RU2835599C1

RU2835599C1 - Spatial vibration isolator

Info

Publication number: RU2835599C1
Application number: RU2024114824A
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Глушков; Виктор Иванович Кочергин
Filing date: 2024-05-30
Publication date: 2025-02-28

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building. Spatial vibration isolator comprises a platform for installation of a vibration-insulated object, a frame made with possibility of rigid connection with a base or a foundation, with a sleeve coaxially installed in it, cylinder rigidly connected to platform and sleeve, centring ring fixed in gap between cylinder and frame, lower vibration damping gasket and elastic links. Elastic links are made in the form of springs of low stiffness working for tension. Each of the springs is attached to the sleeve by one end and to the frame by the other. Vibration isolator is equipped with side vibration damping gaskets located along frame perimeter, and centring ring is coated with antifriction material.

EFFECT: simplified design, higher reliability and efficiency of damping in resonance modes.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции машин и механизмов.The invention relates to mechanical engineering and can be used for vibration isolation of machines and mechanisms.

При защите машин и механизмов от вибрации наиболее важным является обеспечение устойчивости колебательной системы и предотвращение возникновения резонансных явлений при совпадении частот собственных и вынужденных колебаний.When protecting machines and mechanisms from vibration, the most important thing is to ensure the stability of the oscillatory system and prevent the occurrence of resonance phenomena when the frequencies of natural and forced oscillations coincide.

Известен виброизолятор для технологического оборудования (см. патент РФ №2624120, МПК F16F 15/08, F16F 3/10), содержащий корпус, выполненный в виде шарнирно-рычажного механизма и фиксируемых стержнями упругих элементов, взаимодействующих посредством шарнирно-рычажного механизма с защищаемым от вибрации объектом.A vibration isolator for process equipment is known (see Russian Federation Patent No. 2624120, IPC F16F 15/08, F16F 3/10), comprising a housing made in the form of a hinged-lever mechanism and elastic elements fixed by rods, interacting by means of the hinged-lever mechanism with the object protected from vibration.

Недостатками данного виброизолятора являются наличие требующего обслуживания в эксплуатации шарнирно-рычажного механизма и невысокая эффективность работы в резонансной зоне из-за недостаточного демпфирования колебаний.The disadvantages of this vibration isolator are the presence of a hinge-lever mechanism that requires maintenance during operation and low operating efficiency in the resonant zone due to insufficient vibration damping.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является виброизолятор пространственный (см. патент РФ №2661669, МПК F16F 7/08, F16F 3/04), содержащий каркас, выполненный в виде жестких дисков, жестко соединенных с цилиндром, соединенным в свою очередь с днищем; а также упругие элементы в виде работающих на сжатие покрытых вибродемпфирующим материалом цилиндрических пружин, верхняя часть которых упирается через вибродемпфирующие прокладки в жесткие диски каркаса, а нижняя часть также через вибродемпфирующие прокладки опирается в основание виброизолятора. В цилиндре соосно размещается гильза, верхний торец которой жестко соединен с платформой для установки виброизолируемого объекта, в которую снизу упирается также работающая на сжатие дополнительная пружина, основание которой закреплено в днище цилиндра. В зазоре между цилиндром и соосно размещенной в нем гильзой установлены центрирующие кольца, а между вибродемпфирующими прокладками упругих элементов размещены дополнительные демпфирующие элементы.The closest in technical essence to the claimed invention is a spatial vibration isolator (see Russian Federation Patent No. 2661669, IPC F16F 7/08, F16F 3/04), comprising a frame made in the form of hard disks rigidly connected to a cylinder, which in turn is connected to the bottom; as well as elastic elements in the form of cylindrical springs coated with vibration damping material operating in compression, the upper part of which rests against the hard disks of the frame through vibration damping pads, and the lower part also rests against the base of the vibration isolator through vibration damping pads. A sleeve is coaxially placed in the cylinder, the upper end of which is rigidly connected to a platform for installing a vibration-isolated object, against which an additional spring also operating in compression rests from below, the base of which is fixed in the bottom of the cylinder. Centering rings are installed in the gap between the cylinder and the sleeve coaxially placed in it, and additional damping elements are placed between the vibration-damping gaskets of the elastic elements.

Недостатками данного виброизолятора являются сложность конструкции по причине необходимости изготовления пружин различных типоразмеров и наличия дополнительных демпфирующих элементов, выполненных в виде пластин сетчатой структуры, недостаточная долговечность вследствие возникновения изгибающих моментов при воздействии нагрузки на пружины, работающие на сжатие, а также сравнительно невысокая эффективность работы в резонансном режиме, в том числе по причине возможной потери устойчивости колебательной системы при упруго-пластических деформациях пружин.The disadvantages of this vibration isolator are the complexity of the design due to the need to manufacture springs of various sizes and the presence of additional damping elements made in the form of mesh-structured plates, insufficient durability due to the occurrence of bending moments when the load is applied to the springs operating in compression, as well as the relatively low efficiency of operation in the resonant mode, including due to the possible loss of stability of the oscillatory system during elastic-plastic deformations of the springs.

Технической задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции виброизолятора, повышение надежности в эксплуатации и обеспечение эффективной работы в резонансных режимах.The technical objective of the claimed invention is to simplify the design of the vibration isolator, increase operational reliability and ensure efficient operation in resonant modes.

Для решения поставленной задачи пространственный виброизолятор, содержащий платформу для установки виброизолируемого объекта, жестко соединенную с цилиндром и гильзой, каркас, имеющий жесткую связь с основанием или фундаментом и упругие связи с гильзой, центрирующее кольцо и нижнюю вибродемпфирующую прокладку, оснащен расположенными по периметру каркаса боковыми вибродемпфирующими прокладками и упругими элементами в виде комплекта работающих на растяжение пружин малой жесткости, причем каждая из пружин одним концом прикреплена к гильзе, а другим к каркасу, при этом центрирующее кольцо покрыто антифрикционным материалом.In order to solve the stated problem, a spatial vibration isolator comprising a platform for installing a vibration-insulated object, rigidly connected to a cylinder and a sleeve, a frame having a rigid connection to the base or foundation and elastic connections to the sleeve, a centering ring and a lower vibration-damping gasket, is equipped with lateral vibration-damping gaskets located along the perimeter of the frame and elastic elements in the form of a set of low-rigidity tension springs, wherein each of the springs is attached at one end to the sleeve and at the other to the frame, while the centering ring is covered with an antifriction material.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где приведена конструктивная схема пространственного виброизолятора.The essence of the technical solution is explained by the drawing, which shows the design scheme of the spatial vibration isolator.

Виброизолятор пространственный состоит из платформы 1 для установки виброизолируемого объекта, цилиндра 2, гильзы 3, каркаса 4, боковых вибродемпфирующих прокладок 5, нижней вибродемпфирующей прокладки 6, центрирующего кольца с антифрикционным покрытием 7 и комплекта работающих на растяжение пружин малой жесткости 8. Каждая из пружин выполнена в виде винтовой цилиндрической пружины, витки которой могут быть покрыты вибродемпфирующим материалом.The spatial vibration isolator consists of a platform 1 for installing the vibration-insulated object, a cylinder 2, a sleeve 3, a frame 4, side vibration-damping pads 5, a lower vibration-damping pad 6, a centering ring with an antifriction coating 7 and a set of low-rigidity tension springs 8. Each of the springs is made in the form of a helical cylindrical spring, the coils of which can be covered with vibration-damping material.

При монтаже пространственного виброизолятора нижняя вибродемпфирующая прокладка 6, выполненная из упругого материала, например полиуретана, крепится к основанию или фундаменту колебательной системы, состоящей из защищаемого от вибрации механизма и виброизолятора. Боковые вибродемпфирующие прокладки 5, выполненные из аналогичного упругого материала, крепятся по периметру к внутренней поверхности каркаса 4. Цилиндр 2 жестко соединяется методом сварки с платформой 1 для установки виброизолируемого объекта и к нему крепится выполненное из упругого материала центрирующее кольцо 7 с антифрикционным покрытием. К внутренней поверхности каркаса 4 крепятся верхними концами работающие на растяжение пружины малой жесткости 8. Гильза 3 соосно устанавливается во внутреннее пространство каркаса 4 и соединяется резьбовыми соединениями с цилиндром 2. Затем к ней прикрепляются нижние концы работающих на растяжение пружин малой жесткости 8, таким образом, соединяя посредством упругих связей гильзу 3 и каркас 4. Собранный виброизолятор соединяется с помощью резьбовых соединений с основанием или анкерными болтами с фундаментом виброизолируемого объекта. После монтажа и контроля правильности выполнения монтажных работ виброизолятор готов к работе.When installing a spatial vibration isolator, the lower vibration damping pad 6, made of an elastic material, such as polyurethane, is attached to the base or foundation of the oscillating system consisting of a mechanism protected from vibration and a vibration isolator. The side vibration damping pads 5, made of a similar elastic material, are attached along the perimeter to the inner surface of the frame 4. The cylinder 2 is rigidly connected by welding to the platform 1 for installing the vibration-isolated object, and a centering ring 7 with an antifriction coating made of an elastic material is attached to it. The upper ends of the low-rigidity tension springs 8 are attached to the inner surface of the frame 4. The sleeve 3 is coaxially installed in the inner space of the frame 4 and connected by threaded connections to the cylinder 2. Then the lower ends of the low-rigidity tension springs 8 are attached to it, thus connecting the sleeve 3 and the frame 4 by means of elastic connections. The assembled vibration isolator is connected by means of threaded connections to the base or by anchor bolts to the foundation of the vibration-insulated object. After installation and control of the correctness of the installation work, the vibration isolator is ready for operation.

Виброизолятор пространственный работает следующим образом.The spatial vibration isolator works as follows.

При перемещении платформы 1, вследствие возникновения вибраций при работе виброизолируемого объекта, происходит перемещение цилиндра 2 и гильзы 3 и в итоге растяжение комплекта работающих на растяжение пружин малой жесткости 8. Кроме того, применение большого количества пружин, обладающих малой жесткостью по отдельности, но большой суммарной жесткостью всей упругой подвески в целом, способствует снижению накопления энергии вибрации и быстрому переходу от дорезонансного к зарезонансному режиму при работе с различными амплитудно-частотными характеристиками без возникновения резонансных явлений. Возникающие при вибрации машины или механизма (но в меньшей степени, чем при использовании пружин, работающих на сжатие) боковые перемещения воспринимаются центрирующим кольцом с антифрикционным покрытием 7 и боковыми вибродемпфирующими прокладками 5, выполненными из упругих материалов. При превышении предельных расчетных значений амплитуды вертикальных колебаний вступает в работу также выполненная из упругого материала нижняя вибродемпфирующая прокладка 6.When the platform 1 moves, due to vibrations occurring during operation of the vibration-insulated object, the cylinder 2 and sleeve 3 move and, as a result, the set of low-rigidity tension springs 8 is stretched. In addition, the use of a large number of springs with low individual rigidity, but a high total rigidity of the entire elastic suspension as a whole, helps to reduce the accumulation of vibration energy and a rapid transition from the pre-resonance to the post-resonance mode when working with different amplitude-frequency characteristics without the occurrence of resonance phenomena. The lateral movements that occur during vibration of the machine or mechanism (but to a lesser extent than when using springs operating in compression) are perceived by the centering ring with an antifriction coating 7 and the lateral vibration-damping pads 5 made of elastic materials. When the maximum design values of the amplitude of vertical vibrations are exceeded, the lower vibration-damping pad 6, also made of an elastic material, comes into operation.

Заявленный виброизолятор в сравнении с прототипом позволяет упростить конструкцию виброизолирующего устройства, повысить его надежность в эксплуатации и обеспечить повышение эффективности гашения колебаний в резонансных режимах.The claimed vibration isolator, in comparison with the prototype, allows to simplify the design of the vibration isolator, increase its reliability in operation and ensure increased efficiency of vibration damping in resonant modes.

Использование упругого элемента в виде комплекта работающих на растяжение пружин малой жесткости способствует повышению устойчивости упруго-деформирующейся системы, снижению накопления энергии вибрации и быстрому переходу от дорезонансного к зарезонансному режиму виброизолятора без возникновения резонансных явлений и обеспечивает повышение надежности упругого элемента в эксплуатации и повышение устойчивости работы в резонансных режимах, в отличие от пружин сжатия, при работе которых возникают изгибающие моменты, приводящие к потере устойчивости упруго-деформирующейся системы (устойчивости Эйлера) и возможности поломки пружин.The use of an elastic element in the form of a set of low-rigidity tension springs helps to increase the stability of the elastic-deforming system, reduce the accumulation of vibration energy and quickly transition from the pre-resonance to the post-resonance mode of the vibration isolator without the occurrence of resonance phenomena and ensures an increase in the reliability of the elastic element in operation and an increase in the stability of operation in resonance modes, in contrast to compression springs, during the operation of which bending moments occur, leading to a loss of stability of the elastic-deforming system (Euler stability) and the possibility of breakage of the springs.

Claims

A spatial vibration isolator comprising a platform for installing a vibration-insulated object, a frame designed to be rigidly connected to a base or foundation, with a sleeve coaxially installed therein, a cylinder rigidly connected to the platform and the sleeve, a centering ring secured in the gap between the cylinder and the frame, a lower vibration-damping gasket and elastic connections, characterized in that the elastic connections are made in the form of low-rigidity tension springs, wherein each of the springs is attached at one end to the sleeve and at the other to the frame, and is provided with lateral vibration-damping gaskets located along the perimeter of the frame, and the centering ring is covered with an antifriction material.