Виброизолятор

Полезная модель относится к средствам защиты зданий и сооружений от сейсмической нагрузки. Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. Это достигается тем, что в виброизоляторе для фундаментов зданий в сейсмически опасных районах, содержащем корпус и размещенные в нем упругие элементы, корпус выполнен в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде тарельчатой кольцевой пружины, состоящей из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закрепленной в корпусе через периферийную втулку, установленную между основанием, нижним кольцом пружины и крышкой, а виброизолируемый объект устанавливается на резьбовой втулке, размещенной в отверстии верхнего кольца пружины, и прикрепленной к пружине посредством резьбового соединения, а между основанием и нижним торцем резьбовой втулки, соосно корпусу, закреплен упруго-демпфирующий элемент, выполненный в виде основания и крышки, между которыми размещена цилиндрическая винтовая пружина, с демпфером внутри, причем корпус демпфера выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев, имеющих форму, конгруэнтную форме опорных поверхностей эластомера, и жестко связанных с эластомером, причем на фланцах закреплены элементы крепления в виде резьбовых стержней, расположенных перпендикулярно фланцам и соосно эластомеру, причем профиль боковой поверхности эластомера выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, или профиль боковой поверхности эластомера выполнен цилиндрическим или коническим, или профиль боковой поверхности эластомера выполнен гофрированным, а отношение высоты демпфера h к диаметру D опорной поверхности эластомера, находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,451,55, плотность сетчатой структуры демпфера находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм0,15 мм, а витки пружины покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Полезная модель относится к средствам защиты зданий и сооружений от сейсмической нагрузки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является виброизолятор по патенту РФ 138485, F16F 7/00, (прототип), содержащий корпус, упругие плоские элементы и элементы их крепления к корпусу.

Недостатком известного устройства является сравнительно недостаточная эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в виброизоляторе, содержащем корпус и размещенные в нем упругие элементы, корпус выполнен в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде тарельчатой кольцевой пружины, состоящей из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закрепленной в корпусе через периферийную втулку, установленную между основанием, нижним кольцом пружины и крышкой, а виброизолируемый объект устанавливается на резьбовой втулке, размещенной в отверстии верхнего кольца пружины, и прикрепленной к пружине посредством резьбового соединения, а между основанием и нижним торцем резьбовой втулки, соосно корпусу, закреплен упруго-демпфирующий элемент, выполненный в виде основания и крышки, между которыми размещена цилиндрическая винтовая пружина, с демпфером внутри, причем корпус демпфера выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев, имеющих форму, конгруэнтную форме опорных поверхностей эластомера, и жестко связанных с эластомером, причем на фланцах закреплены элементы крепления в виде резьбовых стержней, расположенных перпендикулярно фланцам и соосно эластомеру, причем профиль боковой поверхности эластомера выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, или профиль боковой поверхности эластомера выполнен цилиндрическим или коническим, или профиль боковой поверхности эластомера выполнен гофрированным, а отношение высоты демпфера h к диаметру D опорной поверхности эластомера, находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,451,55, плотность сетчатой структуры демпфера находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм0,15 мм, а витки пружины покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого виброизолятора, на фиг. 2, 3 - вариант выполнения кольцевой тарельчатой пружины (фронтальный разрез и вид сверху), на фиг. 4 - вариант выполнения демпфера.

Виброизолятор содержит корпус, который выполнен в виде основания 1 и крышки 2 (фиг. 1). Упругие элементы выполнены в виде кольцевой тарельчатой пружины, состоящей из нижнего 4 и верхнего 5 колец, связанных между собой упругими пластинами 7 с образованием вырезов (проемов, или фигурных отверстий) 6. Кольцевая тарельчатая пружина закреплена в корпусе через периферийную втулку 3, установленную между основанием 1, нижним кольцом пружины 4 и крышкой 2, а виброизолируемый объект 10 устанавливается на резьбовой втулке 11, размещенной в отверстии 9 верхнего кольца 5 пружины. Резьбовая втулка 11 прикреплена к тарельчатой пружине посредством резьбового соединения, например через втулку 8. Кольцевая тарельчатая пружина закреплена в корпусе с зазором относительно крышки 2 и резьбовой втулки 11. Периферийная втулка 3 может быть выполнена металлической или из эластомера с жесткостью, большей жесткости кольцевой тарельчатой пружины. Кольцевая тарельчатая пружина выполнена в виде двух плоских упругих, соосно расположенных колец, нижнего 4 и верхнего 5, соединенных между собой посредством, по крайней мере, трех плоских упругих пластин 7 (фиг. 2, 3). Между основанием 1 и нижним торцем резьбовой втулки 11, соосно корпусу, закреплен упруго-демпфирующий элемент, выполненный в виде основания 15 и крышки 14, между которыми размещена цилиндрическая винтовая пружина 12, с демпфером 13 внутри.

Упругие пластины 7, соединяющие нижнее 4 и верхнее 5 кольца, могут быть выполнены в виде упругих стержней круглого, квадратного, прямоугольного, многоугольного профиля или профиля, выполненного по кривым второго и «n» порядка (на чертеже не показаны).

Демпфер 13 выполнен из эластомера 18 (фиг. 4) и содержит корпус, который выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев 16 и 17, имеющих форму, конгруэнтную форме опорных поверхностей эластомера 18, и жестко связанных с эластомером, причем на фланцах закреплены элементы крепления 19 и 20 в виде резьбовых стержней, расположенных перпендикулярно фланцам 16 и 17 и соосно эластомеру 18, причем профиль боковой поверхности эластомера выполнен гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, что обеспечивает равночастотность упругого элемента виброизолятора во всех направлениях.

Профиль боковой поверхности эластомера демпфера 13 может быть выполнен цилиндрическим (фиг. 4) или коническим (на чертеже не показано). Кроме того, профиль боковой поверхности эластомера может быть выполнен гофрированным (на чертеже не показано). Отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера, находится в оптимальном соотношении величин: h/D=0,451,55.

Демпфер 13 может быть выполнен из эластомера, например литьевого полиуретана, или в виде упругого сетчатого элемента. Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм0,15 мм.

Возможен вариант, когда витки пружины 12 покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Виброизолятор работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта 10, установленного на резьбовой втулке 11, обеспечивается пространственная виброзащита объекта и защита его от ударов. Причем жесткость кольцевой тарельчатой пружины, за счет ее конструктивного исполнения, может быть подобрана в любом требуемом сочетании по главным осям вибрации, например, большей в горизонтальном направлении, нежели в вертикальном, и наоборот, и т.д. во всех сочетаниях как линейных, так и угловых колебаний.

Демпфер 13, выполненный соответственно из полиуретана, или сетчатой структуры способствуют расширению частотного диапазона гашения сейсмических волн, и повышают эффективность защиты зданий от сейсмотолчков. Кроме того, горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения эластомера, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность, равночастотность и экономичность эластомера, например, резины или полиуретана. За счет оппозитного расположения фланцев 16 и 17 упрощается монтаж и эксплуатация системы виброизоляции в целом.

Выполнение демпфера 13, размещенного внутри пружины 12 сетчатым, позволяет повысить эффективность демпфирования на резонансе, а покрытие витков пружины 12 вибродемпфирующим материалом способствует увеличению демпфирования в широком диапазоне частот.

Предложенное техническое решение является эффективным виброзащитным средством, которое может быть использовано для защиты зданий и сооружений от сейсмической нагрузки.

Виброизолятор, содержащий корпус и размещенные в нем упругие элементы, корпус выполнен в виде основания с крышкой, а упругие элементы - в виде тарельчатой кольцевой пружины, состоящей из верхнего и нижнего упругих колец, связанных упругими пластинами, и закрепленной в корпусе через периферийную втулку, установленную между основанием, нижним кольцом пружины и крышкой, а виброизолируемый объект устанавливается на резьбовой втулке, размещенной в отверстии верхнего кольца пружины, и прикрепленной к пружине посредством резьбового соединения, между основанием и нижним торцем резьбовой втулки, соосно корпусу, закреплен упругодемпфирующий элемент, выполненный в виде основания и крышки, между которыми размещена цилиндрическая винтовая пружина, с демпфером внутри, причем корпус демпфера выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев, имеющих форму, конгруэнтную форме опорных поверхностей эластомера, и жестко связанных с эластомером, причем на фланцах закреплены элементы крепления в виде резьбовых стержней, расположенных перпендикулярно фланцам и соосно эластомеру, отличающийся тем, что плотность сетчатой структуры демпфера находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см³...2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм...0,15 мм, а витки пружины покрыты вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.