ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ

ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ


RU (11) 2023818 (13) C1

(51) 5 E02D27/44 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 28.02.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4954851/33 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.20 
(45) Опубликовано: 1994.11.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Ивович В.А. и Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990, с.212. 2. Авторское свидетельство СССР N 968189, кл. E 02D 27/44, 1980. 
(71) Заявитель(и): Московский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева (RU); Чешское высшее техническое училище - Строительный институт (CS) 
(72) Автор(ы): Коренев Борис Григорьевич[RU]; Маковичка Даниел[CS]; Дукарт Адам Вилебальдович[RU]; Иргибаев Тулеухан Иргибаевич[RU] 
(73) Патентообладатель(и): Московский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева 

(54) ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ 

Сущность изобретения: виброизолированный фундамент включает фундаментный блок, установленный на катках. Блок взаимодействует с горизонтальными упругими элементами. К блоку прикреплены маятниковые гасители колебаний. Каждый гаситель представляет собой гибкий стержень с дополнительной массой на верхнем конце. Нижний конец стержня шарнирно соединен с блоком. В пролетной части стержень соединен с блоком дополнительным упругим элементом расчетной жесткости. Кроме того, на стержне может быть установлена с возможностью перемещения подстроечная масса, а стержень может быть дополнительно соединен с блоком демпфирующим элементом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к средствам виброзащиты низкочастотных горизонтальных колебаний фундаментов под машины.

Известен виброизолированный фундамент, включающий фундаментный блок, горизонтальные упругие элементы (виброизоляторы) и стержни, шарнирно соединяющие фундаментный блок с основанием. Фундамент выполнен по схеме астатического маятника и характеризуется надежной работой в эксплуатационном режиме [1].

Известен виброизолированный фундамент, включающий установленные на катки фундаментный блок и горизонтальные упругие элементы (виброизоляторы). Для получения низких собственных частот горизонтальных колебаний используются виброизоляторы с большой гибкостью, обеспечивающие надежную работу в эксплуатационном режиме [2].

Недостатком известных виброизолированных фундаментов является то, что в переходных режимах при пускоостановочных резонансах на низких частотах фундамент совершает колебания с большими амплитудами, для уменьшения которых вводятся специальные демпфирующие устройства. Кроме того, вследствие большой гибкости виброизоляторов при больших амплитудах колебаний фундамента в переходных режимах для предотвращения потери устойчивости виброизоляторов при их работе на сжатие необходимо предусмотреть специальные мероприятия, например, устройство дополнительных опор.

Целью изобретения является повышение виброзащиты фундамента при низкочастотных горизонтальных колебаниях в переходных режимах.

Цель достигается тем, что виброизолированый фундамент, включающий установленный на катках фундаментный блок и горизонтальные упругие элементы, снабжен дополнительными упругими элементами и маятниковым гасителем колебаний, каждый из которых образован гибким стержнем и дополнительной массой на его верхнем конце, причем стержень соединен с блоком нижним концом шарнирно и в пролете посредством соответствующего дополнительного элемента, жесткость которого определена из соотношения:

Cд = , где Сд - жесткость дополнительного упругого элемента;

mд - дополнительная масса;

ф - частота колебаний блока (фундамента);

l - длина стержня;

Е - модуль упругости первого рода материала стержня;

J - момент инерции поперечного сечения стержня;

а - расстояние от точки крепления дополнительного упругого элемента к стержню до шарнирного крепления.

Кроме того на каждом стержне с возможностью продольного перемещения закреплена подстроечная масса, а между стержнем и блоком дополнительно установлен демпфирующий элемент.

На фиг.1 изображен предлагаемый виброизолированный фундамент; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Виброизолированный фундамент содержит установленный на катки 1 фундаментный блок 2, горизонтальные упругие элементы 3, гибкий стержень 4 с дополнительной массой 5 на верхнем конце, присоединенный к блоку нижним концом с помощью шарнира 6. Между стержнем и фундаментом размещен дополнительный упругий элемент 7.

На стержне 4 расположена подстроечная масса 8 с возможностью ее перемещения вдоль его оси, а между стержнем 4 и блоком 2 размещен демпфирующий элемент 9.

Шарнирное закрепление на нижнем конце гибкого стержня 6 дополнительной массой на его верхнем конце образует так называемый астатический маятник, движения которого при колебаниях сопровождаются соудаpениями между дополнительной массой и блоком.

Использование схемы астатического маятника, стержень которого соединен с блоком упругим элементом, позволяет получить низкие круговые частоты колебаний маятника при длине стержня, соизмеримой с высотой фундамента.

Для эффективного гашения колебаний в переходных режимах необходимо, чтобы частота колебаний маятника м была равна половине частоты колебаний фундамента ф. Исходя из этого условия (условия настройки на резонансную частоту), жесткость Сд дополнительного элемента 7 должна определяться соотношением:

Cд = ,

где mд - дополнительная масса;

mф - частота колебаний блока;

l - длина стержня;

Е - модуль упругости первого рода материала стержня;

J - момент инерции поперечного сечения стержня;

а - расстояние от точки крепления дополнительного упругого элемента к стержню до шарнирного крепления.

Фундамент работает следующим образом.

Под действием приложенной динамической нагрузки в переходных режимах (при пускоостановочных резонансах) блок 2, установленный на катках 1, совершает горизонтальные колебания в плоскости чертежа, сопровождающиеся деформациями гибких элементов 3. Колебания фундамента вызывают движения присоединенного к нему с помощью шарнира 6 и дополнительного упругого элемента 7 астатического маятника, которые сопровождаются соударениями расположенной на верхнем конце стержня 4 дополнительной массы 5 с блоком 2. Эти соударения вызывают рассеяние энергии колебаний и обеспечивают существенное снижение максимальных отклонений фундамента от положения статического равновесия. Жесткость дополнительного упругого элемента 7, принимаемая в соответствии с приведенным выше соотношением, обеспечивает требуемую настройку маятника на резонансную частоту колебаний; при этом за каждый условный период колебаний происходит одно соударение между блоком и дополнительной массой. Подстроечная масса 8 обеспечивает плавность регулирования и высокую степень точности настройки благодаря возможности ее перемещения вдоль оси стержня 4. Демпфирующий элемент 9 уменьшает чувствительность маятника при его малых отклонениях от условия настройки. Подстроечная масса 8 и демпфирующий элемент 9 обеспечивают стабильность параметров маятника.

Величина зазора D между дополнительной массой 5 и блоком 2 принимается нулевой. В этом случае при выполнении условия настройки ( м= 0,5 ф) частота собственных колебаний виброударной системы равна частоте колебаний фундамента. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ, включающий установленный на катках фундаментный блок и горизонтальные упругие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения виброзащиты фундамента при низкочастотных горизонтальных колебаниях в переходных режимах, он снабжен дополнительными упругими элементами и маятниковыми гасителями колебаний, каждый из которых образован гибким стержнем и дополнительной массой на его верхнем конце, причем стержень соединен с блоком нижним концом шарнирно и в пролете - посредством соответствующего дополнительного элемента, жесткость Cд которого определена из соотношения

Cд = ,

гже Mд - дополнительная масса;

wф - частота колебаний блока;

l - длина стержня;

E - модуль упругости первого рода материала стержня;

J - момент инерции поперечного сечения стержня;

a - расстояние от точки крепления дополнительного упругого элемента к стержню до шарнирного крепления.

2. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что на каждом стержне с возможностью продольного перемещения закреплена подстроечная масса, а между стержнем и блоком дополнительно установлен демпфирующий элемент.