RU2672206C1

RU2672206C1 - Vibration isolation system

Info

Publication number: RU2672206C1
Application number: RU2017132359A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-11-12

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: vibration isolation system contains the upper and lower pneumatic air tubes connected by pipeline. Upper air spring is fixed on additional weight and is intended for installation of a vibration-proof object on it. Lower air spring is fixed on a movable base opposite the elastic element connecting the additional mass and the movable base. Lower air spring on the side opposite to its connection to the pipeline is connected to the guide device, which is movably connected to the additional mass. Movable base is mounted on elastic elements rigidly connected to the platform. Elastic elements are made in the form of a combined spring. Upper and lower vibration-damping plates are attached to the spring support rings. Torsion damper in the form of a rod made of polyurethane is coaxially fixed between the support rings.EFFECT: increase in the effectiveness of vibration isolation is achieved due to the additional dissipation of vibrational energy.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации и динамического гашения колебаний различных объектов.The invention relates to means for protecting objects from vibration and dynamic damping of vibrations of various objects.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является двухкаскадный виброизолятор по а.с. СССР №1260593 (прототип), содержащий промежуточную массу и упругие элементы, предназначенные для соединения массы с колеблющимся и защищаемым объектами, при этом промежуточная масса выполнена в виде изогнутой трубы, заполненной сыпучим материалом.The closest technical solution to the claimed object is a two-stage vibration isolator according to.with. USSR No. 1260593 (prototype) containing an intermediate mass and elastic elements designed to connect the mass with vibrating and protected objects, while the intermediate mass is made in the form of a curved pipe filled with bulk material.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за недостаточного демпфирования колебаний.A disadvantage of the known device is the relatively low efficiency at resonance due to insufficient vibration damping.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции за счет дополнительного рассеивания энергии колебаний.EFFECT: increased efficiency of vibration isolation due to additional dispersion of vibrational energy.

Это достигается тем, что в виброзащитной системе, содержащей виброизолируемый объект, установленный на верхний пневмобаллон, соединенный трубопроводом с нижним пневмобаллоном, при этом верхний пневмобаллон закреплен на дополнительной массе, а нижний - на подвижном основании, оппозитно упругому элементу, соединяющему дополнительную массу и подвижное основание, при этом нижний пневмобаллон, со стороны противоположной его соединению с трубопроводом, соединен с направляющим устройством, которое подвижно соединено с дополнительной массой, на которой закреплен верхний пневмобаллон, подвижное в осевом направлении основание, установлено на упругие элементы, жестко соединенные с платформой, и выполненные в виде комбинированной пружины с торсионным демпфером, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую 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, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, а 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. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) - 12÷19%; графит - 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния - 7÷15%; баритовый концентрат - 20÷35%; тальк - 1,5÷3,0%, при этом между верхним и нижним опорными кольцами, к которым прикреплены верхняя и нижняя вибродемпфирующие пластины, осесимметрично и коаксиально опорным кольцам пружины, закреплено упругодемпфирующее устройство, выполненное в виде торсионного демпфера, воспринимающего знакопеременные крутильные нагрузки, например, в виде стержня из полиуретана.This is achieved by the fact that in a vibration-protective system containing a vibration-insulated object mounted on an upper pneumatic cylinder connected by a pipeline to a lower pneumatic cylinder, the upper pneumatic cylinder is fixed on an additional mass, and the lower one on a movable base, opposite to the elastic element connecting the additional mass and movable base while the lower pneumatic balloon, from the side opposite to its connection with the pipeline, is connected to a guiding device, which is movably connected to the additional mass on which the upper pneumatic balloon is fixed, the base axially movable is mounted on elastic elements rigidly connected to the platform and made in the form of a combined spring with a torsion damper containing a cylindrical helical spring, consisting of two parts with opposite ends, one part of which has coils of rectangular cross section, and the other part of the spring is hollow, while the counter-directed end of the first part is placed in the cavity of the second, I contact the gaps of the segment profile The springs are filled with antifriction grease; 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 rectangular turns with rounded edges, is covered by a tube of damping material, such as polyurethane, and the gaps the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section, which is covered by a tube of damping material, is filled with crumbs of friction material, and the gaps in the first th part of a coil spring, made with coils of rectangular cross section, which covers a tube of damping material, are filled with crumbs of friction material made of a composition comprising the following components, in their ratio, in wt. %: a mixture of rezol and novolac phenol-formaldehyde resins 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%; a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide - 7 ÷ 15%; barite concentrate - 20 ÷ 35%; talc - 1.5 ÷ 3.0%, while between the upper and lower support rings, to which the upper and lower vibration damping plates are attached, axially symmetrically and coaxially to the support rings of the spring, an elastic-damping device is made, made in the form of a torsion damper that accepts alternating torsional loads , for example, in the form of a rod made of polyurethane.

На фиг. 1 изображена схема виброзащитной системы, на фиг. 2 - вариант упругих элементов 8 и 9, расположенных между подвижным основанием 3 и платформой 10.In FIG. 1 shows a diagram of a vibration protection system; FIG. 2 - a variant of the elastic elements 8 and 9 located between the movable base 3 and the platform 10.

Виброзащитная система содержит виброизолируемый объект 1, установленный на верхний пневмобаллон 6, соединенный трубопроводом 5 с нижним пневмобаллоном, при этом верхний пневмобаллон закреплен на дополнительной массе 2, а нижний - на подвижном основании 3, оппозитно упругому элементу 4, соединяющему дополнительную массу 2 и подвижное основание 3. Нижний пневмобаллон, со стороны противоположной его соединению с трубопроводом 5, соединен с направляющим устройством 7, которое подвижно соединено с дополнительной массой 2, на которой закреплен верхний пневмобаллон.The vibroprotection system contains a vibroinsulated object 1 mounted on the upper pneumatic cylinder 6, connected by a pipe 5 to the lower pneumatic cylinder, while the upper pneumatic cylinder is mounted on the additional mass 2, and the lower one on the movable base 3, opposite to the elastic element 4, connecting the additional mass 2 and the movable base 3. The lower pneumatic balloon, from the side opposite to its connection with the pipeline 5, is connected to a guiding device 7, which is movably connected to an additional mass 2, on which is fixed hny bellows.

Подвижное в осевом направлении основание 3, установлено на упругие элементы 8 и 9, жестко соединенные с платформой 10.The axially movable base 3 is mounted on elastic elements 8 and 9, rigidly connected to the platform 10.

Виброзащитная система работает следующим образом.Vibration protection system operates as follows.

При возвратно-поступательном движении основания 3 возбуждаются колебания массы 1 и дополнительной массы 2. При соответствующем выборе жесткостей упругих элементов 4 и пневмобаллонов 6 и величины дополнительной массы 2 сила, действующая на массу 1 от подвижного основания 3 через нижний пневмобаллон и упругий элемент 4, уравновешивается силой, действующей на массу 1 от дополнительной массы 2 через верхний пневмобаллон 6 и упругий элемент 4.With the reciprocating movement of the base 3, oscillations of mass 1 and additional mass 2 are excited. With the appropriate choice of stiffness of the elastic elements 4 and pneumocylinders 6 and the magnitude of the additional mass 2, the force acting on mass 1 from the moving base 3 through the lower pneumocylinder and elastic element 4 is balanced the force acting on the mass 1 from the additional mass 2 through the upper air balloon 6 and the elastic element 4.

Расположение одного из пневмобаллонов 6 и упругого элемента 4 по разные стороны от подвижного основания 3 приводит к увеличению длины трубопровода 5, что способствует увеличению демпфирования в системе и снижению ее виброактивности.The location of one of the pneumocylinders 6 and the elastic element 4 on opposite sides of the movable base 3 leads to an increase in the length of the pipeline 5, which helps to increase the damping in the system and reduce its vibration activity.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения упругих элементов 8 и 9, расположенных между подвижным основанием 3 и платформой 10 в виде комбинированной пружины с торсионным демпфером, 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.In FIG. 2 shows an embodiment of elastic elements 8 and 9 located between the movable base 3 and the platform 10 in the form of a combined spring with a torsion damper, which contains a 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 with a screw plug (not shown).

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

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

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

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

Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) - 12÷19%; графит - 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния - 7÷15%; баритовый концентрат - 20÷35%; тальк - 1,5÷3,0%.A variant is possible when the gaps in the first part of a coil spring made with coils of rectangular cross section, which are covered by a tube of damping material, are filled with crumbs of friction material made of a composition comprising the following components, in their ratio, in wt. %: a mixture of rezol and novolac phenol-formaldehyde resins 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%; a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide - 7 ÷ 15%; barite concentrate - 20 ÷ 35%; talc - 1.5 ÷ 3.0%.

На верхнем 11 и нижнем 12 опорных кольцах 11 закреплены верхняя 19 и нижняя 20 вибродемпфирующие пластины, состоящие из чередующихся между собой слоев упругого материала, например листовой пружинной стали, и слоев вибродемпфирующего материала, например твердых сортов вибродемпфирующих материалов, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».On the upper 11 and lower 12 support rings 11, the upper 19 and lower 20 vibration damping plates are fixed, consisting of alternating layers of elastic material, such as spring steel sheet, and layers of vibration damping material, such as hard grades of vibration damping materials, such as agate plastic compound , "Anti-Shave", "Shvim."

Комбинированная пружина с торсионным демпфером работает следующим образом.A combined spring with a torsion damper operates as follows.

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

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

Возможен вариант, когда между верхним 11 и нижним 12 опорными кольцами, к которым прикреплены верхняя 19 и нижняя 20 вибродемпфирующие пластины, осесимметрично и коаксиально опорным кольцам 11 и 12 пружины, закреплено упруго демпфирующее устройство 21, выполненное в виде торсионного демпфера, воспринимающего знакопеременные крутильные нагрузки, например, в виде стержня из полиуретана.It is possible that between the upper 11 and lower 12 support rings, to which the upper 19 and lower 20 vibration damping plates are attached, an axially symmetric and coaxial support rings 11 and 12 of the spring, an elastic damping device 21 is fixed, made in the form of a torsion damper that accepts alternating torsional loads , for example, in the form of a rod made of polyurethane.

Применение предлагаемой виброзащитной системы приводит к снижению динамических нагрузок, приходящихся на объекты, и повышению надежности их работы.The application of the proposed vibration protection system leads to a decrease in dynamic loads attributable to objects, and to increase the reliability of their work.

Claims

A vibroprotective system containing an upper pneumatic cylinder for installing a vibration-isolating object on it, connected by a pipeline to the lower pneumatic cylinder, while the upper pneumatic cylinder is fixed to the additional mass, and the lower one is mounted on the movable base opposite to the elastic element connecting the additional mass and the movable base, while the lower pneumatic cylinder with the side opposite to its connection with the pipeline is connected to a guiding device, which is movably connected to the additional mass, on which is fixed upper pneumatic balloon, characterized in that the axially movable base is mounted on elastic elements rigidly connected to the platform and made in the form of a combined spring with a torsion damper containing a coil spring consisting of two parts with opposite ends, one part of which has coils of rectangular cross section, and the other part of the spring is hollow, while the counter-directed end of the first part is placed in the cavity of the second, the gaps of the segment profile are in contact their parts of the spring are filled with antifriction grease, while 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 rectangular turns with rounded edges, is covered by a tube of damping material, such as polyurethane, and the gaps in the first parts 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 made of mpozitsii consisting of the following components in their ratio, by weight. %: a mixture of resol and novolac phenol-formaldehyde resins 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; a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide - 7 ÷ 15; barite concentrate - 20 ÷ 35; talc - 1.5 ÷ 3.0, while between the upper and lower support rings to which the upper and lower vibration damping plates are attached, an elastic damping device is made axisymmetrically and coaxially to the spring support rings, made in the form of a torsion damper that accepts alternating torsional loads, for example , in the form of a rod made of polyurethane.