Виброизолятор
Иллюстрации
Реферат
Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: виброизолятор содержит основания и соединенные с ними упругие элементы, каждый из которых выполнен в виде, по крайней мере, одной металлической пластины дугообразной формы в продольном сечении представляющей собой клин, свернутой в спираль со стороны тонкого конца и соединенной с одним из оснований на расстоянии от тонкого конца, большем одной четверти длины пластины, при этом на каждом упругом элементе в направлении от тонкого конца выполнена, по крайней мере, одна продольная прорезь , а число прорезей и их длина в каждом поперечном сечении выбраны из соотношения: n Integer J. . , где В (X)j общая ширина металлической пластины; ЬМ . bW 4jrfM Зр ширина отдельной полосы между прорезями на расстоянии от тонкого конца; TM - максимальная рабочая частота виброизоляции; р - плотность материала; h(x) - текущая толщина металлической пластины на расстоянии х от тонкого конца, integer - целая часть числа х. 3 ил. (/)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
Csl>s F 16 F 7/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
I00 (ф. ) 00 (21) 4905403/28 (22) 22.10.90 (46) 30.03.93. Бюл. М 12 (71) Ленинградский кораблестр мтельный институт (72) А,B.Àâðèíñêèé, С.А.Рыков и И.К,Пименов (56) Авторское свидетельство СССР
N 1650976, кл. F 16 F 7/00, 1989. (54) ВИБРОИЗОЛЯТОР (57) Использование: в машиностроении.
Сущность изобретения: виброизолятор содержит основания и соединенные с ними упругие элементы, каждый из которых выполнен в виде, по крайней мере, одной металлической пластины дугообразной формы в продольном сечении представляющей собой клин, свернутой в спираль со стороны тонкого конца и соединенной с одним из
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к вопросам виброизоляции механизмов.
Эффективность виброиэоляции работающего механизма в значительной мере зависит от способности виброизолятора рассеивать вибрационную энергию и уменьшать передачу силы и вибрации от механизма на фундамент.
Целью изобретения является расширение частотного диапазона.
Физическая сущность изобретения заключается в следующем.
Основным физическим эффектом, íà основе которого разработан данный тип виброизолятора, является распространение иэгибной виброволны по клинообразному
„„ Ж„„1805238 А1 оснований на расстоянии от тонкого конца, большем одной четверти длины пластины, при э ом на каждом упругом элементе в направлении от тонкого конца выполнена, по крайней мере, одна продольная прорезь. а число прорезей и их длина в каждом поперечном сечении выбраны иэ в соотношения: и» integer —, где В—
b(x)) общая ширина металлической пластины;
Ь(х) =- -- — — — ширина отдельной / Ь(х1л т/Е полосы между прорезями на расстоянии от тонкого конца; м — максимальная рабочая частота виброизоляции; р — плотность материала; h(x) — текущая толщина металлической пластины на расстоянии х от тонкого конца, integer — целая часть числа х, 3 ил, по толщине элементу. При этом по мере распространения волны от толстого края клина к тонкому происходит уменьшение длины иэгибной волны на данной частоте и увеличение амплитуды изгибных колебаний в клиновидной пластине. Экспериментальные исследования показали, что данный эффект имеет место, Однако ширина частотного диапазона, в котором этот эффект появляется, ограничена сверху. Теоретические и экспериментальные исследования показали следующее.
При распространении иэгибной волны по клину поперечный волновой размер пластины по мере утоньшения клина возрастает. Это приводит к тому, что вектор скорости иэгибной волны отклоняется OT продольн0Й
1805238 оси. То есть по мере утоньшения клина возникают условия формирования поперечных резонансных колебаний .в пластине. Это приводит к тому, что начиная с некоторой пороговой частоты fg, часть вибрационной энергии не проходит в более тонкую часть клина (где наиболее эффективно работает
ВПП) и отражается от боков пластины, Следовательно, с этой пороговой частоты fn физическая природа расп ространения изгибной волны в клиновой пластине не удовлетворяет условию одномерной бегущей волны.
Избежать изложен н ых выше неп риятностей можно, если обеспечить конструкцией пластины клинового типа режим бегущей одномерной изгибной волны. Технически это реализуется путем ступенчатого сужения ширины волноотвода, за счет нескольких продольных прорезей.
Основным условием распространения одномерной волны в пластине клиновоготипа является соотношение
В = Лщ/2, (1) где Ящ — длина изгибной волны в конструкции на частоте 1 ;
 — ширина в пластине.
Известно, что длина изгибной волны
Л=2л(Е!/m в ) (2)
Учитывая, что I=Bh /12 — момент инерз ции площади поперечного сечения, получим; (3) где m — погонная масса пластины; в=2 x f.
Выражение (3) определяет пороговую частоту — f<, начиная с которой в пластине перестает распространяться только одномерная волна.
Если fn — максимальная рабочая частота виброизоляции), то для обеспечения одномерного характера распространения изгибной волны, в пластине необходимо сделать одну или несколько продольных прорезей, Используя (1) и (2), получим выражение для текущей ширины Ь(х) пластины клинового типа, обеспечивающей одномерный характер распространения изгибной волны на частоте f,. и меньше до тонкого свободного конца
b(x)=((h(x) ri/4 1м) (Е/3 о ) ), (4) где h(x) — текущая толщина пластины на расстоянии х; Е— модуль упругости; р — плотность материала.
Тогда количество прорезей — и в каждом текущем сечении пластины, сделанных для обеспечения одномерного характера распространения изгибной волны, определяется целым числом отношения В/b(x), т.е.
h enteger -.. (5)
Ь (х)
На фиг.1 показа виброизолятор; на фиг.2 — профиль металлической пластины (пластина развернута); на фиг.3 — металлическая пластина, вид сверху с разрезами
10 (пластина развернута).
Устройство содержит верхнее 1 и нижнее 2 основания, соединенные с упругими элементами 3, покрытыми вибропоглотителем 4. Упругий элемент выполнен в виде по
15 крайней мере одной металлической пластины с клиновидным профилем. Пластина свернута в спираль со стороны тонкого конца и соединена с нижним основанием на расстоянии от тонкого конца больше од20 ной четверти длины пластины. В металлической пластине со стороны тонкого кольца (фиг.2 и 3) сделана по крайней мере одна прорезь.
Устройство работает следующим образом. Механизм устанавливается на верхнее основание, возбуждает вертикальные колебания верхнего основания 1, который передает динамическое воздействие на упругий элемент 3, Это динамическое воз30 действие приложено поперек упругого элемента в районе соединения дугообразной пластины упругого элемента 3 с верхней планкой основания 1. Поэтому в пластине возникают изгибные колеба ия, которые распространяются от ее толстого конца к тонкому, Отмеченные изгибные колебания дугообразной пластины передают колебательную энергию о механизма на фундамент. Однако при этом, большая доля
40 энергии изгибных кочеба ий пластины (а следовательно и механик ма) распоостраняется к свободному тон о у концу упругого элемента, минуя нижнее основание, т.к. его клиновая форма автоматически согласует
45 механические импедансы различных участков клина. в то время как механический импеданс изгибных колебаний пластины существенно меньше механического импеданса нижнего основания с фундаментом.
50 По мере распространения к свободному концу энергия изгибных колебаний пластины преобразуется в тепловую благодаря нанесенному слою вибропоглотителя. Такое преобразование происходит во всем рабочем диапазоне частот, т,к, благодаря сделанным прорезям 5, в упругом элементе бежит только пучок одномерных изгибных волн.
Без прорезей, начиная с некоторой частоты, образовалась бы двухмерная изгиб1805238
n > Integer
b (x) ной полосы между прорезями на расстоянии х от тонкого конца;
fM — максимальная заданная рабочая частота виброизоляции;
Š— модуль упругости;
p — плотность материала;
h(x) — текущая толщина металлической пластины на расстоянии х от тонкого конца;
integer — целая часть числа х.
Й/8. 1
Фиг.5
Составитель А, Арвинский
Техред М.Моргентал Корректор О, Кравцова
Редактор
Заказ 931 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101 ная волна, которая привела бы к отражению бегущей волны, что уменьшило бы ее поглощение и способствовало бы лучшей передаче энергии механических колебаний от вибратора к фундаменту.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет по сравнению с прототипом повысить эффективность работы виброизолятора эа счет определенным образом сделанных продольных прорезях в упругих элементах.
Формула изобретения
Виброизолятор, содержащий основание и соединенные с ним упругие элементы, каждый иэ которых выполнен в виде, по крайней мере, одной металлической пластины дугообразной формы, в продольном сечении представляющей собой клин, свернутой в спираль со стороны тонкого конца и соединенной с одним из оснований на расстоянии от тонкого конца, большем одной четверти длины пластины, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, на каждом упругом элементе в направлении от тонкого конца выполнена, по крайней мере одна продольная прорезь, а число и прорезей в каждом
5 поперечном сечении выбраны из соотношения
10 где  — общая ширина металлической пластиныы;
У пхни /Е
Ь(х}= — ширина отдель4лf Зр