способ виброизоляции и виброизолятор с квазинулевой жесткостью

Формула изобретения

1. Способ виброизоляции, заключающийся в том, что виброизолируемый объект устанавливают на плоские упругие элементы, а демпфирование колебаний осуществляют с помощью демпфера, при этом плоские упругие элементы выполняют в виде пакета упругих элементов арочного типа, а демпфирование колебаний осуществляют с помощью вязкоупругого демпфера, выполненного в виде упругодемпфирующего кольца, связанного с упругими элементами через втулки и расположенного в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси пакета упругих элементов, за счет радиальной деформации упругих элементов.

2. Виброизолятор с квазинулевой жесткостью, содержащий плоские упругие и демпфирующие элементы, при этом плоские упругие элементы выполнены в виде пакета упругих элементов арочного типа в виде набора чередующихся во взаимно перпендикулярных направлениях плоских пружин, опирающихся на основание, а демпфирующий элемент виброизолятора выполнен в виде упругодемпфирующего кольца из эластомера, расположенного по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, и взаимодействующего со втулками, которые связаны с опорными участками плоских пружин посредством заклепок, причем упругодемпфирующее кольцо имеет в поперечном сечении форму круга, эллипса, треугольника, квадрата, прямоугольника, многоугольника.

3. Виброизолятор с квазинулевой жесткостью по п.2, отличающийся тем, что упругодемпфирующее кольцо выполнено полым и имеет в поперечном сечении форму круга, эллипса, треугольника, квадрата, прямоугольника, многоугольника.

4. Виброизолятор с квазинулевой жесткостью по п.3, отличающийся тем, что полость упругодемпфирующего кольца заполнена вязкой жидкостью или сжатым до определенного давления воздухом или газом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты технологического оборудования, аппаратуры и приборов, а также человека-оператора от воздействия вибрационных и ударных нагрузок.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ виброизоляции и виброизолятор по патенту RU №2082038, F16F 7/14,1997 г. (прототип).

Недостатком работы известного устройства является сравнительно невысокая эффективность виброизоляции из-за сравнительно большой жесткости рессор, состоящих из двух частей.

Технический результат изобретения - повышение эффективности виброизоляции.

Это достигается способом виброизоляции, заключающимся в том, что, виброизолируемый объект устанавливают на плоские упругие элементы, а демпфирование колебаний осуществляют с помощью демпфера, при этом плоские упругие элементы выполняют в виде пакета упругих элементов арочного типа, а демпфирование колебаний осуществляют с помощью вязкоупругого демпфера, выполненного в виде упругодемпфирующего кольца, связанного с упругими элементами через втулки и расположенного в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси пакета упругих элементов, за счет радиальной деформации упругих элементов.

Это достигается тем, что виброизолятор с квазинулевой жесткостью содержит плоские упругие и демпфирующие элементы, при этом плоские упругие элементы выполнены в виде пакета упругих элементов арочного типа в виде набора чередующихся во взаимно перпендикулярных направлениях плоских пружин, опирающихся на основание, а демпфирующий элемент виброизолятора выполнен в виде упругодемпфирующего кольца из эластомера, расположенного по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, и взаимодействующего со втулками, которые связаны с опорными участками плоских пружин посредством заклепок, причем упругодемпфирующее кольцо имеет в поперечном сечении форму круга, эллипса, треугольника, квадрата, прямоугольника, многоугольника.

На чертеже изображен фронтальный разрез предлагаемого виброизолятора для осуществления заявленного способа виброизоляции.

Виброизолятор для осуществления предложенного способа виброизоляции с квазинулевой жесткостью содержит плоские упругие элементы 3 и 4, которые выполнены в виде пакета упругих элементов арочного типа в виде набора чередующихся во взаимно перпендикулярных направлениях плоских пружин, опирающихся на основание 11. Каждая из плоских пружин состоит из горизонтальной полки и двух боковых полок, отогнутых на угол 135° к горизонтальной полке и имеющих опорные участки 5 и 6 на концах, а демпфирующий элемент виброизолятора выполнен в виде упругодемпфирующего кольца 7 из эластомера, расположенного по замкнутому контуру в плоскости, перпендикулярной оси виброизолятора, и взаимодействующего со втулками 8, которые связаны с опорными участками плоских пружин посредством заклепок 10. Упругодемпфирующее кольцо 7 имеет в поперечном сечении форму круга, эллипса, треугольника, квадрата, прямоугольника, многоугольника и любой другой фигуры, описываемой уравнением второго или n-го порядка (на чертеже не показано). Упругодемпфирующее кольцо 7 может быть выполнено с полостью 9 и иметь в поперечном сечении форму, состоящую из внешней и внутренней окружности, а также эллипса, треугольника, квадрата, прямоугольника, многоугольника и любой другой фигуры, описываемой уравнением второго или n-го порядка. Полость 9 упругодемпфирующего кольца 7 может быть заполнена вязкой жидкостью или сжатым до определенного давления воздухом или газом. Крепление виброизолируемого объекта (на чертеже не показан) к виброизолятору осуществляется с помощью болта 1 с гайкой 2.

Способ виброизоляции осуществляют следующим образом.

Плоские упругие элементы выполняют в виде пакета упругих элементов арочного типа, а демпфирование колебаний осуществляют с помощью вязкоупругого демпфера, расположенного в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси пакета упругих элементов за счет радиальной деформации упругих элементов.

Виброизолятор работает следующим образом.

При воздействии внешней нагрузки упругие элементы 3 и 4 деформируются в осевом и радиальном направлениях. Радиальная деформация упругих элементов сопровождается изменением величины диаметра центров заклепок 10 и деформацией в радиальных направлениях упругодемпфирующего кольца 7, связанного с упругими элементами через втулки 8. В результате чего рассеивается часть подводимой к виброизолятору энергии за счет взаимного трения между слоями эластомера, из которого выполнено кольцо 7, или в случае выполнения упругодемпфирующего кольца 7 с полостью, заполненной вязкой жидкостью или сжатым до определенного давления воздухом или газом - за счет трения вязкой среды о внутренние стенки полости, выполненной из эластомера. Квазинулевая жесткость виброизолятора обеспечивается распределением упругой составляющей на вертикальную, реализуемую плоскими пружинами 3 и 4, и радиальную, реализуемую упругодемпфирующим кольцом 7.

Чередование взаимного расположения плоских пружин 3 и 4, составляющих упругие элементы арочного типа, во взаимно перпендикулярных направлениях обеспечивает наличие зазора между плоскими пружинами, что исключает их взаимное трение при деформациях упругого элемента. Благодаря функциональному разделению конструктивных узлов на упругие и упругодемпфирующие элементы обеспечивается оперативный подбор динамических характеристик виброизолятора с квазинулевой жесткостью для конкретных условий эксплуатации.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает увеличение грузоподъемности при меньшем весе виброизолятора, упрощение конструкции, повышение виброизолирующих качеств в зарезонансной зоне частот, а также возможность повышения виброзащитных качеств на резонансе.