Вибропоглощающее покрытие

 

ВИБРОПОГЛОЩАЩЕЕ ПОКРЫТИЕ, наносимое на одну из сторон металлического основания и имеющее толщину, в 2,5-3,5 раза превышающую толщину основания, отличающееся тем, что, с целью увеличения пространственного затухания колебаний в металлическом основании на низких частотах, оно Звыполнено с периодически , повторяющимися квадратными выемками , расположенными параллельно осям симметрии основания, глубиной, равной половине толщины покрьггия, длиной стороны D , вычисляемой по формуле где Е н/м , р кг/мЗ , - модуль упругости, плотность материала и тол% щина основания соответственно; - частота колебаний, (Л и периодом повторения, равным удвоенной длине выемок. I t W. /

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) 443 А заев Р 16 F 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

З Г (21) 3494948/25-28 (22) 23.09.82 (46) 30.06.84. Бюл. Ф 24 (72) В.Б.Степанов, Б.Д.Тартаковский и Н.Ю.Федина (71) Акустический институт им, акад.

Н.Н.Андреева (53) 621-567. 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

- 779534, кл. Е 04 В 1/98, 1980.

Z. Патент ФРГ Ф 1769082, кл. G 10 К 11/00, 1975 (прототнп). (54) (57) ВИБРОПОГЛОЩАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ, наносимое на одну из сторон металлического основания и имеющее толщину, в 2,5-3,5 раза превышающую толщину основания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения пространственного затухания колебаний в металлическом основании на низких частотах, оно выполнено с периодически, повторяющимися квадратными выемками, расположенными параллельно осям симметрии основания, глубиной, равной половине толщины покрытия, длиной стороны В, вычисляемой по формуле где Е (н/м 1, р (кг/м 3, h (м) — модуль упругости, плотность материала и толщина основания соответственно; Pg

f (1/с) — частота колебаний, и периодом повторения, равным удвоенной длине выемок.

4 11004

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено для поглощения изгибных колебаний, распространяющихся по металлическим конструкциям. 5

Известно вибропоглощающее покры- тие для металлических поверхностей из листового вибропоглощающего материала, прикрепляемое одной стороной к защищаемой поверхности 1 . 10

Однако данная конструкция покрытия не позволяет получить существенного пространственного затухания вибрации на низких частотах.

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности является вибропоглощающее покрытие, наносимое на одну из сторон металлического основания и имеющее толщину, в 2,5—

3,5 раза превышающую толщину основа- 20 ния. Коэффициент потерь такой составной конструкции 2- прямо пропорционален коэффициенту потерь покрытия отношению модулей упругости материалов покрытия и основания E2, 25

Е а также отношению толщин 4z/h„, а пространственное затухание изгибной вол ны в конструкции на заданной частоте пропорционально C23.

Недостатком указанного покрытия является малая величина пространст; венного затухания колебаний в металлическом основании на низких частотах.

Цель изобретения — увеличение про- 35 странственного затухания колебаний в металлическом основании на низких частотах.

Указанная цель достигается тем, что вибропоглощающее покрытие, нано- 40 нования, выполнено с периодически повторяющимися квадратными выемками, расположенными параллельно оси симметрии основания, глубиной, равной половине толщины покрытия, длиной стороны Р, вычисляемой по формуле:

4 50

j) =0,5 Q 9 где E (нм22, Р (йг/м ) 11 (м - модуль упругости, плотность материала

55 и толщина основания соответственно, Е (1/с2 — частота колебаний, и периодом повторения, равным удвоенной длине выемок.

2

На фиг. 1 схематически изображено вибропоглощающее покрытие на фиг. 2распределение уровня вибрации на час- тоте 400 Гц в металлической полосе, оклеенной вибропоглощающим покрытием (источник вибрации расположен в точке х = О); на фиг. 3 — частотная характеристика величины погонного затухания уровня вибрации в конструкции, настроеннои на частоту 1000 Гц, при различной глубине выемок в покрытии.

Вибропоглощающее покрытие 1 с выемками 2 нанесено на.металлическое основание 3, как показано на фиг. 1.

Конструкция работает следующим образом.

Энергия вибрации, поступающая от источника в металлическое основание

3, частично переходит в покрытие 1, где ее значительная доля поглощается вследствие наличия внутренних потерь в материале покрытия (как и в извест ном покрытии), а часть в виде изгибной волны набегает на периодическую систему выемок 2. Система выемок 2, являясь дифракционной решеткой, обладает способностью на некоторой частоте (определяемой соотношением, Р =

=Л/4, где 2 Р— пространственный период чередования выемок, 3 — длина волны) частично отражать набегающую на нее волну. Период 2 D повторения выемок выбирается исходя из условия максимального отражения энергии изгибной волны, распространяющейся по основному стержню или пластине. Это условие имеет вид Т/2Р=K волны, распространяющейся в конструкции.

Наилучшее отражение изгибной волны при заданном весе покрытия обеспечивают выемки прямоугольной формы (по сравнению, например, с выемками синусоидальной. формы или пирамидальной формы) благодаря наибольшей амплитуде основной пространственной гармоники разложения последовательности выемок в ряд Фурье. Отраженная волна также частично поглощается покрытием.

Совместное отражение и поглощение симое на одну из сторон металличес12Ч, кого есновенин и имеющее толщину, в где К = т2Г К вЂ” волновое чис2,5-3,5 раза превьппающую толщину ос- ло изгибной

1100443

4, срыв. энергии волны в покрытии по мере ее продвижения вдоль конструкции приводит к усиленному затуханию изгибной волны в основании 3 вследствие волновой энергетической связи основания

3 и покрытия 1.

На фиг. 2 кривая А показывает распредел:.ние уровня вибрации вдоль металлической полосы с высокоэффективным однородным вибропоглощающим пок- 1О рытием. При этом погонное затухание уровня вибрации составляет N

= 4 дБ/м. Кривая В представляет распределение уровня вибрации в случае, когда покрытие того же веса, что и

-однородное, выполнено с периодически повторяющимися квадратными выемками.

Покрытие дает скачкообразное уменьшение уровня вибрации вблизи от источ-, ника (на 10 - 13 дБ) с последующим равномерным затуханием уровня вибрации, составляющим М, = 8,5 дБ/м.

Применение предлагаемого покрытия позволяет обеспечить на заданной частоте (400 Гц) дополнительное затухание уровня вибрации . = 1013 дБ + 4 — 5 дБ/м.

Рекомендуемая глубина выемок является оптимальной. Так,на фиг. 3 показан ход экспериментальной частотной характеристики величины погонного затухания иэгибной волны при различной глубине выемок . меньше оптимальной (кривая А), оптимальной, составляющей половину толщины покрытия (кривая В), и превышающей оптимальную (кривая С). При уменьшении глубины выемок затухание изгибной волны в конструкции на заданной частоте Ю уменьшается и мало отличается от затухания в конструкции с однородным покрытием того же веса. Увеличение глубины выемок сверх оптимальной приводит к падению эффективности демпфирования (по сравнению с эффективностью,. обеспечиваемой однородным покрытием того же веса) на частотах, лежащих вне полосы шириной И == 0 ° ЗХ с центральной частотой

Применение предлагаемого покрытия с периодически повторяющимися выемками позволяет снизить его вес в

1,8-2,0 раза по сравнению с равноэффективным сплошным покрытием.

1100443

Составитель Э.Неселовский

Редактор Ю.Ковач Техред Т.дубинчак Корректор А.Зимокосов

Заказ 4565/30 Тираж 913 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4