RU2658219C2

RU2658219C2 - Rubber vibration isolator

Info

Publication number: RU2658219C2
Application number: RU2014108379A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Дмитриевна Ходакова; Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева
Original assignee: Татьяна Дмитриевна Ходакова
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2018-06-19
Also published as: RU2014108379A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to machine building. Vibration isolator comprises body in the form of bushing with opening and collar resting against the elastomeric resilient element upper end, for example rubber. Body bottom part contains rings with collar for connection with elastomer. Elastomer side surface profiles are made hyperbolic in the form of beam of equal resistance, having constant rigidity in the axial and transverse directions. Connected with the elastomer ring has on the outside surface a groove, by which the ring is locked on the support ring by screws. Cover is connected to the support ring by screws via the additional vibration dampening layer. Piston is disposed in the rubber elastic element. Piston is enclosed by the coaxially located bushing rigidly connected with the base. Between the piston lower end and the sleeve bottom the elastic mesh element is located.

EFFECT: enabling increased efficiency of vibration isolation in resonance mode.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования, в том числе приборов и аппаратуры.The invention relates to mechanical engineering and can be used for vibration isolation of technological equipment, including instruments and equipment.

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

Однако нагрузочная способность на резиновые элементы невысока. Известен виброизолятор резиновый [5], содержащий корпус, который выполнен в виде вертикальной стойки с фиксирующими пластинами, один конец которой шарнирно закреплен в нижней пластине, а другой - в верхней пластине, установленной на резиновом упругом элементе, контактирующим с виброизолируемым объектом.However, the load capacity on the rubber elements is low. Known rubber vibration isolator [5], comprising a housing which is made in the form of a vertical rack with fixing plates, one end of which is pivotally mounted in the lower plate, and the other in the upper plate mounted on a rubber elastic element in contact with the vibration-insulated object.

Недостатком такого типа виброизоляторов с опорным стержнем является сравнительно невысокая устойчивость объекта при горизонтально действующих нагрузках, при высокой эффективности в этом же направлении.The disadvantage of this type of vibration isolators with a support rod is the relatively low stability of the object under horizontally acting loads, with high efficiency in the same direction.

Известен резиновый виброизолятор с маятниковым подвесом [6], содержащий резиновый упругий элемент, взаимодействующий с основанием корпуса и маятниковым подвесом, который выполнен в виде резьбовой шпильки, соединенной одним концом с опорным рычагом для крепления виброизолируемого объекта, а другим - с упорной шайбой и гайкой, а основание корпуса выполнено в виде короба прямоугольного сечения, состоящего из верхней и нижней пластин, скрепленных по трем сторонам боковыми ребрами.Known rubber vibration isolator with a pendulum suspension [6], containing a rubber elastic element interacting with the base of the housing and the pendulum suspension, which is made in the form of a threaded rod connected at one end with a support arm for fastening a vibration-isolating object, and the other with a thrust washer and nut, and the base of the body is made in the form of a box of rectangular cross section, consisting of upper and lower plates, fastened on three sides by side ribs.

Недостатком такого типа виброизоляторов с маятниковым подвесом является их большой габарит по высоте, так как они относятся к категории подвесных виброизолирующих систем, где габаритные размеры по высоте не ограничены, а для опорных систем виброзащиты требуются сравнительно небольшие габариты по высоте.The disadvantage of this type of vibration isolators with a pendulum suspension is their large height dimension, since they belong to the category of suspended vibration isolation systems, where the overall dimensions are not limited in height, and relatively small dimensions in height are required for supporting vibration protection systems.

Известен резиновый виброизолятор [7], содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, корпус выполнен U-образной формы в виде двух оппозитно расположенных боковых фланцев, связанных с основанием, имеющим форму, конгруэнтную форме опорных поверхностей эластомера, состоящего из двух оппозитно расположенных элементов, причем в верхней части поверхности элементов эластомера соединены пластиной с элементом крепления объекта в виде резьбового отверстия, а в нижней - основанием, а боковые фланцы корпуса жестко связаны с одной из боковых поверхностей каждого элемента эластомера.Known rubber vibration isolator [7], comprising a housing and an elastic element of elastomer, the housing is made U-shaped in the form of two opposed side flanges associated with a base having a shape congruent to the shape of the supporting surfaces of an elastomer consisting of two opposed elements, moreover in the upper part of the surface of the elastomer elements are connected by a plate to the object fastening element in the form of a threaded hole, and in the bottom by the base, and the side flanges of the housing are rigidly connected to one of the side rhnostey each elastomer element.

Недостатком такого типа виброизоляторов является их сравнительно невысокая жесткость при нагружении в плоскостях, параллельных его основанию.The disadvantage of this type of vibration isolators is their relatively low rigidity when loaded in planes parallel to its base.

Известен виброизолятор резиновый для технологического оборудования [8], содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде опорных элементов, содержащих шайбы, болты и гайки, расположенные соосно и оппозитно упругому элементу в его верхней и нижней части, и выполнен в виде оболочки из эластомера, состоящей из плоских установочных поверхностей, на которых закреплены опорные элементы, а также цилиндрической поверхности, расположенной в центральном перпендикулярном сечении относительно осей опорных элементов, и конических поверхностей, расположенных между установочными поверхностями и цилиндрической поверхностью, и связанных с ними в единую оболочку.Known rubber vibration isolator for technological equipment [8], comprising a housing and an elastic element made of elastomer interacting with the object, the housing is made in the form of support elements containing washers, bolts and nuts located coaxially and opposite to the elastic element in its upper and lower parts, and made in the form of a shell of elastomer, consisting of flat mounting surfaces on which the supporting elements are fixed, as well as a cylindrical surface located in a central perpendicular section relative to the axes of the supporting elements, and conical surfaces located between the mounting surfaces and the cylindrical surface, and associated with them in a single shell.

Недостатком этого виброизолятора является его сравнительно невысокая жесткость при пространственном нагружении из-за отсутствия дополнительных ребер жесткости в оболочке.The disadvantage of this vibration isolator is its relatively low stiffness during spatial loading due to the lack of additional stiffeners in the shell.

Известен виброизолятор резиновый для технологического оборудования [9], содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде основания, к которому присоединена крышка, а виброизолируемое оборудование устанавливается на втулку с буртиком, упругий элемент из эластомера расположен между внутренней поверхностью крышки и внешней поверхностью втулки, с центральным отверстием и буртиком, причем конический поясок упругого элемента охватывает внешнюю поверхность втулки, а в нижней части упругий элемент имеет выемку конической формы, диаметр нижнего основание которого равен диаметру центрального отверстия в основании, а толщина слоя эластомера над выемкой и под буртиком составляет 10%-20% от высоты упругого элемента.Known rubber vibration isolator for technological equipment [9], comprising a housing and an elastic element of elastomer interacting with the object, the housing is made in the form of a base to which a cover is attached, and the vibration-insulated equipment is mounted on a sleeve with a shoulder, an elastic element of elastomer is located between the inner surface cover and the outer surface of the sleeve, with a Central hole and a collar, and the conical belt of the elastic element covers the outer surface of the sleeve, and rd element has a recess of conical shape, the diameter of the lower base equal to the diameter of the central opening in the base, and the thickness of the elastomer layer over the recess and under the flange is 10% -20% of the height of the elastic member.

Недостатком известного виброизолятора является его сравнительно невысокая жесткость оболочки из эластомера.A disadvantage of the known vibration isolator is its relatively low stiffness of the shell of the elastomer.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ №2302566 [10] (прототип), содержащий корпус и упругий элемент из эластомера, взаимодействующий с объектом, корпус выполнен в виде втулки, опирающейся на верхний торец упругого элемента, и кольца, связывающего посредством периферийной выточки корпус с основанием, а профиль боковых поверхностей эластомера выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях.The closest technical solution to the claimed object is a vibration isolator according to RF patent No. 2302566 [10] (prototype), comprising a housing and an elastic element of elastomer interacting with the object, the housing is made in the form of a sleeve resting on the upper end face of the elastic element, and a ring connecting by means of a peripheral undercut, the body with the base, and the profile of the lateral surfaces of the elastomer is made hyperbolic in the form of a bar of equal resistance having constant stiffness in the axial and transverse directions.

Недостатком прототипа устройства является недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.The disadvantage of the prototype device is the lack of efficiency at resonance due to the lack of damping.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.The technical result is an increase in the efficiency of vibration isolation in a resonant mode.

Это достигается тем, что в резиновом виброизоляторе, содержащем корпус, выполненный в виде втулки с отверстием, опирающейся на верхний торец упругого элемента из эластомера, например резины, при этом на втулке выполнен буртик для связи с эластомером, а нижняя часть корпуса состоит из кольца с буртиком для связи с эластомером, причем профили боковых поверхностей - внутренней полости и наружной оболочки из эластомера - выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, а кольцо, связанное с эластомером, имеет на внешней поверхности проточку, посредством которой оно фиксируется на опорном кольце винтами, а для крепления верхней части виброизолятора к нижней служит опорное кольцо, нижняя часть виброизолятора содержит основание и крышку, между которыми расположен упругий элемент из резины, а крышка соединена винтами с верхней частью через дополнительный вибродемпфирующий слой, при этом в упругом элементе из резины размещен элемент «сухого трения», выполненный в виде поршня, соединенного с крышкой и охватываемого соосно расположенной гильзой, жестко соединенной с основанием, а между нижним торцом поршня и днищем гильзы расположен сетчатый упругий элемент.This is achieved by the fact that in a rubber vibration absorber comprising a housing made in the form of a sleeve with an opening resting on the upper end face of an elastic element made of elastomer, for example rubber, while a collar is made on the sleeve for communication with the elastomer, and the lower part of the housing consists of a ring with shoulder for communication with the elastomer, and the profiles of the side surfaces — the inner cavity and the outer shell of the elastomer — are made hyperbolic in the form of a bar of equal resistance having constant stiffness in the axial and transverse directions and the ring associated with the elastomer has a groove on the outer surface through which it is fixed on the support ring with screws, and for supporting the upper part of the vibration isolator to the lower one, the support ring is used, the lower part of the vibration isolator contains a base and a cover, between which there is an elastic element made of rubber, and the cover is connected by screws to the upper part through an additional vibration damping layer, while in the elastic element of rubber there is an element of "dry friction" made in the form of a piston connected to the cover and covered by a coaxially located sleeve rigidly connected to the base, and between the lower end of the piston and the bottom of the sleeve is a mesh elastic element.

На чертеже представлен фронтальный разрез резинового виброизолятора.The drawing shows a frontal section of a rubber vibration isolator.

Резиновый виброизолятор содержит корпус, выполненный в виде втулки 1 с отверстием 2, опирающийся на верхний торец упругого элемента 4 из эластомера, например резины. На втулке 1 выполнен буртик 3 для связи с эластомером 4. Нижняя часть корпуса состоит из кольца 5 с буртиком 6 для связи с эластомером 4. Профили боковых поверхностей: внутренней полости 8 и наружной оболочки 9 из эластомера выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях. Кольцо 5, связанное с эластомером 4, имеет на внешней поверхности проточку, посредством которой оно фиксируется на опорном кольце 7 винтами 18.The rubber vibration isolator comprises a housing made in the form of a sleeve 1 with an opening 2, which is supported by the upper end face of the elastic element 4 from an elastomer, for example rubber. A collar 3 is made on the sleeve 1 for communication with an elastomer 4. The lower part of the housing consists of a ring 5 with a collar 6 for communication with an elastomer 4. The profiles of the side surfaces: the inner cavity 8 and the outer shell 9 of the elastomer are made hyperbolic in the form of a bar of equal resistance having constant stiffness in axial and transverse directions. The ring 5, associated with the elastomer 4, has a groove on the outer surface, through which it is fixed on the support ring 7 with screws 18.

Опорное кольцо 7 предназначено для крепления верхней части виброизолятора из эластомера 4 с нижней частью виброизолятора.The support ring 7 is intended for fastening the upper part of the vibration isolator from elastomer 4 with the lower part of the vibration isolator.

Нижняя часть виброизолятора содержит основание 10 с кольцевым буртиком 11, упругий элемент 13 из эластомера, например полиуретана (или резины), нижней частью опирающийся на основание 10, и фиксируемый буртиком 11, а верхней частью упирающийся в крышку 12, соединенную винтами 19 через дополнительный вибродемпфирующий слой 17 с опорным кольцом 7.The lower part of the vibration isolator contains a base 10 with an annular collar 11, an elastic element 13 of elastomer, for example polyurethane (or rubber), the lower part resting on the base 10, and fixed by the collar 11, and the upper part abutting the cover 12, connected by screws 19 through an additional vibration damping layer 17 with a support ring 7.

Крышка 12 и основание 10 упругого элемента 13 из эластомера соединены между собой элементом «сухого трения», выполненного в виде поршня 14, соединенного с крышкой 12 и охватываемого соосно расположенной гильзой 15, жестко соединенной с основанием 10. Между нижним торцом поршня 14 и днищем гильзы 15 расположен сетчатый упругий элемент 16.The cover 12 and the base 10 of the elastic element 13 made of elastomer are interconnected by a "dry friction" element made in the form of a piston 14, connected to the cover 12 and covered by a coaxially located sleeve 15, rigidly connected to the base 10. Between the lower end of the piston 14 and the bottom of the sleeve 15, a mesh elastic member 16 is located.

Дополнительный вибродемпфирующий слой 17, расположенный между опорным кольцом 7 верхней части виброизолятора и крышкой 12 нижней части виброизолятора, выполнен из иглопробивного материала типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна.An additional vibration-damping layer 17 located between the support ring 7 of the upper part of the vibration isolator and the cover 12 of the lower part of the vibration isolator is made of needle-punched material of the type “Vibrosil” based on silica or aluminoborosilicate fiber.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента 16 находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.The density of the mesh structure of the elastic mesh element 16 is in the optimal range of 1.2 g / cm ³ ... 2.0 g / cm ³ , the material of the wire of the elastic mesh elements is steel grade EI-708, and its diameter is in the optimal range of 0 , 09 mm ... 0.15 mm.

Резиновый виброизолятор работает следующим образом. При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан) упругий элемент 4 из эластомера (резины) воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий или борт летательного аппарата. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей 8 и 9 эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить системе виброзащиты равнопрочность и равночастотность при экономичном расходовании резины (эластомера). Кроме того, динамическая нагрузка передается через упругой элемент 13 из эластомера и дополнительный вибродемпфирующий слой 17 на крышку 12 и упругий элемент 13, который воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. Дополнительное демпфирование в системе виброзащиты осуществляется в элементе «сухого трения», выполненного в виде поршня 14 с гильзой 15, заполненной сетчатым упругим элементом 16, а также в дополнительном вибродемпфирующем слое 17.Rubber vibration isolator operates as follows. With vibrations of the vibration-insulated object (not shown in the drawing), the elastic element 4 of elastomer (rubber) perceives vertical loads, thereby weakening the dynamic effect on the floors of buildings or on board the aircraft. Horizontal vibrations are damped due to the unrestricted location of the elastic element, which gives it a certain degree of freedom of vibrations in the horizontal plane. The profile of the lateral surfaces 8 and 9 of the elastomer is hyperbolic in the form of a bar of equal resistance, which has constant stiffness in the axial and transverse directions, allows to provide the vibration protection system with equal strength and equal frequency with economical use of rubber (elastomer). In addition, the dynamic load is transmitted through the elastic element 13 from the elastomer and an additional vibration damping layer 17 to the cover 12 and the elastic element 13, which accepts both vertical and horizontal loads, thereby weakening the dynamic effect on the vibration-insulated object, i.e. spatial vibration protection and shock protection are provided. Additional damping in the vibration protection system is carried out in the element of "dry friction", made in the form of a piston 14 with a sleeve 15, filled with a mesh elastic element 16, as well as in an additional vibration damping layer 17.

Источники библиографии, цитируемые при патентном поискеSources of Bibliography Cited in Patent Search

1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с. - стр.118, рис.5.2; стр.119, рис.5.4; стр.173, рис.5.57; стр.175, рис.5.59; стр.286, рис.П.У.8.1. Kochetov O.S., Sazhin B.S. Noise and vibration reduction in production: theory, calculation, technical solutions. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, 2001 .-- 319 p. - p. 118, fig. 5.2; p. 119, fig. 5.4; p. 173, fig. 5.57; p. 175, fig. 5.59; p. 286, fig. P.U. 8.

2. Кочетов О.С. Расчет резиновых виброизоляторов для пневматических ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2000, №3. С.77…83.2. Kochetov OS Calculation of rubber vibration isolators for pneumatic looms // Izv. universities. Technology of the textile industry. - 2000, No. 3. P.77 ... 83.

3. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2003. - 191 с. - стр.60, рис.3.3; стр.61, рис.3.4.3. Kochetov OS Textile vibroacoustics. Textbook for universities. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, the group "Sauvage Bevo" 2003. - 191 p. - p. 60, fig. 3.3; p. 61, Fig. 3.4.

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

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Шестернинов А.В. Виброизолятор резиновый // Патент на изобретение №2277652. Опубликовано 10.06.06. Бюллетень изобретений №16.5. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova TD, Shesterninov A.V. Vibroinsulator rubber // Patent for invention No. 2277652. Published on June 10th, 2006. Bulletin of inventions No. 16.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Стареев М.Е. Резиновый виброизолятор с маятниковым подвесом // Патент на изобретение №2279585. Опубликовано 10.07.06. Бюллетень изобретений №19.6. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D., Stareev M.E. Rubber vibration isolator with pendulum suspension // Patent for invention No. 2279585. Published on July 10th, 2006. Bulletin of inventions No. 19.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Резиновый виброизолятор Кочетова // Патент на изобретение №2301920. Опубликовано 27.06.07. Бюллетень изобретений №18.7. Kochetov O.S., Kochetova M.O. Rubber vibration isolator Kochetova // Patent for invention No. 2301920. Published 06/27/07. Bulletin of inventions No. 18.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Виброизолятор резиновый для технологического оборудования // Патент на изобретение №2303720. Опубликовано 27.07.07. Бюллетень изобретений №21.8. Kochetov O.S., Kochetova M.O. Rubber vibration isolator for technological equipment // Patent for invention No. 2303720. Posted on 07/27/07. Bulletin of inventions No. 21.

9. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Виброизолятор технологического оборудования // Патент на изобретение №2305806. Опубликовано 10.09.07. Бюллетень изобретений №25.9. Kochetov O.S., Kochetova M.O. Vibration isolator of technological equipment // Patent for invention No. 2305806. Posted on 09/10/07. Bulletin of inventions No. 25.

10. Кочетов О.С., Кочетова М.О. Резиновый виброизолятор // Патент на изобретение №2302566. Опубликовано 10.07.07. Бюллетень изобретений №19.10. Kochetov O.S., Kochetova M.O. Rubber vibration isolator // Patent for invention No. 2302566. Published on July 10th, 07. Bulletin of inventions No. 19.

Claims

1. A rubber vibration isolator comprising a housing made in the form of a sleeve with a hole resting on the upper end face of an elastic element made of elastomer, for example rubber, while a collar is made on the sleeve for communication with the elastomer, and the lower part of the housing consists of a ring with a collar for communication with an elastomer, and the profiles of the side surfaces — the inner cavity and the outer shell of the elastomer — are hyperbolic in the form of a bar of equal resistance having constant stiffness in the axial and transverse directions, and the ring connected with an elastomer, has a groove on the outer surface by means of which it is fixed on the support ring with screws, and for fastening the upper part of the vibration isolator to the lower one, there is a support ring, characterized in that the lower part of the vibration isolator contains a base and a cover, between which an elastic element made of rubber is located, and the cover is connected by screws to the upper part through an additional vibration-damping layer, while in the elastic element of rubber there is an element of "dry friction" made in the form of a piston connected to the cover and oh rolled coaxially located sleeve rigidly connected to the base, and between the lower end of the piston and the bottom of the sleeve is a mesh elastic element.

2. The rubber vibration isolator according to claim 1, characterized in that the density of the mesh structure of the elastic mesh element is in the optimal range of values of 1.2 g / cm ³ ÷ 2.0 g / cm ³ , and the material of the wire of the elastic mesh elements is steel grade EI -708, and its diameter is in the optimal range of 0.09 mm ÷ 0.15 mm.

3. The rubber vibration isolator according to claim 1, characterized in that the additional vibration damping layer located between the support ring of the upper part of the vibration isolator and the cover of the lower part of the vibration isolator is made of needle-punched material of the type “Vibrosil” based on silica or aluminosilicate fiber.