RU137068U1

RU137068U1 - ELASTIC SUPPORT

Info

Publication number: RU137068U1
Application number: RU2013123876/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Смирнов
Original assignee: Владимир Александрович Смирнов
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2014-01-27

Abstract

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.An elastic support, consisting of a cargo elastic element and a stiffener, made of two groups of elastic plates with a preliminary bend of a force exceeding the critical Euler installed between the end posts, characterized in that the elastic plates of each group contain an even number of plates, preferably four, with the possibility of horizontal displacement, having a variable cross-section, installed with a different pitch between the cargo elastic element and the end posts and located symmetrically about the axis of the corrector, with the possibility of horizontal movement is carried out by the presence of groups of the adjusting screw.

Description

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.The utility model relates to the field of construction and mechanical engineering, namely to a device for vibration isolation of an object, equipment, device in order to protect this device, equipment, as well as people from dynamic low-frequency effects of natural or man-made origin.

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.A known method of vibration isolation and vibration isolator with quasi-zero stiffness according to patent RU No. 2298119 F16F 7/08, 2005, consisting of elastic elements and a viscous damper for vibration protection of technological equipment.

Недостатками известного виброизолятора с квазинулевой жесткостью, состоящего из упругих элементов и вязкого демпфера являются:The disadvantages of the known vibration isolator with quasi-zero stiffness, consisting of elastic elements and a viscous damper are:

- сложность изготовления конструкции виброизолятора;- the complexity of manufacturing the design of the vibration isolator;

- необходимость постановки не мене трех виброизоляторов под один виброизолируемый объект;- the need for setting at least three vibration isolators under one vibration-isolating object;

- невозможность применения для «чистых» производств в связи с наличием трения между упругими элементами виброизолятора и отсутствия изолирующих колпаков;- the impossibility of application for "clean" production due to the presence of friction between the elastic elements of the vibration isolator and the absence of insulating caps;

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).Known vibration isolators of quasi-zero stiffness, consisting of several groups of springs (cargo and corrective), pivotally connected to the loading platform, for vibration protection from low-frequency vibrations ("Recommendations on vibration protection of load-bearing structures of industrial buildings" TSNIISK them. VA Kucherenko. - M., 1988, pp. 54-55).

Недостатками известных виброизоляторов квазинулевой жесткости, состоящими из нескольких групп пружин являются:The disadvantages of the known vibration isolators quasi-zero stiffness, consisting of several groups of springs are:

- технологическая сложность изготовления и тарировки всех групп пружин;- the technological complexity of the manufacture and calibration of all groups of springs;

- конструктивная сложность обеспечения отсутствия упругих горизонтальных колебаний;- the structural complexity of ensuring the absence of elastic horizontal vibrations;

- невозможность применения для «чистых» производств в связи с высокими требованиями к чистоте и стерильности компонентов;- the inability to use for "clean" production in connection with high requirements for the purity and sterility of the components;

- высокая амплитуда колебаний виброизолированной массы, не удовлетворяющая требованиям по допускаемым амплитудам колебаний основания для большинства современных и перспективных типов прецизионного оборудования.- a high amplitude of vibration of the vibration-insulated mass, which does not meet the requirements for permissible amplitudes of vibration of the base for most modern and promising types of precision equipment.

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.The closest adopted for the prototype of the claimed utility model is an elastic suspension (a / c No. 456935 class. F16F 13/00), which can be used to create elastic suspensions for highly effective vibration isolation and deep tuning of the natural frequencies of machines or their components.

Преимуществом данной упругой подвески является простота конструкции, а также нелинейная упругая характеристика с участком квазинулевой жесткости.The advantage of this elastic suspension is the simplicity of design, as well as a non-linear elastic characteristic with a section of quasi-zero stiffness.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- малая эффективность виброзащиты при низкочастотных малоамплитудных колебаниях основания;- low efficiency of vibration protection at low-frequency low-amplitude vibrations of the base;

- малый диапазон квазинулевой жесткости- small range of quasi-zero stiffness

- отсутствие возможностей регулировки опоры при изменении веса виброизолируемого оборудования- lack of adjustment of the support when changing the weight of the vibration-isolating equipment

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.The technical task of the utility model is the creation of a technologically advanced assembly and disassembly, a cost-effective elastic support with the effect of quasi-zero stiffness over a wide range of displacements, providing efficiency, reliability, strength and flexibility of using a vibration isolator for various loads from precision high-precision equipment, when working in clean production conditions, as well as in dynamic low-frequency fluctuations of the base of natural or man-made origin.

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.The problem is solved due to the fact that the elastic support consists of two structural groups of elastic elements - the first with positive and the second with negative stiffness, so that in a deformed state the reaction of the first group of elements is directed in the opposite direction from the reaction of the second group of elements, which leads to a decrease in the total rigidity of the support in the operational position. The first group of elastic elements include stiffeners, which are made of an even number, preferably four flexible elastic plates, arranged in two groups symmetrically to the axis of the corrector, rigidly connected to end posts with horizontal displacement, adjustable by a long-stroke screw. An increase in the range of quasi-zero stiffness is achieved by using, as elastic elements, the stiffness corrector of the plates of a variable width along the length, decreasing to the load support (b1 and b2 in Fig. 1), which are compressed in the end racks by applying an axial force of greater critical the Euler force calculated for the smallest cross section of the stiffener corrector. Also, the effectiveness of the elastic support is increased due to the different step of attaching the elastic elements of the stiffener to the cargo support and end stand (h ₁ and h _2, respectively, in figure 1). To effectively dampen the high-frequency components of the input vibration spectrum, the elastic support has in its design an elastomeric, preferably rubber, gasket, which also acts as a leveling support when installing the elastic support on an uneven base. The universality of the use of this elastic support is ensured by the use of at least one load spring with a long-stroke screw.

Может использоваться нечетное число, предпочтительно три, грузовых пружины, расположенных симметрично вертикальной оси корректора жесткости.An odd number, preferably three, of the load springs located symmetrically to the vertical axis of the stiffener can be used.

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.An odd number, preferably five, of the load springs may be used, an even number of which, preferably four, are located symmetrically to the vertical axis of the corrector, and one strictly along its axis. An even number, preferably four, of the load springs located symmetrically to the vertical axis of the stiffener can be used.

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:The technical result provided by the above set of essential features is to create, to protect high-tech precision equipment from low-frequency vibrations of natural or technological origin, an effective, reliable, technological and compact elastic support with the effect of quasi-zero stiffness, due to which:

- 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;- the task of comprehensive vibration protection of precision equipment and humans, both from vertical and from horizontal low-frequency vibrations of natural or technogenic origin, is solved by applying only one elastic element in each target group - in the stiffness corrector and the elastic load element;

- обеспечивается универсальность применения упругой опоры при изменении веса виброизолируемого прецизионного оборудования;- provides the versatility of the use of elastic supports when changing the weight of the vibration-insulated precision equipment;

- значительно упрощается процесс микроподстройки упругой опоры при изменении веса виброизолируемого прецизионного оборудования;- greatly simplifies the process of micro-adjustment of the elastic support when changing the weight of the vibration-insulated precision equipment;

- 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.- the production process of vibration isolators is simplified by organizing the production of a narrow range of standard elements that are easy to manufacture and the subsequent assembly and disassembly of the corresponding vibration isolator at the installation site.

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.The essence of the utility model is illustrated by the drawings shown in figures 1-2. Figure 1 shows the elastic support assembly, in which, as the elastic elements of the first group, widthwise flexible elastic plates 1 are used, compressed over their critical force by adjusting the distance between end racks 2,3 using a rod 5 and a micro-adjusting screw 6. The end strut 3 is fixed in the selected position using screws 7. The vibration-isolating equipment is supported on the load support 4 and secured to it using a screw 11. The load on vibroizoliruemogo equipment is transmitted to the base 8 through the cargo elastic member 12, adjustable by a screw 13. The large stroke elastic support rests on the ground through an elastomeric, preferably rubber, the gasket 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.The principle of operation of the elastic support is as follows. The parameters of the plates 1 b ₁ and b ₂ , the step of their placement h ₁ and h ₂ in the end racks 2, 3 and the load support 4, as well as the value of the preliminary bending of the plates 1 when they are compressed in the end racks are selected so that their total reaction balances the reaction of the cargo elastic element 12 from the weight of the vibration-isolating equipment. Thus, in the position of static equilibrium, the effect of quasi-zero stiffness is achieved. With low-frequency vibration, the system will oscillate near the position of static equilibrium, at which the effect of quasi-zero cruelty is achieved, which will lead to a significant reduction in the vibration amplitudes of the vibration-insulated equipment compared to external exposure. If there are high-frequency components in the input spectrum (more than 100 Hz), an elastomeric, preferably rubber, gasket 9 is provided in the elastic support, which due to its high internal damping at high frequencies will significantly reduce the external amplitudes.

Claims

An elastic support, consisting of a cargo elastic element and a stiffener, made of two groups of elastic plates with a preliminary bend of a force exceeding the critical Euler installed between the end posts, characterized in that the elastic plates of each group contain an even number of plates, preferably four, with the possibility of horizontal displacement, having a variable cross section, installed with a different pitch between the cargo elastic element and the end posts and located symmetrically about the axis of the corrector, with the possibility of horizontal movement is carried out by the presence of groups of the adjusting screw.