an angle of 10-15 ° relative to the plane of the base.
Также предпочтительно, если центральные демпферы звеньев расположены в плоскости, проходящей через центры симметрии поддерживающих стоек.It is also preferred that the center link dampers are located in a plane passing through the centers of symmetry of the support legs.
Расположенные по периметру конструкции звенья, выполненные в виде трех упруго-диссипативных демпферов, установленных на виброизоляционной платформе, являются важными существенными компонентами предлагаемого изобретения. Каждый упруго-диссипативный демпфер установлен шарнирно, причем одним концом на основании, а другим концом - на панели с опорной поверхностью виброизоляционной платформы.The units located along the perimeter of the structure, made in the form of three elastic-dissipative dampers mounted on a vibration-isolating platform, are important essential components of the invention. Each elastic-dissipative damper is pivotally mounted, with one end on the base and the other end on the panel with the supporting surface of the vibration isolation platform.
Наклонная ориентация двух крайних демпферов и вертикальная центрального демпфера каждого звена, установленного по периметру конструкции, обеспечивает эффективную изоляцию толчков и разночастотных колебаний во всех плоскостях, а особенно эффективно в горизонтальной плоскости.The inclined orientation of the two extreme dampers and the vertical central damper of each link installed along the perimeter of the structure provides effective isolation of shocks and different-frequency vibrations in all planes, and is especially effective in the horizontal plane.
Упруго-диссипативные демпферы каждого из звеньев представляют собой амортизаторы с установленными (оптимально подобранными) характеристиками упругости и диссипации, обеспечивающими эффективное подавление толчков и виброподавление, проявляющееся особенно в горизонтальной плоскости.The elastic-dissipative dampers of each link are shock absorbers with established (optimally selected) elasticity and dissipation characteristics, which provide effective shock suppression and vibration suppression, which manifests itself especially in the horizontal plane.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения крайние демпферы звеньев взаимно обращены друг к другу равнозначными концами и расположены под углом 10-15° относительно плоскости основания, что обеспечивает максимальный эффект от работы виброизоляционной платформы, который определен опытно-экспериментальным путем.In a preferred embodiment of the invention, the end dampers of the links are mutually facing each other with equal ends and are located at an angle of 10-15 ° relative to the plane of the base, which provides the maximum effect from the vibration isolation platform, which is determined experimentally.
В зависимости от назначения и условий эксплуатации предлагаемого изобретения крайние и центральный упруго-диссипативные демпферы могут быть использованы с различными характеристиками упругости и диссипации, различных типоразмеров и габаритов, различного конструктивного исполнения, различного конструктивного варианта крепления к шарнирам, а также с различными степенями устойчивости к воздействию окружающей среды (температура, рабочие нагрузки, различные погодные условия и иные факторы, которые могут повлиять на работу системы).Depending on the purpose and operating conditions of the invention, the extreme and central elastic-dissipative dampers can be used with different characteristics of elasticity and dissipation, various sizes and dimensions, various designs, various design options for fastening to joints, as well as with different degrees of resistance to impact environment (temperature, workloads, various weather conditions and other factors that may affect the operation of the system).
Шарнирные элементы, к которым крепятся упруго-диссипативные демпферы, устанавливаются на основание и панель с опорной поверхностью, тем самым обеспечивая подвижность центрального демпфера в вертикальной плоскости и изменение угла наклона крайних демпферов.The hinge elements to which the elastic-dissipative dampers are attached are mounted on the base and panel with a supporting surface, thereby ensuring the mobility of the central damper in the vertical plane and changing the angle of inclination of the extreme dampers.
Указанные признаки предлагаемой виброизоляционной платформы для высокоточного и высокочувствительного оборудования образуют совокупность существенных признаков, необходимых и достаточных для решения указанной технической проблемы и достижения технического результата, заключающегося в снижении воздействия толчков и вибраций во всех плоскостях, которые исходят как со стороны установочных участков, воздействуя на чувствительное и высокоточное оборудование, так и со стороны источников толчков и вибраций, воздействующих на сопряженные опорные участки и окружающую среду.The indicated features of the proposed vibration isolation platform for high-precision and highly sensitive equipment form a set of essential features necessary and sufficient to solve the technical problem and achieve a technical result, which consists in reducing the impact of shocks and vibrations in all planes that emanate from the installation sites, acting on the sensitive and high-precision equipment, and from the sources of shocks and vibrations acting on the s support portions and the environment.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлено схематическое изображение предлагаемого изобретения в проекции, вид снизу.In FIG. 1 is a schematic view of the invention in projection, bottom view.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение предлагаемого изобретения в проекции, вид сбоку.In FIG. 2 shows a schematic representation of the invention in projection, side view.
На фиг. 3 представлено схематическое изображение варианта предлагаемого изобретения с поддерживающими стойками, вид сбоку.In FIG. 3 is a schematic view of a variant of the invention with supporting racks, side view.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядным образом демонстрирует достижение указанной совокупностью существенных признаков технического результата, который решает поставленную перед изобретением задачу (техническую проблему).The invention is illustrated by a specific example of implementation, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the achievement of the specified set of essential features of a technical result that solves the problem posed by the invention (technical problem).
На представленных фиг. 1-3 изображены следующие элементы предлагаемой виброизоляционной платформы:In the FIGS. 1-3 shows the following elements of the proposed vibration isolation platform:
1 - панель;1 - panel;
2 - основание;2 - base;
3 - наклонные упруго-диссипативные демпферы;3 - inclined elastic-dissipative dampers;
4 - вертикальные упруго-диссипативные демпферы;4 - vertical elastic-dissipative dampers;
5 - шарниры панели;5 - panel hinges;
6 - шарниры основания;6 - hinges of the base;
7 - поддерживающие стойки;7 - supporting racks;
8 - установочная поверхность;8 - mounting surface;
9 - последовательно расположенные звенья;9 - sequentially located links;
10 - опорная поверхность панели 1.10 - supporting surface of the
На упомянутых фиг. 1-3 представлен вариант исполнения изобретения, включающий четыре звена 9, центральные участки которых размещены преимущественно в угловых зонах виброизоляционной платформы, однако для специалиста будет понятно, что количество звеньев 9 может быть увеличено, например дополнительные звенья 9 могут быть размещены по длинной стороне панели 1 между уже показанными на фиг. 1-3 звеньями.In the aforementioned FIGS. 1-3, an embodiment of the invention is presented, including four
Виброизоляционная платформа для размещения высокоточного и высокочувствительного оборудования содержит основание 2 и панель 1, содержащую опорную поверхность 10.Vibration isolation platform for placing high-precision and highly sensitive equipment contains a
Основание 2 и панель 1 связаны между собой посредством упругих элементов.The
Указанные упругие элементы образуют последовательно расположенные с определенным интервалом по периметру конструкции звенья 9. Каждое из звеньев 9 выполнено в виде трех упруго-диссипативных демпферов, причем два крайних упруго-диссипативных демпфера 3 ориентированы наклонно, а центральный упруго-диссипативный демпфер 4 ориентирован вертикально.These elastic elements form sequentially arranged at a certain interval along the perimeter of the structure of the
Упруго-диссипативные демпферы 3 и 4 установлены одним своим концом на основании 2 при помощи шарнира 6, а другим своим концом - на панели 1 при помощи шарнира 5.The elastic-
Упруго-диссипативные демпферы 3 и 4 последовательно расположенных звеньев 9 выполнены в виде газо-масляных амортизаторов с индивидуально заданными (определенными) параметрами упругости и диссипации, которые подбираются в зависимости от параметров платформы и условий ее эксплуатации.Elastic-
Интервал расположения и количество звеньев 9, располагаемых по периметру конструкции, подбираются экспериментальным путем с учетом получения наилучших режимов работы виброизоляционной платформы и возможностью стабильного достижения указанного технического результата.The location interval and the number of
Крайние упруго-диссипативные демпферы 3 каждого звена 9 обращены друг к другу равнозначными (одинаковыми) концами и расположены под углом 10-15° относительно плоскости основания 2, а центральный упруго-диссипативный демпфер 4 каждого звена 9 расположен в плоскости, проходящей через центры симметрии поддерживающих стоек 7, что обеспечивает максимальный эффект от работы виброизоляционной платформы, который заранее определен опытно-экспериментальным путем.The extreme elastic-
В зависимости от режима и условий эксплуатации виброизоляционной платформы ее конструкция может быть различной: в виде монолитной или составной плиты, в виде рамной конструкции с использованием различных материалов и др.Depending on the mode and operating conditions of the vibration isolation platform, its design may be different: in the form of a monolithic or composite plate, in the form of a frame structure using various materials, etc.
Если на опорной поверхности 10 панели 1 размещают оборудование, создающее вибрации, то предпочтительно использовать рамную конструкцию и крепить оборудование с помощью соответствующих резьбовых отверстий.If vibration generating equipment is placed on the supporting
Опорная поверхность 10 панели 1, как правило, изготавливается из нержавеющей стали, предпочтительно магнитной.The supporting
Последовательно расположенные звенья 9 могут быть как сборными, так и монолитными, а их компоненты могут быть изготовлены из черных или цветных металлов, пластиков и других материалов в зависимости от требуемых условий. Кроме того, упруго-диссипативные демпферы 3 и 4, входящие в состав звеньев 9, могут выполняться с различными характеристиками упругости и диссипации, различных типоразмеров и габаритов, а также различного конструкционного исполнения, различной степени устойчивости к воздействию окружающей среды (температура, рабочая нагрузка, агрессивные факторы).Consistently located
Основание 2 может быть сборным или монолитным и быть изготовлено из металла, пластика, камня, бетона или других материалов.
Предлагаемая виброизоляционная платформа для размещения высокоточного и высокочувствительного оборудования работает следующим образом.The proposed vibration isolation platform for placement of high-precision and highly sensitive equipment operates as follows.
На опорную поверхность 10 панели 1 посредством резьбовых отверстий устанавливают высокочувствительное оборудование.Highly sensitive equipment is installed on the supporting
Возникающие силы вибрации передаются от установочной поверхности 8 на основание 2 виброизоляционной платформы и соответственно на шарнирно соединенные с ним упруго-диссипативные демпферы 3 и 4, которые образуют последовательно расположенные с определенным количеством и интервалом звенья 9, каждое из которых состоит из трех упомянутых шарнирно установленных упруго-диссипативных демпферов 3 и 4, а именно двух крайних демпферов 3, ориентированных наклонно, и одного центрального демпфера 4, ориентированного вертикально.The resulting vibration forces are transmitted from the mounting
Вертикально ориентированный демпфер 4 и крайние наклонно ориентированные демпферы 3 каждого звена 9 находятся в серединном положении, т.е. имеют запас хода плунжера назад и вперед вдоль собственной оси. При воздействии внешней силы (Fвибр) в противоположном направлении начинает работать сила упругости (Fупр) и сила диссипации (Fдисс). При этом энергия вибрации поглощается диссипативной средой, и в потенциальную энергию упругости переходит не более 2% энергии вибрации (в зависимости от свойств диссипативной среды).The vertically oriented damper 4 and the extreme obliquely oriented
При обратном движении плунжера упруго-диссипативных демпферов 3 и 4 каждого звена 9 кинетическая энергия также поглощается диссипативной средой до 2%.With the reverse movement of the plunger of elastic-
За один цикл колебания кинетическая энергия вибраций уменьшается в 104/4, т.е. не менее чем в 2,5×103.For one cycle of vibration oscillations kinetic energy is reduced by 10 4/4, i.e., not less than 2.5 × 10 3 .
Шарниры 5 и 6 упруго-диссипативных демпферов 3 и 4 каждого звена 9, установленные соответственно на панели 1 и основании 2 виброизоляционной платформы, обеспечивают подвижность центрального упруго-диссипативного демпфера 4 в вертикальной плоскости и изменение угла наклона крайних упруго-диссипативных демпферов 3.The
Таким образом, выполнение двух крайних демпферов 3 наклонными, а центрального демпфера 4 - вертикальным, каждого из звеньев 9, установленных по всему периметру конструкции, обеспечивает эффективную изоляцию толчков и разночастотных колебаний во всех плоскостях, а особенно эффективно в горизонтальной плоскости.Thus, the execution of the two
Кроме того, размещенные противоположно направленными во взаимно перпендикулярных плоскостях упруго-диссипативные демпферы 3 каждого звена 9 лишают всю систему такого эффекта, как «собственная резонансная чистота» во всех плоскостях.In addition, placed in opposite directions in mutually perpendicular planes, the elastic-
Данное изобретение найдет широкое применение во многих сферах деятельности, связанных с лабораторными исследованиями, системами контроля, метрологией, конструированием и производством высокоточных приборов и механизмов и др.This invention will find wide application in many fields of activity related to laboratory research, control systems, metrology, design and manufacture of high-precision instruments and mechanisms, etc.
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127503A RU2657154C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Vibration isolation platform for high-sensitive equipment and sources of vibrations |
| PCT/RU2018/000343 WO2019027349A1 (en) | 2017-08-01 | 2018-05-28 | Vibration isolation platform for high-sensitivity equipment and vibration sources |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127503A RU2657154C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Vibration isolation platform for high-sensitive equipment and sources of vibrations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657154C1 true RU2657154C1 (en) | 2018-06-08 |
Family
ID=62560359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127503A RU2657154C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Vibration isolation platform for high-sensitive equipment and sources of vibrations |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657154C1 (en) |
| WO (1) | WO2019027349A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702472C1 (en) * | 2018-08-08 | 2019-10-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Vibration-absorbing base |
| RU193081U1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-10-14 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") | Anti-vibration system |
| RU2734126C1 (en) * | 2020-03-25 | 2020-10-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая компания "Механика"" | Vibration-isolating transport platform |
| RU209692U1 (en) * | 2021-12-11 | 2022-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" | Laboratory stand for precision measurements of displacements of structural elements of buildings and structures from external dynamic influences |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110530508A (en) * | 2019-09-03 | 2019-12-03 | 吉林大学 | A kind of method and system detecting micro-vibration sensing device performance |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2481505C2 (en) * | 2011-07-08 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Damping platform |
| CN105257778A (en) * | 2015-11-23 | 2016-01-20 | 上海理工大学 | Multi-degree-of-freedom low-frequency vibration-isolation gasket |
| CN105972394A (en) * | 2016-07-12 | 2016-09-28 | 安徽工程大学 | Quasi-zero-rigidity vibration isolation platform |
| RU2611691C1 (en) * | 2015-11-18 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Active antivibration platform based on magnetorheological elastomers |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017127503A patent/RU2657154C1/en active
-
2018
- 2018-05-28 WO PCT/RU2018/000343 patent/WO2019027349A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2481505C2 (en) * | 2011-07-08 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Damping platform |
| RU2611691C1 (en) * | 2015-11-18 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Active antivibration platform based on magnetorheological elastomers |
| CN105257778A (en) * | 2015-11-23 | 2016-01-20 | 上海理工大学 | Multi-degree-of-freedom low-frequency vibration-isolation gasket |
| CN105972394A (en) * | 2016-07-12 | 2016-09-28 | 安徽工程大学 | Quasi-zero-rigidity vibration isolation platform |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702472C1 (en) * | 2018-08-08 | 2019-10-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Vibration-absorbing base |
| RU193081U1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-10-14 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") | Anti-vibration system |
| RU2734126C1 (en) * | 2020-03-25 | 2020-10-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая компания "Механика"" | Vibration-isolating transport platform |
| RU209692U1 (en) * | 2021-12-11 | 2022-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" | Laboratory stand for precision measurements of displacements of structural elements of buildings and structures from external dynamic influences |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019027349A1 (en) | 2019-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2657154C1 (en) | Vibration isolation platform for high-sensitive equipment and sources of vibrations | |
| Zhou et al. | A novel quasi-zero-stiffness strut and its applications in six-degree-of-freedom vibration isolation platform | |
| US4565039A (en) | Floor structure for reducing vibration | |
| Yan et al. | Bio-inspired polygonal skeleton structure for vibration isolation: Design, modelling, and experiment | |
| US20070051576A1 (en) | Dynamic vibration absorber and dynamic vibration absorbing device using the same | |
| KR101518810B1 (en) | Switch gear having a earthquake resistant device | |
| KR101347891B1 (en) | Switchgear panel earthquake-proof equipment | |
| EP3500077B1 (en) | Low down seismic shock rack design | |
| KR101879354B1 (en) | Shock absorber device for earthquake | |
| KR101960160B1 (en) | Vibration isolation viscoelastic module for earthquake reduction | |
| RU2279584C1 (en) | Rubber vibration isolator for equipment | |
| KR20110108913A (en) | 2-directional tuned mass damper for earthquake response reduction of electric cabinet | |
| CN108240415B (en) | Large-load high-damping vibration absorber of composite bending beam/plate negative-stiffness dynamic vibration absorber | |
| KR102321758B1 (en) | Vibration absorber for distribution board | |
| JP2019531449A (en) | Horizontal motion vibration isolator | |
| KR102077294B1 (en) | Vibration isolator for power converter having function reducing omnidirectional vibration | |
| JPH0552237A (en) | Vibration controling device | |
| KR102217095B1 (en) | A seismic isolator of power supply | |
| Cao et al. | Research on Quasi-zero Stiffness Vibration Isolation Technology of Distribution Transformer | |
| JP6877720B2 (en) | Vibration damping device for structures | |
| JPH07139589A (en) | Vibration-proof frame | |
| US20220243782A1 (en) | Horizontally arranged six-degree-of-freedom constant-stiffness mechanism | |
| US11549564B2 (en) | Oscillation damper, in particular for a switch cabinet | |
| RU2583404C1 (en) | Kochetov equifrequential package of cushion elements | |
| JP4687092B2 (en) | Dynamic vibration absorber and dynamic vibration absorber using the same |