Вибропоглощающее устройство

 

Изобретение относится к средствам виброакустики и решает задачу повышения вибропоглощения в конструкциях судового и машиностроительного применения. Вибропоглощающее устройство выполнено в виде защищаемой и присоединенной пластин, расположенных параллельно с зазором, заполненным вязкой жидкостью, в которой равномерно по площади расположены податливые элементы. Эти элементы связывают упомянутые пластины и выполнены преимущественно в виде замкнутых резиновых оболочек, заполненных воздухом. Объем, занимаемый податливыми элементами, составляет 0,1÷0,5 объема пространства с жидкостью между пластинами. Технический результат - увеличение вибропоглощающего эффекта, особенно на низких частотах, а также увеличение прочности соединения пластин в устройстве. 2 ил.

Изобретение относится к области вибрации в машиностроении и судостроении и может быть использовано для снижения вибраций и шумов.

Из литературы известны такие средства вибропоглощения как слоеные вибропоглощающие материалы, состоящие из двух металлических пластин, соединенных вязкоупругим клейким слоем, малой по сравнению с пластинами толщины. (А. С. Никифоров. Акустическое проектирование судовых конструкций, Судостроение, Л., 1990, стр. 166). Недостатком этих устройств является недостаточная несущая способность конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является устройство, состоящее из двух пластин с зазором, заполненным вязкой жидкостью (Вибродемпфированная структура, патент США 3087568, кл. 181-33, 1959 г.). Однако известное устройство обладает недостаточным вибропоглощающим эффектом, особенно на низких частотах. Кроме того, крепление пластин друг с другом без снижения эффекта представляет собой сложную техническую задачу.

Задачей настоящего изобретения является увеличение вибропоглощающего эффекта, особенно на низких частотах, а также увеличение прочности соединения пластин в устройстве.

Это достигается тем, что в пространстве с вязкой жидкостью равномерно по площади пластин размещены податливые элементы, выполненные преимущественно в виде замкнутых резиновых оболочек, заполненных воздухом. Объем, занимаемый податливыми элементами, составляет 0.1÷0.5 объема пространства с жидкостью между пластинами. Податливые элементы скреплены с внутренними поверхностями пластин, чем достигается повышенная прочность устройства. Размещение податливых элементов в пространстве между пластинами позволяет увеличить вибропоглощение в конструкции и ее прочность.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано схематичное изображение вибропоглощающего устройства; на фиг.2 - экспериментально полученная частотная зависимость колебательной скорости одного из вариантов предлагаемого устройства вблизи низкочастотного резонанса конструкции.

Предлагаемое вибропоглощающее устройство (фиг.1) представляет собой защищаемую пластину 1, присоединенную к ней через вязкую жидкость 3 пластину 2 и равномерно по площади размещенные между пластинами податливые элементы 4. Податливые элементы 4 могут быть выполнены из материала с малым значением объемного модуля упругости, например из пробки, но наилучшие результаты дают воздухонаполненные резиновые оболочки, которые необходимо крепить к пластинам 1 и 2.

Устройство работает следующим образом. Под действием динамических усилий, развиваемых в защищаемой пластине 1, в вязкой жидкости образуются сдвиговые и поперечные по отношению к пластине волны. Суммарный коэффициент потерь конструкции η_Σ, определяющий ее вибропоглощающую эффективность, складывается из коэффициента потерь за счет сдвиговых η_t и поперечных волн η_П η_Σ = η_t+η_П. (А. С. Никифоров. Вибропоглощение на судах. Судостроение, Л., 1979, стр. 73). Появление нормальных к поверхности пластины 1 волн обусловлено наличием податливостей 4, которые, наряду с инерцией вязкой жидкости, образуют среду с относительно малой скоростью волн, позволяющую реализовать механизм "мягкого" вибропоглощения (там же стр. 65) с высоким коэффициентом потерь η_П. Кроме того, податливые элементы, расположенные равномерно по площади, скрепляют пластины 1, 2 без образования жестких "мостиков" для вибраций, которые, передавая энергию на присоединенную пластину, приводят к снижению акустического эффекта конструкции.

Выбор объема пространства, заполненного податливыми элементами, определяется следующим. Уменьшение этого объема против названного ведет к недопустимому увеличению скорости поперечных волн и, следовательно, к снижению эффективности устройства как "мягкого" покрытия. Увеличение этого объема против названного ведет к уменьшению концентрации вязкой жидкости и снижает эффективность механизма поглощения за счет сдвиговых волн.

Была проведена экспериментальная проверка эффективности работы устройства, для чего измерялась скорость защищаемой квадратной пластины 150х150 мм толщиной 0.4 мм, возбуждаемой в центре. Податливые элементы, имеющие концентрацию 0.4, окружены вязкой жидкостью в виде неполимеризованной эпоксидной смолы. Коэффициент потерь устройства рассчитывался по ширине резонансной кривой 5 2Δf и резонансной частоте f_p и составил η_Σ = 0,26 (фиг.2), что представляет собой достаточно высокое значение.

Формула изобретения

Вибропоглощающее устройство, представляющее собой защищаемую пластину и установленную параллельно ей с зазором присоединенную пластину, пространство между которыми заполнено вязкой жидкостью, отличающееся тем, что в пространстве с вязкой жидкостью равномерно по площади пластин размещены податливые элементы, связывающие внутренние стороны упомянутых пластин и выполненные преимущественно в виде замкнутых резиновых оболочек, заполненных воздухом, причем объем, занимаемый податливыми элементами, составляет 0,1÷0,5 объема пространства с жидкостью между пластинами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2