RU2066799C1 - Vibration isolation support - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: vibration isolation support has cylindrical housing and the following parts arranged in it coaxially: rod with bearing surface, two circular diaphragms separated along axis of rod and connected with it by their central portion; over periphery it is connected with walls of housing forming gastight chamber which is evacuated. Damping chamber is formed by circular diaphragm located on side of bearing surface of housing, walls and bearing surface of housing. Bypass hole is provided in wall of housing for communication with surrounding medium. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Заявленное устройство относится к области машино-приборостроения и может использоваться для виброизоляции прецизионного оборудования и приборов. The claimed device relates to the field of mechanical engineering and can be used for vibration isolation of precision equipment and devices.

Известно виброизолирующее устройство пневматическая подвеска (см. а.с. СССР N 842295), содержащее герметизированную камеру, заполненную воздухом, образованную резинокордной оболочкой и демпферной камерой, которые соединены между собой через перепускные отверстия. Силой избыточного давления воздуха, заполняющего герметизированную камеру, создается усилие, компенсирующее статическую нагрузку защищаемого объекта. Подавление вибрационного воздействия осуществляется за счет упругих свойств воздуха герметизированной камеры. Сопротивление перетеканию воздуха между резинокордной оболочкой и демпферной камерой, создаваемое перепускными отверстиями при изменении объема резинокордной оболочки, вызванного смещением защищаемого объекта относительно основания при вибрации, обуславливает демпфирование колебаний. Known vibration-isolating device air suspension (see AS USSR N 842295), containing a sealed chamber filled with air, formed by a rubber-cord shell and a damper chamber, which are interconnected through the bypass holes. The force of excess pressure of the air filling the sealed chamber creates a force that compensates for the static load of the protected object. Vibration is suppressed due to the elastic properties of the air of the sealed chamber. The resistance to air flow between the rubber-cord shell and the damper chamber, created by bypass holes when the volume of the rubber-cord shell changes due to the displacement of the protected object relative to the base during vibration, causes vibration damping.

Упругие свойства воздуха, заполняющего герметизированную камеру под давлением превышающим атмосферное, обуславливают значительную жесткость виброизолирующего устройства. Это обстоятельство определяет высокую собственную частоту и как следствие ограниченный диапазон подавляемых частот вибрационного воздействия в низкочастотной области. The elastic properties of the air filling the sealed chamber at a pressure exceeding atmospheric, determine the significant rigidity of the vibration-isolating device. This circumstance determines a high natural frequency and, as a result, a limited range of suppressed frequencies of vibration exposure in the low-frequency region.

Известно виброизолирующее устройство виброизолирующая опора (см. а.с. СССР N 1092319). Hаиболее близкое по совокупности существенных признаков к заявляемому и принятое авторами за прототип. Виброизолирующая опора содержит цилиндрический корпус, с которым расположен стержень, связанный с последним двумя мембранами разнесенными вдоль оси и образующими внутри корпуса герметизированную камеру. Герметизированная камера включает в себя рабочую и демпферную камеры, заполненные воздухом и соединенные между собой перепускными отверстиями, стержень и корпус имеют опорные поверхности ориентированные в противоположные стороны. Площадь круга, описываемого внешним диаметром мембраны, расположенной со стороны опорной поверхности стержня, превышает площадь круга, описываемого внешним диаметром мембраны, расположенной со стороны опорной поверхности корпуса. Это позволяет создать усилие, компенсирующее статическую нагрузку защищаемого объекта, за счет разности сил избыточного давления воздуха внутри герметизированной камеры на мембраны. Вибрационное воздействие подавляется за счет упругих свойств воздуха, заполняющего герметизированную камеру, и частично за счет упругих свойств мембран. Границы полосы подавления частот вибрационного воздействия определяются собственной частотой виброизолирующей опоры. Сопротивление перетеканию воздуха между рабочей и демпферной камерой через перепускное отверстие при изменении объема рабочей камеры, вызванного перемещением защищаемого объекта относительно основания, обуславливает демпфирование колебаний. A vibration-isolating device is known as a vibration-isolating support (see AS USSR N 1092319). The closest in the aggregate of essential features to the claimed and accepted by the authors as a prototype. The vibration isolating support comprises a cylindrical body with which a rod is located, connected to the last two membranes spaced along the axis and forming a sealed chamber inside the body. The sealed chamber includes a working and damper chambers filled with air and interconnected bypass holes, the rod and the housing have supporting surfaces oriented in opposite directions. The area of the circle described by the external diameter of the membrane located on the side of the supporting surface of the rod exceeds the area of the circle described by the external diameter of the membrane located on the side of the supporting surface of the housing. This allows you to create a force that compensates for the static load of the protected object, due to the difference in the forces of excess air pressure inside the sealed chamber on the membrane. The vibration effect is suppressed due to the elastic properties of the air filling the sealed chamber, and partly due to the elastic properties of the membranes. The boundaries of the vibration suppression frequency band are determined by the natural frequency of the vibration isolating support. The resistance to air flow between the working and the damper chamber through the bypass hole when the volume of the working chamber changes due to the movement of the protected object relative to the base, causes vibration damping.

Недостатком прототипа является отсутствие подавления низкочастотных составляющих вибрационного воздействия. Это вызвано значительной величиной упругости воздушной массы, заполняющей герметизированную камеру, которая определяет большую жесткость виброизолирующей опоры, обуславливающую в свою очередь высокую собственную частоту. Последнее определяет большое значение низкочастотной границы полосы подавляемых частот. The disadvantage of the prototype is the lack of suppression of low-frequency components of the vibration effect. This is caused by a significant amount of elasticity of the air mass filling the sealed chamber, which determines the high rigidity of the vibration-isolating support, which in turn causes a high natural frequency. The latter determines the great importance of the low-frequency boundary of the suppressed frequency band.

Проблемой, вытекающей из современного уровня развития техники, является необходимость создания конструкции виброизолирующего устройства с более широкой полосой частот подавления вибрационного воздействия при сохранении демпфирующих свойств. A problem arising from the current level of technological development is the need to create a design of a vibration-isolating device with a wider frequency band to suppress vibration effects while maintaining damping properties.

Указанная проблема решается тем, что заявляемая виброизолирующая опора содержит цилиндрический корпус, соосно с которым расположен стержень. Опорная торцевая поверхность стержня обращена в сторону противоположную опорной поверхности корпуса. Стержень связан с корпусом с помощью двух кольцевых мембран. Мембрана расположена со стороны опорной поверхности корпуса, имеет площадь круга, описанного внешним диаметром, большую площади круга, описанного внешним диаметром кольцевой мембраны, расположенной со стороны опорной торцевой поверхности стержня. Мембраны разнесены по оси стержня и связаны с ним своей центральной частью. Своей периферией мембраны связаны со стенками корпуса, образуя тем самым герметизированную камеру. Полость герметизированной камеры вакуумирована. Кольцевая мембрана, расположенная со стороны опорной поверхности корпуса, стенками и самой опорной поверхностью корпуса, образуют демпферную камеру. Демпферная камера связана с внешней средой через перепускное отверстие в стенке корпуса. This problem is solved by the fact that the inventive vibration isolating support comprises a cylindrical body coaxially with which the rod is located. The supporting end surface of the rod is facing opposite to the supporting surface of the housing. The rod is connected to the housing using two annular membranes. The membrane is located on the side of the supporting surface of the housing; it has a circle area described by the outer diameter larger than the circle described by the outer diameter of the annular membrane located on the side of the supporting end surface of the rod. The membranes are spaced along the axis of the rod and are connected with it by its central part. By their periphery the membranes are connected with the walls of the housing, thereby forming a sealed chamber. The cavity of the sealed chamber is evacuated. An annular membrane located on the side of the supporting surface of the housing, the walls and the supporting surface of the housing, form a damper chamber. The damper chamber is connected to the external environment through a bypass hole in the wall of the housing.

Так как внутренняя полость герметизированной камеры вакуумирована, благодаря разности площадей кругов, описываемых внешними диаметрами кольцевых мембран, создается усилие, обусловленное разностью сил атмосферного давления на мембраны и направленное на компенсацию статической нагрузки защищаемого объекта. Отсутствие воздуха в полости герметизированной камеры обуславливает жесткости виброизолирующей опоры, определяемой в данном случае лишь жесткостью кольцевых мембран, а как следствие этого уменьшение собственной частоты колебаний и расширение полосы частот подавления вибрационного воздействия в низкочастотной области. Since the internal cavity of the sealed chamber is evacuated, due to the difference in the area of the circles described by the outer diameters of the annular membranes, a force is created due to the difference in atmospheric pressure forces on the membranes and aimed at compensating the static load of the protected object. The absence of air in the cavity of the sealed chamber determines the stiffness of the vibration isolating support, which in this case is determined only by the stiffness of the annular membranes, and as a result, a decrease in the natural frequency of vibrations and an extension of the frequency band for suppressing vibration in the low-frequency region.

Так как полость герметизированной камеры вакуумирована, демпферная камера вынесена за ее пределы. Перемещение защищаемого объекта относительно основания при вибрации вызывает изменение формы кольцевой мембраны, отделяющей герметизированную камеру от демпферной, что влечет за собой изменение объема последней, тем самым вызывая перетекание воздуха между демпферной камерой и окружающей средой через перепускное отверстие. Сопротивление, возникающее при перетекании воздуха, обуславливает демпфирующие свойства виброизолирующей опоры. Since the cavity of the sealed chamber is evacuated, the damper chamber is moved outside. Moving the protected object relative to the base during vibration causes a change in the shape of the annular membrane separating the sealed chamber from the damper, which entails a change in the volume of the latter, thereby causing air to flow between the damper chamber and the environment through the bypass hole. The resistance that occurs when air flows causes the damping properties of the vibration isolating support.

Благодаря новой совокупности существенных признаков, достигается расширение полосы подавляемых частот при сохранении демпфирующих свойств виброизоляционной опоры. Thanks to the new set of essential features, an expansion of the suppressed frequency band is achieved while maintaining the damping properties of the vibration isolation support.

Заявленное изобретение является новым, так как авторам оно не известно из отечественных и зарубежных общедоступных источников. The claimed invention is new, as the authors it is not known from domestic and foreign publicly available sources.

По мнению авторов заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно не следует из источников общедоступной информации, характеризующих уровень данной отрасли. According to the authors, the claimed invention has an inventive step, since it does not follow from sources of publicly available information characterizing the level of this industry.

На рисунке изображен общий вид заявляемой виброизолирующей опоры в разрезе. The figure shows a General view of the inventive anti-vibration mount in section.

Виброизолирующая опора содержит цилиндрический корпус 1, вдоль оси которого расположен стержень 2. Стержень 2 связан с корпусом 1 двумя кольцеобразными мембранами 3 и 4, разнесенными вдоль оси стержня и образующими внутри корпуса 1 герметизированную камеру 5. Стержень 2 имеет расширенную опорную торцевую поверхность, ориентированную в сторону противоположную опорной поверхности корпуса 1. Мембраны 3 и 4 связаны своей центральной частью со стержнем 2, а по периферии со стыками корпуса 1. Внешний диаметр кольцевой мембраны 4, расположенной со стороны опорной поверхности корпуса 1 превышает внешний диаметр кольцевой мембраны 3, расположенной со стороны опорной торцевой поверхности стержня 2. Корпус 1 своей опорной поверхностью установлен на основании 6. Защищаемый объект 7 расположен на расширенной опорной торцевой поверхности стержня 2. Опорная часть корпуса 1 выполнена в виде замкнутой полости 8 изолированной от герметизированной камеры 5 мембраной 4. Эта полость представляет собой демпферную камеру, соединенную с окружающей средой через перепускное отверстие 9. The vibration isolating support comprises a cylindrical body 1, the axis of which is located on the rod 2. The rod 2 is connected to the housing 1 by two annular membranes 3 and 4, spaced along the axis of the rod and forming a sealed chamber 5. inside the housing 1. The rod 2 has an expanded abutment end surface oriented in opposite to the supporting surface of the housing 1. The membranes 3 and 4 are connected by their central part to the rod 2, and on the periphery with the joints of the housing 1. The outer diameter of the annular membrane 4, located with one the surface of the supporting surface of the housing 1 exceeds the outer diameter of the annular membrane 3 located on the side of the supporting end surface of the rod 2. The housing 1 with its supporting surface is mounted on the base 6. The protected object 7 is located on the extended supporting end surface of the rod 2. The supporting part of the housing 1 is made in the form a closed cavity 8 is isolated from the membrane 4 from the sealed chamber 5. This cavity is a damper chamber connected to the environment through the bypass hole 9.

Виброизолирующая опора работает следующим образом. Vibration isolating support works as follows.

Благодаря тому, что площадь круга, описываемого внешним диаметром мембраны 4, превышает площадь круга описываемого внешним диаметром мембраны 3, при вакуумировании герметизированной камеры возникает усилие, обусловленное разностью сил атмосферного давления на поверхность мембран. Это усилие напpавлено в сторону противоположную вектору силы тяжести защищаемого объекта. При равенстве этих сил стержень 2 занимает положение, при котором отсутствует непосредственный механический контакт его с корпусом 1. При этом механическая связь между ними осуществляется только через мембраны 3 и 4, которые под воздействием силы атмосферного давления приобретают полутороидальную форму. Отклонение от этого положения стержня 2, с размещенным на нем защищаемым объектом 7, под воздействием вибрации вызовет деформации мембран 3 и 4, что приведет к изменению суммарного вектора силы действующего со стороны мембран 3 и 4 на стержень 2, которое будет направлено на компенсацию отклонения. Малая жесткость демпфируемых мембран обеспечивает низкую собственную частоту виброизолирующей опоры и как следствие более широкий частотный диапазон подавления вибрационного воздействия. Due to the fact that the area of the circle described by the external diameter of the membrane 4 exceeds the area of the circle described by the external diameter of the membrane 3, a vacuum arises due to the difference in atmospheric pressure forces on the surface of the membranes when evacuating the sealed chamber. This force is directed in the direction opposite to the gravity vector of the protected object. With the equality of these forces, the rod 2 occupies a position in which there is no direct mechanical contact with the housing 1. Moreover, the mechanical connection between them is carried out only through the membranes 3 and 4, which, under the influence of atmospheric pressure, acquire a half-toroidal shape. Deviation from this position of the rod 2, with the protected object 7 placed on it, under the influence of vibration will cause deformation of the membranes 3 and 4, which will lead to a change in the total force vector acting from the side of the membranes 3 and 4 to the rod 2, which will be directed to compensate for the deviation. The low stiffness of the damped membranes provides a low natural frequency of the vibration isolating support and, as a result, a wider frequency range for suppressing vibration effects.

Изменение формы мембраны 4 при смещении стержня 2 относительно корпуса 1 приводит к изменению объема демпферной камеры. Это вызывает перетекание воздуха между демпферной камерой и окружающей средой через пропускное отверстие 9. Сопротивление перетеканию воздуха создаваемое перепускными отверстиями 9, обуславливает демпфирование колебаний. Changing the shape of the membrane 4 with the displacement of the rod 2 relative to the housing 1 leads to a change in the volume of the damper chamber. This causes air to flow between the damper chamber and the environment through the inlet 9. The resistance to air overflow created by the bypass holes 9 causes damping of vibrations.

На основании вышеизложенного заявители считают, что заявляемое изобретение соответствует критерию промышленной применимости. Based on the foregoing, applicants believe that the claimed invention meets the criterion of industrial applicability.

Claims (1)

Виброизолирующая опора, содержащая цилиндрический корпус, расположенные в нем соосно стержень с опорной торцевой поверхностью, противоположной опорной поверхности корпуса, две кольцевые мембраны, одна из которых, расположенная со стороны опорной поверхности корпуса, имеет площадь круга, описанного внешним диаметром, большую площади круга, описанного внешним диаметром кольцевой мембраны, расположенной со стороны опорной торцевой поверхности стержня, разнесенные по оси стержня и связанные с ним своей центральной частью, а по периферии связанные со стенками корпуса с образованием герметизированной камеры, демпферную камеру и перепускное отверстие, отличающаяся тем, что полость герметизированной камеры вакуумирована, демпферная камера образована расположенной со стороны опорной поверхности корпуса кольцевой мембраной, стенками и опорной поверхностью корпуса, а перепускное отверстие выполнено в стенке корпуса и предназначено для связи с внешней средой. A vibration isolating support comprising a cylindrical body, a coaxial rod located therein with a supporting end surface opposite the supporting surface of the housing, two annular membranes, one of which, located on the side of the supporting surface of the housing, has a circle area described by an external diameter larger than the circle area described the outer diameter of the annular membrane located on the side of the supporting end surface of the rod, spaced along the axis of the rod and connected with it by its central part, and around the periphery associated with the walls of the housing with the formation of a sealed chamber, a damper chamber and a bypass hole, characterized in that the cavity of the sealed chamber is evacuated, the damper chamber is formed by an annular membrane located on the side of the supporting surface of the housing, the walls and the supporting surface of the housing, and the bypass hole is made in the housing wall and intended for communication with the external environment.