RU2783215C1

RU2783215C1 - Vibration isolator

Info

Publication number: RU2783215C1
Application number: RU2022118356A
Authority: RU
Inventors: Сибагат Гарифович Зубаиров; Денис Нарисович Мазидуллин; Марсель Рафисович Исмагилов; Тагир Искандерович Салихов; Асхат Искандерович Салихов
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2022-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering. The vibration isolator contains a movable platform with a rod attached to it, a base, resiliently damping rods discretely placed around the circumference and fixed at one end in the base, inside which a restrictive element made of elastomer is placed concentrically to form a dry friction damper. The restrictive element is made in the form of an axisymmetric bushing with a convex outer surface and an inner axial cylindrical hole, the lower end of which is equipped with an annular sleeve made of antifriction material, which forms a sliding friction pair with the base. The rod is made two-stage, the lower stage of the smaller diameter of which is placed in the cylindrical hole of the restrictive element, forming with it the second dry friction damper, and the transitional annular surface from the lower stage to the upper stage is supported on the second end of the restrictive element. In addition, a hole is made in the base for the lower step of the rod, and the diameter of the hole is larger than the diameter of the rod.

EFFECT: creation of a small-sized, structurally simple and effective vibration isolator with automatic adjustment of vibration isolating characteristics to obtain maximum technical efficiency is provided.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использована для виброизоляции объектов в любых направлениях.The invention relates to mechanical engineering and can be used for vibration isolation of objects in any direction.

Известен пружинный виброизолятор по патенту РФ №2282075, содержащий упругий элемент, корпус и демпфер сухого трения, корпус выполнен в виде полой вертикальной стойки, взаимодействующей с Т-образной платформой, упруго связанной с демпфером сухого трения, выполненным в виде втулки, внутренняя поверхность которой через подпружиненные фрикционные элементы взаимодействует с внешней поверхностью стойки, а на ее внешней поверхности закреплена пружина, опирающаяся на основание стойки, причем между взаимодействующими поверхностями втулки и стойки размещен буферный ограничительный элемент, жесткость которого в пять раз выше жесткости пружины.Known spring vibration isolator according to the patent of the Russian Federation No. 2282075, containing an elastic element, a housing and a dry friction damper, the housing is made in the form of a hollow vertical rack interacting with a T-shaped platform, elastically connected to a dry friction damper, made in the form of a sleeve, the inner surface of which through spring-loaded friction elements interact with the outer surface of the rack, and a spring is fixed on its outer surface, resting on the base of the rack, and between the interacting surfaces of the bushing and the rack there is a buffer restrictive element, the stiffness of which is five times higher than the stiffness of the spring.

Недостатками данного изобретения являются большие габариты, зависящие от величины силы тяжести виброизолируемого объекта и определяемые регламентированными соотношениями диаметра пружины к диаметру прутка, из которого выполнена пружина, которые для восприятия вибрационных нагрузок должны быть значительными; сложность конструкции демпфера сухого трения, возможность виброизоляции только в направлении осевой линии виброизолятора, и отсутствие взаимосвязи силы сухого трения с величиной осадки пружины.The disadvantages of this invention are large dimensions, depending on the magnitude of the gravity of the vibration-isolated object and determined by the regulated ratio of the diameter of the spring to the diameter of the rod from which the spring is made, which must be significant for the perception of vibration loads; the complexity of the design of the dry friction damper, the possibility of vibration isolation only in the direction of the axial line of the vibration isolator, and the lack of correlation between the dry friction force and the magnitude of the spring settlement.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявленному объекту является комбинированный виброизолятор по патенту РФ №2739826, содержащий основание и верхнюю, подвижную в осевом направлении, платформу, упругий элемент, демпфер сухого трения и буферный ограничительный элемент, при этом упругий элемент выполнен в виде дискретно установленных упругодемпфирующих стержней, контактирующих по внешнему периметру с эластомером, выполняющим функцию буферного ограничительного элемента, с образованием демпфера сухого трения в виде кинематической поступательной пары, причем эластомер установлен, а упруго демпфирующие стержни жестко закреплены в основании, подвижная платформа выполнена со штоком, взаимодействующим торцевой поверхностью с верхним торцом эластомера.The closest technical solution (prototype) to the claimed object is a combined vibration isolator according to the patent of the Russian Federation No. installed resiliently damping rods in contact along the outer perimeter with an elastomer acting as a buffer restrictive element, with the formation of a dry friction damper in the form of a kinematic translational pair, moreover, the elastomer is installed, and the elastically damping rods are rigidly fixed in the base, the movable platform is made with a rod interacting with the end surface with the upper end of the elastomer.

Недостатками прототипа являются многофакторная зависимость местоположения точки контакта упругодемпфирующих стержней с ограничительным элементом из эластомера, и, соответственно, текущей виброизолирующей характеристики, что существенно осложняет конструктивную и эксплуатационную подстройку виброизолятора к динамике вибрационных и ударных нагрузок в реальных агрегатах, возможность виброизоляции только в направлении осевой линии виброизолятора.The disadvantages of the prototype are the multifactorial dependence of the location of the point of contact of the elastic damping rods with the restrictive element made of elastomer, and, accordingly, the current vibration isolation characteristics, which significantly complicates the design and operational adjustment of the vibration isolator to the dynamics of vibration and shock loads in real units, the possibility of vibration isolation only in the direction of the center line of the vibration isolator .

Технической задачей предложенного виброизолятора является создание малогабаритного, конструктивно простого и эффективного виброизолятора пространственных вибрационных и ударных нагрузок с автоматической регулировкой виброизолирующих характеристик для получения максимальной технической эффективности.The technical task of the proposed vibration isolator is to create a small-sized, structurally simple and efficient vibration isolator for spatial vibration and shock loads with automatic adjustment of vibration isolating characteristics to obtain maximum technical efficiency.

Поставленная задача решается, тем, что в комбинированном виброизоляторе, содержащем подвижную платформу с прикрепленным к ней штоком, основание, упругодемпфирующие стержни, дискретно размещенные по окружности и закрепленные одним концом в основании, внутри которых концентрично размещен ограничительный элемент из эластомера с образованием демпфера сухого трения, согласно изобретению ограничительный элемент выполнен в виде осесимметричной втулки с внешней выпуклой поверхностью расчетной кривизны и внутренним осевым цилиндрическим отверстием, нижний конец которой оснащен кольцевым стаканом из антифрикционного материала, образующим с основанием пару трения скольжения, шток выполнен двухступенчатым, нижняя ступень штока меньшего диаметра размещена в цилиндрическом отверстии ограничительного элемента, образуя с ним второй демпфер сухого трения, а переходная кольцевая поверхность от нижней ступени штока к верхней ступени штока оперта на верхний торец ограничительного элемента.The problem is solved by the fact that in a combined vibration isolator containing a movable platform with a rod attached to it, a base, resiliently damping rods discretely placed around the circumference and fixed at one end in the base, inside of which a restrictive element made of elastomer is placed concentrically to form a dry friction damper, according to the invention, the restrictive element is made in the form of an axisymmetric bushing with an external convex surface of the calculated curvature and an internal axial cylindrical hole, the lower end of which is equipped with an annular cup made of antifriction material, forming a pair of sliding friction with the base, the rod is made two-stage, the lower stage of the rod of a smaller diameter is placed in a cylindrical opening of the restrictive element, forming with it the second damper of dry friction, and the transitional annular surface from the lower stage of the rod to the upper stage of the rod is supported on the upper end of the restrictive element.

При этом основание виброизолятора снабжено отверстием под нижнюю ступень двухступенчатого штока, причем диаметр этого отверстия больше диаметра нижней ступени штока.At the same time, the base of the vibration isolator is provided with a hole for the lower step of the two-stage rod, and the diameter of this hole is greater than the diameter of the lower step of the rod.

На фиг. 1 показан виброизолятор, на фиг. 2 - вид А-А. Виброизолятор содержит подвижную в осевом направлении платформу 1, закрепленный на ней шток 2, основание 3, упругодемпфирующие стержни 4, дискретно размещенные по окружности и закрепленные в основании 3, внутри которых концентрично размещен ограничительный элемент 5 из эластомера с образованием демпфера 6 сухого трения, при этом подвижная платформа 1 со штоком 2 выполнены с пространственной подвижностью относительно основания 3, ограничительный элемент 5 выполнен в виде цилиндрической осесимметричной втулки с внешней выпуклой поверхностью расчетной кривизны, нижний торец которой оснащен кольцевым стаканом 7 из антифрикционного материала, шток 2 выполнен двухступенчатым, переходная кольцевая поверхность перехода от нижней ступени 8 штока 2 к верхней ступени 9 штока 2 оперта на верхний кольцевой торец 10 ограничительного элемента 5, а нижняя ступень 8 штока 2 без зазора размещена в цилиндрическом отверстии И ограничительного элемента 5 с образованием второго демпфера 12 сухого трения, основание 3 снабжено отверстием 13 под нижнюю ступень 8 штока 2, причем диаметр отверстия 13 больше диаметра нижней ступени 8 штока 2.In FIG. 1 shows a vibration isolator, Fig. 2 - view A-A. The vibration isolator contains an axially movable platform 1, a rod 2 fixed on it, a base 3, resiliently damping rods 4, discretely placed around the circumference and fixed in the base 3, inside which a restrictive element 5 made of elastomer is concentrically placed to form a dry friction damper 6, while the movable platform 1 with the rod 2 is made with spatial mobility relative to the base 3, the restrictive element 5 is made in the form of a cylindrical axisymmetric bushing with an outer convex surface of the calculated curvature, the lower end of which is equipped with an annular cup 7 made of antifriction material, the rod 2 is made two-stage, the transition annular transition surface from the lower stage 8 of the rod 2 to the upper stage 9 of the rod 2 is supported on the upper annular end 10 of the restrictive element 5, and the lower stage 8 of the rod 2 without clearance is placed in the cylindrical hole AND of the restrictive element 5 with the formation of the second dry friction damper 12, os duct 3 is provided with a hole 13 for the lower stage 8 of the stem 2, and the diameter of the hole 13 is greater than the diameter of the lower stage 8 of the stem 2.

Виброизолятор работает следующим образом. Сила тяжести виброизолируемого объекта (на чертеже не показан) посредством переходной кольцевой поверхности от нижней ступени 8 штока 2 к верхней ступени 9 штока 2 сжимает ограничительный элемент 5 с увеличением диаметра и кривизны его внешней поверхности и силы прижатия к упругодемпфирующим стержням 4 с образованием, дополнительно к демпферу 6 сухого трения, демпфера 12 сухого трения. При возникновении вертикальных вибрационных нагрузок происходят пропорциональные перемещения в вертикальном направлении нижней ступени 8 штока 2 относительно ограничительного элемента 5 и упругодемпфирующих стержней 4 и с автоматическим изменением интегральной виброизолирующей величины. При вибрационных и динамических силах, действующих только параллельно основанию 3, шток 2 посредством нижней ступени 8 сдвигает, благодаря скольжению кольцевого стакана 7 из антифрикционного материала, ограничительный элемент 5 относительно основания 3, в результате чего суммируются виброизоляционные свойства ограничительного элемента 5 и упругодемпфирующих стержней 4. При действии же пространственных вибрационных и динамических нагрузок реализуются интегральные виброизолирующие свойства ограничительного элемента 5, упругодемпфирующих стержней 4 и двух демпферов 6 и 12 сухого трения.Vibration isolator works as follows. The force of gravity of the vibration-proof object (not shown in the drawing) through the transitional annular surface from the lower stage 8 of the rod 2 to the upper stage 9 of the rod 2 compresses the restrictive element 5 with an increase in the diameter and curvature of its outer surface and the pressing force against the elastic-damping rods 4 with the formation, in addition to damper 6 dry friction damper 12 dry friction. When vertical vibration loads occur, proportional movements in the vertical direction of the lower stage 8 of the rod 2 relative to the restrictive element 5 and resiliently damping rods 4 and with an automatic change in the integral vibration isolation value. With vibrational and dynamic forces acting only parallel to the base 3, the rod 2, through the lower stage 8, shifts, due to the sliding of the annular cup 7 made of antifriction material, the restrictive element 5 relative to the base 3, as a result of which the vibration isolation properties of the restrictive element 5 and elastic damping rods 4 are summed up. Under the action of spatial vibration and dynamic loads, the integral vibration isolating properties of the restrictive element 5, elastic damping rods 4 and two dampers 6 and 12 of dry friction are realized.

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого виброизолятора является простота конструкции, небольшие габариты за счет суммирования жесткостей эластомера и упругодеформирующих стержней, эффективность рассеивания энергии, достигаемая деформациями эластомера, упругодеформирующих стержней и демпферами сухого трения, универсальность, легкость адаптирования к агрегатам любой массы и динамичности, а также способность виброизолировать как пространственно направленные нагрузки, так и в отдельно взятом направлении.The technical and economic advantage of the proposed vibration isolator is the simplicity of design, small dimensions due to the summation of the stiffness of the elastomer and elastically deforming rods, the energy dissipation efficiency achieved by deformations of the elastomer, elastically deforming rods and dry friction dampers, versatility, ease of adaptation to units of any mass and dynamism, as well as the ability to vibration isolating both spatially directed loads and in a single direction.

Claims

1. Vibration isolator containing an axially movable platform with a rod attached to it, a base, resiliently damping rods discretely placed around the circumference and fixed at one end in the base, inside of which a restrictive element made of elastomer is placed concentrically to form a dry friction damper, characterized in that the restrictive element is made in the form of an axisymmetric bushing with an external convex surface of the calculated curvature and an internal axial cylindrical hole, the lower end of which is equipped with an annular sleeve made of antifriction material, forming a pair of sliding friction with the base, the rod is made two-stage, the lower rod stage of a smaller diameter is placed in the cylindrical hole of the restrictive element, forming with it a second dry friction damper, and the transitional annular surface from the lower stage of the rod to the upper stage of the rod is supported on the upper end of the restrictive element.

2. Vibration isolator according to claim 1, characterized in that the base is provided with a hole for the lower stage of the two-stage rod, and the diameter of the hole is larger than the diameter of the lower stage of the rod.