Упругая опора грузового элемента

Полезная модель относится к области строительства и машиностроения, а именно к устройству виброизоляции объекта, оборудования, прибора с целью защиты данного прибора, оборудования, а также людей от динамического низкочастотного воздействия природного или техногенного происхождения. Упругая опора состоит из двух конструктивных групп элементов - первой с положительной, а второй с отрицательной жесткостью, таким образом, что в деформированном состоянии реакция первой группы направлена в противоположную сторону от реакции второй группы элементов, что приводит к снижению общей жесткости опоры в эксплуатационном положении. К первой группе конструктивных элементов относятся корректоры жесткости, которые выполнены из четного числа, предпочтительно четырех гибких упругих пластин, расположенных в двух группах симметрично оси корректора, жестко связанных с торцевыми стойками, имеющими возможность горизонтального смещения, регулируемых винтом большого хода. Повышение диапазона квазинулевой жесткости достигается за счет применения в качестве упругих элементов корректора жесткости пластин переменной по длине ширины, уменьшающейся к грузовой опоре, которые перед приведением в эксплуатационное положение сжимаются в торцевых стойках путем приложения осевой силы большей критической эйлеровой силы, рассчитанной для наименьшего по ширине сечения корректора жесткости. Также эффективность упругой опоры повышена за счет различного шага крепления гибких упругих элементов к грузовой опоре и торцевой стойке. Для эффективного гашения высокочастотных составляющих входного спектра колебаний, упругая опора имеет в своей конструкции эластомерную, предпочтительно резиновую, прокладку, которая также выступает в роли выравнивающей опоры при установке упругой опоры на неровное основание. Универсальность применения данной упругой опоры обеспечивается применением хотя бы одной грузовой пружины с подстроенным винтом большого хода.

Полезная модель относится к области строительства и машиностроения, а именно к устройству виброизоляции объекта, оборудования, прибора с целью защиты данного прибора, оборудования, а также людей от динамического низкочастотного воздействия природного или техногенного происхождения.

Известен способ виброизоляции и виброизолятор с квазинулевой жесткостью по патенту RU 2298119 F16F 7/08, 2005 г., состоящий из упругих элементов и вязкого демпфера для виброзащиты технологического оборудования.

Недостатками известного виброизолятора с квазинулевой жесткостью, состоящего из упругих элементов и вязкого демпфера являются:

- сложность изготовления конструкции виброизолятора;

- необходимость постановки не мене трех виброизоляторов под один виброизолируемый объект;

- невозможность применения для «чистых» производств в связи с наличием трения между упругими элементами виброизолятора и отсутствия изолирующих колпаков;

Известны виброизоляторы квазинулевой жесткости, состоящие из нескольких групп пружин (грузовые и корректирующие), шарнирно соединенных с грузовой платформой, для виброзащиты от низкочастотных колебаний («Рекомендации по виброзащите несущих конструкций производственных зданий» ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. - М., 1988, стр.54-55).

Недостатками известных виброизоляторов квазинулевой жесткости, состоящими из нескольких групп пружин являются:

- технологическая сложность изготовления и тарировки всех групп пружин;

- конструктивная сложность обеспечения отсутствия упругих горизонтальных колебаний;

- невозможность применения для «чистых» производств в связи с высокими требованиями к чистоте и стерильности компонентов;

- высокая амплитуда колебаний виброизолированной массы, не удовлетворяющая требованиям по допускаемым амплитудам колебаний основания для большинства современных и перспективных типов прецизионного оборудования.

Наиболее близким, принятым за прототип заявленной полезной модели является упругая подвеска (а/с 456935 кл. F16F 13/00), которая может быть использована при создании упругих подвесок для высокоэффективной виброизоляции и глубокой отстройки собственных частот машин или их узлов.

Преимуществом данной упругой подвески является простота конструкции, а также нелинейная упругая характеристика с участком квазинулевой жесткости.

Недостатками прототипа являются:

- малая эффективность виброзащиты при низкочастотных малоамплитудных колебаниях основания;

- малый диапазон квазинулевой жесткости

- отсутствие возможностей регулировки опоры при изменении веса виброизолируемого оборудования

Технической задачей полезной модели является создание технологичной в сборке и разборке, экономически выгодной упругой опоры с эффектом квазинулевой жесткости на большом диапазоне перемещений, обеспечивающей эффективность, надежность, прочность и гибкость применения виброизолятора под различную нагрузку от прецизионного высокоточного оборудования, при работе в условиях чистых производств, а также при динамических низкочастотных колебаниях основания природного или техногенного происхождения.

Поставленная задача решается за счет того, что упругая опора состоит из двух конструктивных групп упругих элементов - первой с положительной, а второй с отрицательной жесткостью, таким образом, что в деформированном состоянии реакция первой группы элементов направлена в противоположную сторону от реакции второй группы элементов, что приводит к снижению общей жесткости опоры в эксплуатационном положении. К первой группе упругих элементов относятся корректоры жесткости, которые выполнены из четного числа, предпочтительно четырех гибких упругих пластин, расположенных в двух группах симметрично оси корректора, жестко связанных с торцевыми стойками, имеющими возможность горизонтального смещения, регулируемых винтом большого хода. Повышение диапазона квазинулевой жесткости достигается за счет применения в качестве упругих элементов корректора жесткости пластин переменной по длине ширины, уменьшающейся к грузовой опоре (b1 и b2 на фиг.1), которые перед приведением в эксплуатационное положение сжимаются в торцевых стойках путем приложения осевой силы большей критической эйлеровой силы, рассчитанной для наименьшего по ширине сечения корректора жесткости. Также эффективность упругой опоры повышена за счет различного шага крепления упругих элементов корректора жесткости к грузовой опоре и торцевой стойке (h₁ и h₂ соответственно на фиг.1). Для эффективного гашения высокочастотных составляющих входного спектра колебаний, упругая опора имеет в своей конструкции эластомерную, предпочтительно резиновую, прокладку, которая также выступает в роли выравнивающей опоры при установке упругой опоры на неровное основание. Универсальность применения данной упругой опоры обеспечивается применением хотя бы одной грузовой пружины с подстроенным винтом большого хода.

Может использоваться нечетное число, предпочтительно три, грузовых пружины, расположенных симметрично вертикальной оси корректора жесткости.

Может использоваться нечетное число, предпочтительно пять, грузовых пружин, четное число которых, предпочтительно четыре, расположены симметрично вертикальной оси корректора, а одна строго по его оси. Может использоваться четное число, предпочтительно четыре, грузовых пружины, расположенных симметрично вертикальной оси корректора жесткости.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью существенных признаков, состоит в создании, для защиты высокотехнологичного прецизионного оборудования от низкочастотных колебаний природного или технологического происхождения эффективной, надежной, технологичной и компактной упругой опоры с эффектом квазинулевой жесткости, благодаря применению которой:

- задача комплексной виброзащиты прецизионного оборудования и человека, как от вертикальных, так и от горизонтальных низкочастотных колебаний природного или техногенного происхождения, решается путем применения всего одного упругого элемента в каждой целевой группе - в корректоре жесткости и грузовом упругом элементе;

- обеспечивается универсальность применения упругой опоры при изменении веса виброизолируемого прецизионного оборудования;

- значительно упрощается процесс микроподстройки упругой опоры при изменении веса виброизолируемого прецизионного оборудования;

- упрощается процесс производства виброизоляторов за счет организации производства узкой номенклатуры простых в изготовлении типовых элементов и последующей сборки и разборки соответствующего виброизолятора на месте установки.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, приведенными на фиг.1-2.На фиг.1 изображена упруга опора в сборе, в которой в качестве упругих элементов первой группы применяются переменные по ширине гибкие упругие пластины 1, сжатые свыше их критической силы путем регулирования расстояния между торцевыми стойками 2,3 с помощью штанги 5 и винта микроподстройки 6. Торцевая стойка 3 закрепляется в выбранном положении с помощью винтов 7. Виброизолируемое оборудование опирается на грузовую опору 4 и закрепляется на ней с помощью винта 11. Нагрузка от виброизолируемого оборудования передается на основание 8 через грузовой упругий элемент 12, регулируемый с помощью винта большого хода 13. Упругая опора опирается на основание через эластомерную, предпочтительно резиновую, прокладку 9.

Принцип работы упругой опоры состоит в следующем. Параметры пластин 1 b₁ и b₂ , шаг их постановки h₁ и h₂ в торцевые стойки 2, 3 и грузовую опору 4, а также величина предварительного выгиба пластин 1 при их сжатии в торцевых стойках подбираются таким образом, чтобы их суммарная реакция уравновешивала реакцию грузового упругого элемента 12 от веса виброизолируемого оборудования. Таким образом, в положении статического равновесия достигается эффект квазинулевой жесткости. При низкочастотной вибрации, система будет колебаться вблизи положения статического равновесия, при котором достигается эффект квазинулевой жестокости, что приведет к значительному снижению амплитуд колебаний виброизолированного оборудования по сравнению с внешним воздействием. При наличие во входном спектре высокочастотных составляющих (более 100 Гц), в упругой опоре предусмотрена эластомерная, предпочтительно резиновая, прокладка 9, которая вследствие своего высокого внутреннего демпфирования на высоких частотах будет значительно снижать амплитуды внешнего воздействия.

Упругая опора, состоящая из грузового упругого элемента и корректора жесткости, выполненного из двух групп упругих пластин с предварительным выгибом от силы, превышающей критическую эйлеровскую, установленных между торцевыми стойками, отличающаяся тем, что упругие пластины каждой из групп содержат четное число пластин, предпочтительно четыре, с возможностью горизонтального смещения, имеющих переменное поперечное сечение, установленных с различным шагом между грузовым упругим элементом и торцевыми стойками и расположенных симметрично оси корректора, при этом возможность горизонтального перемещения групп осуществляется наличием регулировочного винта.