Вибропоглотитель



Вибропоглотитель
Вибропоглотитель
Вибропоглотитель
Вибропоглотитель
G10K11/00 - Способы и устройства для передачи, проведения или направления звука вообще; способы или устройства для защиты от воздействия шума или других акустических колебаний вообще или для их подавления (звукоизоляция для транспортных средств B60R 13/08; звукоизоляция для самолетов B64C 1/40; звукоизоляционные материалы см. в соответствующих подклассах, например C04B 26/00- C04B 38/00; уменьшение шума на верхнем строении путей E01B 19/00; поглощение передаваемого по воздуху шума с дорог или железнодорожных путей E01F 8/00; звукоизоляция, поглощение или отражение шума в строительных сооружениях E04B 1/74; акустика помещений E04B 1/99; звукоизоляция полов E04F 15/20; глушители шума и выхлопные устройства

Владельцы патента RU 2713264:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения. Вибропоглотитель содержит скрепленные между собой металлическую массу в виде металлической пластины и упругий слой. Толщина металлической пластины составляет от 0,2 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции. Длина металлической пластины определяется значением от половины до одной длины изгибной волны. Ширина металлической пластины составляет не менее 0,1 ее длины. Упругий слой выполнен спрессованным из проволоки и имеет толщину равную 5-20 толщинам металлической пластины. Металлическая пластина и проволока в упругом слое выполнены из материала, одинакового с материалом демпфирующей конструкции. Металлическая пластина соединена с демпфируемой конструкцией через установленное в геометрическом центре или в углах упомянутой пластины механическое крепление. Достигается повышение эффективности снижения уровней вибрации на низших резонансных частотах, увеличение срока службы в агрессивных средах. 4 ил.

 

Изобретение относится к области борьбы с вибрацией от воздействия на конструкции воздушного шума или динамических усилий, возникающих при работе шумящего и (или) виброактивного оборудования, используемого на транспортных средствах различного функционального назначения (суда, самолеты, автомобили и т.д.).

Известно большое количество средств уменьшения вибрации, наиболее распространенными из которых являются вибропоглощающие покрытия и локальные вибропоглотители. Подробное описание принципа действия и конструкции указанных средств приведено, см. например, А.С. Никифоров. Вибропоглощение на судах. Гл. 3 Вибропоглощающие покрытия для судовых конструкций, стр. 53-78 и Гл. 5 Прочие средства вибропоглощения. §17 Локальные вибропоглотители, стр. 87-95. Издательство "Судостроение", Ленинград, 1979 г.

Одним из наиболее распространенных типов вобропоглощающих покрытий является армированное вибропоглощающее покрытие (А.С. Никифоров. Акустическое проектирование судовых конструкций. §6.3 Средства вибропоглощения, стр. 158-161. Издательство "Судостроение", Ленинград, 1990 г.), представляющее собой диссипативный слой резиноподобного материала на который наносится армирующий слой из металла. Одним из недостатков армированного вибропоглощающего покрытия является большая масса, обусловленная как большими размерами покрытия в плане, так и его большой толщиной. Действительно, для повышения эффективности армированное вибропоглощающее покрытие наносят на всю или часть (не менее 60%) поверхности демпфируемой конструкции, а толщина покрытия превышает толщину демпфируемой конструкции в два и более раз.

Для минимизации массы и площади размещения вибропоглощающих устройств вместо армированных вибропоглощающих покрытий используют локальные вибропоглотители, представляющие собой груз (металлическую массу) и упругий слой между грузом и демпфируемой конструкцией (см. А.С. Никифоров. Вибропоглощение на судах. Гл. 5 Прочие средства вибропоглощения. §17 Локальные вибропоглотители, стр. 87-95. Издательство "Судостроение", Ленинград, 1979 г.).

Известно также устройство по техническому решению (US 2011/0012419 А1, 20.01.2011, параг. 0073-0084, фиг. 1-11), являющееся вибропоглотителем, направленным на гашение вибрации балансируемого колеса механического средства путем установки на колесо одного или нескольких связанных друг с другом грузов из металлической массы в виде металлической пластины, соединенной с колесом упругим слоем из полимерной пленки - прототип.

Недостатком прототипа-устройства является малая эффективность снижения уровней вибрации известным устройством на низших резонансных частотах демпфируемой конструкции, а также малый срок службы в агрессивных средах металлической пластины и упругого слоя из полимерной пленки.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективности снижения уровней вибрации устройством на низших резонансных частотах демпфируемой конструкции при одновременном увеличении срока службы в агрессивных средах металлической пластины и упругого слоя между металлической пластиной и демпфируемой конструкцией.

Указанная задача решается благодаря тому, что в локальном вибропоглотителе, включающем скрепленные между собой металлическую массу в виде металлической пластины и упругий слой между металлической пластиной и колеблющейся на частоте ƒ демпфируемой конструкцией, по изобретению металлическая пластина имеет толщину h, составляющую от 0,2 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции, длину определяемую величиной от половины до одной длины изгибной волны в металлической пластине на частоте ƒ, и ширину b, определяемую значением не менее 0,1 ее длины а упругий слой между металлической пластиной и демпфируемой конструкцией выполнен спрессованным из проволоки, обладающей подпружинивающими свойствами, и имеет толщину, равную 5-20 толщинам металлической пластины. Причем металлическая пластина и проволока в упругом слое выполнены из одинакового и из нержавеющего материала. При этом металлическая пластина соединена с демпфируемой конструкцией через установленное в геометрическом центре или в углах упомянутой пластины механическое крепление, которое отстоит от места с наибольшим уровнем вибрации демпфируемой конструкции на расстоянии, не превышающем 0,1 длины изгибной волны в демпфируемой конструкции на частоте ƒ.

Выполнение металлической пластины толщиной h, составляющей от 0,2 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции, длиной определяемой величиной от половины до одной длины изгибной волны в металлической пластине на частоте ƒ, и шириной b, определяемой значением не менее 0,1 ее длины и расположенной между металлической пластиной и демпфируемой конструкцией без зазора упругого слоя из прессованной проволоки, обладающей подпружинивающими свойствами, и изготовления их из одинакового материала, обеспечивает повышение эффективности вибропоглотителя на низших резонансных частотах демпфируемой конструкции за счет настройки низшей резонансной частоты изгибных колебаний металлической пластины выбором ее размеров на частоту ƒ повышенной вибрации демпфируемой конструкции в сравнении с прототипом. При этом из-за возникновения изгибных колебаний металлической пластины на частотах более высоких, чем ее низшая резонансная частота, расширяется частотный диапазон, в котором проявляется эффективность вибропоглотителя.

Выполнение находящейся между металлической пластиной и демпфируемой конструкцией без зазора упругого слоя из спрессованной проволоки, обладающей подпружинивающими свойствами и имеющей толщину, равную 5-20 толщинам металлической пластины, обеспечивает повышение эффективности вибропоглотителя за счет улучшения поглощения колебательной энергии в упругом слое из прессованной проволоки при резонансных колебаниях металлической пластины на частоте ƒ, совпадающей с частотой колебания демпфируемой конструкции, возникающей при передаче повышенной вибрации демпфируемой конструкции на металлическую пластину через механические крепления.

Размещение механических креплений в геометрическом центре или в углах металлической пластины от места с наибольшим уровнем вибрации на расстоянии, не превышающем 0,1 длины изгибной волны в демпфируемой конструкции на частоте ƒ, повышает эффективность вибропоглотителя за счет увеличения потерь колебательной энергии в упругом слое из прессованной проволоки при вибрации демпфируемой конструкции на частоте ƒ.

Выполнение металлической пластины и проволоки в упругом слое из материала, одинакового с материалом демпфирующей конструкции, предотвращает возможность появления на них электрохимической коррозии и благодаря этому повышает срок службы вибропоглотителя в агрессивных средах.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлен предлагаемый вибропоглотитель на демпфируемой конструкции, имеющий механическое крепление в геометрическом центре его металлической пластины, и на фиг. 2 - поперечное сечение по А-А вибропоглотителя на фиг. 1, установленного на демпфируемой конструкции, на фиг. 3 представлен предлагаемый вибропоглотитель на демпфируемой конструкции, имеющий механические крепления в углах металлической пластины, и на фиг. 4 - поперечное сечение по А-А вибропоглотителя на фиг. 3, установленного на демпфируемой конструкции.

Вибропоглотитель содержит металлическую пластину 1, имеющую толщину h, составляющую от 0,2 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции 2, длину определяемую величиной от половины до одной длины изгибной волны в металлической пластине на частоте ƒ, и ширину b, определяемую значением не менее 0,1 ее длины а между металлической пластиной и демпфируемой конструкцией без зазора находится слой прессованной проволоки 3, обладающей подпружинивающими свойствами, толщина которого равна 5-20 толщинам металлической пластины (фиг. 1-4).

Металлическая пластина 1 соединена с демпфируемой конструкцией 2, имеющей повышенные уровни вибрации на частоте ƒ, с помощью механических креплений 4, расположенных в геометрическом центре или углах упомянутой пластины (фиг. 1-4). Механические крепления геометрического центра или углов металлической пластины расположены отстоящими от точки с повышенным уровнем вибрации демпфируемой конструкции на расстоянии, не превышающем 0,1 длины изгибной волны в демпфируемой конструкции на частоте ƒ.

В качестве материалов металлической пластины и упругого слоя из прессованной проволоки с подпружинивающими свойствами использован один и тот же нержавеющий материал, за счет чего обеспечивается повышение эффективности вибропоглотителя на низших резонансных частотах демпфируемой конструкции и увеличивается срок службы вибропоглотителя в агрессивных средах.

Предлагаемый вибропоглотитель работает следующим образом.

Демпфируемой конструкцией может являться корпусная или внутрикорпусная конструкция транспортного средства, возбуждаемая воздушным шумом или динамическими усилиями со стороны работающего шумящего и (или) виброактивного механизма. Ею может быть, например, ограждающая конструкция помещения, в котором находится механизм, повышенные вибрации которой являются причиной превышающих нормы уровней вибрации и шума в соседних и более удаленных помещениях транспортного средства. Демпфируемой конструкцией могут являться также днищевая конструкция кормовой оконечности судна, возбуждаемая пульсационными давлениями со стороны гребного винта, или корпус виброактивного механизма, возбуждаемый соударениями движущихся элементов, являющиеся причиной возникновения повышенных вибрации и (или) шума транспортного средства.

Вибрационная энергия, введенная источником в демпфируемую конструкцию 2, распространяется на металлическую пластину 1 через механические крепления. При толщине h металлической пластины 1, составляющей от 0,2 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции 2, длине определяемой величиной от половины до одной длины изгибной волны в металлической пластине на частоте ƒ, и шириной b, определяемой значением не менее 0,1 ее длины в ней на частоте ƒ возникают колебания, которые воздействуют на установленный без зазора упругий слой 3 из прессованной проволоки. Колебательный процесс в прессованной проволоке, обладающей подпружинивающими свойствами, сопровождается потерями вибрационной энергии из-за ее преобразования в тепло, а его интенсификация при резонансных колебаниях металлической пластины 1 приводит к увеличению вибропоглощения, что повышает эффективность вибропоглотителя. Потери колебательной энергии в прессованной проволоке возрастают и на резонансных частотах колебаний демпфируемой конструкции 2, превышающих частоту ƒ и совпадающих с более высокими, чем низшая, резонансными частотами изгибных колебаний металлической пластины 1. Это способствует расширению частотного диапазона эффективности вибропоглотителя.

При толщине h металлической пластины 1 меньшей, чем 0,2 часть толщины демпфируемой конструкции 2, уменьшается эффективность вибропоглотителя из-за его малой массы по отношению к массе демпфируемой конструкции. Увеличение толщины h металлической пластины 1 больше 0,5 толщины демпфируемой конструкции 2 приводит к необходимости увеличения длины обеспечивающей уменьшение вибрации на частоте ƒ, и к росту массы вибропоглотителя.

При длине металлической пластины 1 со значениями, меньшими чем половина длины и чем одна длина изгибной волны в металлической пластине на частоте ƒ, ухудшается настройка низшей резонансной частоты ее изгибных колебаний на частоту ƒ вибрации демпфируемой конструкции 2, что приводит к уменьшению эффективности вибропоглотителя.

При ширине b металлической пластины 1 менее 0,1 ее длины уменьшается эффективность вибропоглотителя из-за его малой массы по отношению к массе демпфируемой конструкции 2.

При нахождении упругого слоя из прессованной проволоки 3, обладающей подпружинивающими свойствами, без зазора между металлической пластиной 1 и демпфируемой конструкцией 2, создаются условия для передачи колебательной энергии на прессованную проволоку и создания в ней вибропоглощения.

Выполнение условия, что механические крепления в геометрическом центре или в углах металлической пластины 1 отстоят от места с наибольшим уровнем вибрации на расстоянии, не превышающем 0,1 длины изгибной волны в демпфируемой конструкции 2 на частоте ƒ, способствует наилучшему возбуждению металлической пластины 1 и прессованной проволоки в упругом слое 3, что приводит к увеличению вибропоглощения, т.е. к росту эффективности вибропоглотителя. При отстояниях механических креплений от места с наибольшим уровнем вибрации демпфируемой конструкции 2 уровни колебаний металлической пластины 1 на частоте ƒ уменьшаются, и эффективность вибропоглотителя становится меньшей.

Измерения эффективности технического решения по заявляемому изобретению проводились при установке вибропоглотителя на демпфируемую конструкцию - перфорированную пластину из стали с размерами в плане 0,522×0,371 м и толщиной 1,5⋅10-3 м. Испытания выполнялись при последовательном нахождении демпфируемой конструкции с вибропоглотителем и без него в воздухе и в воде.

Первая низшая резонансная частота изгибных колебаний конструкции в воздухе, на которой регистрировались повышенные уровни ее вибрации, составляла 77 Гц. Металлическая пластина вибропоглотителя с такой же низшей резонансной частотой изгибных колебаний имела толщину 0,6⋅10-3 м и длину равную примерно 0,72 длины изгибной волны в пластине из стали на частоте 77 Гц и определяемую по формуле

где λизг - длина изгибной волны на частоте ƒ в металлической пластине толщиной h. Ширина металлической пластины составляла 0,06 м, а толщина упругого слоя 3 из спрессованной проволоки, изготовленной из нержавеющей стали, - 6 мм. Масса вибропоглотителя составляла 4% от массы демпфируемой конструкции. Максимальный уровень вибрации демпфируемой конструкции 2 на частоте 77 Гц был зарегистрирован в ее геометрическом центре - пучности низшей формы ее изгибных колебаний. Механическое крепление геометрического центра вибропоглотителя совмещалось с указанной пучностью изгибных колебаний демпфируемой конструкции 2. При установке вибропоглотителя было достигнуто уменьшение уровня вибрации демпфируемой конструкции на частоте ƒ=77 Гц на величину 22 дБ (~12 раз). Достигнуть такой же эффект на этой частоте при использовании прототипа с массой в 3 раза большей, чем у предлагаемого вибропоглотителя, оказалось невозможным. Эффективность прототипа на той же частоте и с такой же массой, как у испытанного вибропоглотителя, отсутствовала.

При нахождении в воздухе вибропоглотитель уменьшил на 6-15 дБ (2-6 раз) уровни вибрации демпфируемой конструкции также на двадцати более высоких резонансных частотах, где эффект от установки прототипа отсутствовал. Увеличение уровней вибрации пластины на других частотах при установке вибропоглотителя не зарегистрировано.

При испытаниях в воде эффективность вибропоглотителя оказалась несколько меньшей, чем в воздухе. На низшей резонансной частоте (45 Гц) изгибных колебаний демпфируемой конструкции она составила 6 дБ, а на восьми последующих частотах - 6-28 дБ. Такие же результаты были получены при испытаниях вибропоглотителя с узлами крепления в углах металлической пластины.

Предлагаемый вибропоглотитель имеет высокую эффективность снижения уровней вибрации устройством на низших резонансных частотах демпфируемой конструкции и при большем сроке службы в агрессивных средах, что выгодно отличает его от прототипа.

Вибропоглотитель, включающий скрепленные между собой металлическую массу в виде металлической пластины и упругий слой, установленный между металлической пластиной и демпфируемой конструкцией, колеблющейся на частоте f, отличающийся тем, что металлическая пластина имеет толщину h, составляющую от 0,2 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции, длину определяемую значением от половины до одной длины изгибной волны в металлической пластине на частоте f, и ширину b, равную не менее 0,1 ее длины а упругий слой выполнен спрессованным из проволоки, обладающей подпружинивающими свойствами, и имеет толщину, равную 5-20 толщинам металлической пластины, причем металлическая пластина и проволока в упругом слое выполнены из материала, одинакового с материалом демпфирующей конструкции, при этом металлическая пластина соединена с демпфируемой конструкцией через установленное в геометрическом центре или в углах упомянутой пластины механическое крепление, элементы которого отстоят от места с наибольшим уровнем вибрации на расстояние, не превышающее 0,1 длины изгибной волны в демпфируемой конструкции на частоте ƒ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру с минирупорной структурой. Монолитная согласующая структура для использования в ультразвуковом преобразователе включает в себя минирупорную решетку.

Глушитель (10) шума содержит корпус (12) с впускным отверстием (22) и выпускным отверстием (54) для воздуха и расположенной в корпусе (12) изолирующей от шума лабиринтной структурой (48).

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах. Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах содержит размещенный в корпусе (3) громкоговоритель (1), излучающая поверхность которого расположена заподлицо в отверстии (4) стенки вентиляционного канала (2) перпендикулярно его оси, приемник давления (5), расположенный вблизи излучающей поверхности громкоговорителя (1), электрически соединенный цепью обратной связи, включающей последовательно соединенные предварительный усилитель (6) с электрически управляемым коэффициентом передачи, компенсатор (7) и инвертирующий усилитель мощности (8), соединенный с громкоговорителем (1).

Изобретение относится к активному шумоподавлению. Система активного шумоподавления (ANC) в транспортном средстве включает в себя процессор, запрограммированный для реализации адаптивного субполосного алгоритма управления с фильтрацией опорного сигнала, который применяет пороговые величины к трактам сигнала обратной связи ошибки и опорного сигнала так, чтобы в ответ на широкополосные негауссовы импульсные опорные сигналы, указывающие дорожный шум и детектируемые датчиками, весовые коэффициенты задавали адаптивный фильтр схождения алгоритма управления и обеспечивали возможность системе ANC частично подавлять дорожный шум посредством громкоговорителя.

Изобретение относится к области машиностроения. Локальный вибропоглотитель включает скрепленные между собой металлическую массу и резиновый слой между металлической массой и демпфируемой конструкцией.

Изобретение относится к области борьбы с вибрацией от воздействия на конструкции воздушного шума или динамических усилий, возникающих при работе шумящего и (или) виброактивного оборудования, используемого на транспортных средствах различного функционального назначения (суда, самолеты, автомобили т.д.), и решает задачу повышения эффективности локального вибропоглотителя за счет снижения уровней вибрации устройством на низких резонансных частотах демпфируемой конструкции.

Изобретение относится к области улучшения акустических условий и уровня освещенности помещений. Звукорассеивающая конструкция выполнена в форме параллелепипеда.

Изобретение относится к акустическому метаматериалу, содержащему ячейки для цифровой обработки входящего звукового волнового сигнала и для генерирования соответствующего ответного звукового волнового сигнала в зависимости от частоты и фазы входящего звукового волнового сигнала для генерирования общего ответного звукового волнового сигнала, который при комбинировании с входящим звуковым волновым сигналом модифицирует входящий звуковой волновой сигнал.

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру для измерения расхода текучей среды. Ультразвуковой расходомер для измерения расхода текучей среды (1) содержит измерительную трубку (2) и ультразвуковой преобразователь (3), причем измерительная трубка (2) имеет преобразовательную камеру (4), которая представляет собой выемку, находящуюся вне поперечного сечения потока в измерительной трубке (2), и генерирует завихрения в потоке текучей среды (1), причем для ультразвукового преобразователя (3) предусмотрен контакт с текучей средой (1) в преобразовательной камере (4) измерительной трубки (2), и ультразвуковой преобразователь (3) имеет корпус (5) преобразователя с ультразвуковым окном (8) и преобразовательный элемент (6), причем на направленной внутрь измерительной трубки (2) торцевой стороне (7) корпуса (5) преобразователя, у ультразвукового окна (8) корпуса (5) преобразователя предусмотрен цилиндрический экран (9), выполненный трубообразным и предназначенный для экранирования пути распространения ультразвуковых сигналов от завихрений, возникающих в потоке текучей среды.

Изобретение относится к звукоизоляции оборудования со средствами широкополосного шумоглушения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит промежуточную массу, верхний и три нижних упругих элемента, массу динамического гасителя и связывающие эту массу с промежуточной массой упругие элементы.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Регистрируют колебания основания, промежуточного тела и технического объекта с помощью датчиков.

Изобретение относится к средствам гашения колебаний упругих элементов конструкции космических аппаратов. Виброгаситель содержит полый цилиндрический корпус 1 из немагнитного материала.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолирующая система содержит соосно расположенные шток, несущий упругий элемент, ползунок, двигающийся в вертикальном направлении вдоль штока между ограничителями хода, рычаги и рессоры.

Изобретение относится к машиностроению. Динамический виброгаситель содержит сферическую оболочку, размещаемую в выполненной в виде параллелепипеда полости демпфируемого тела.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Система содержит устройство для подавления вибрации.

Группа изобретений относится к машиностроению. Способ уменьшения естественных вибраций детали заключается в следующем.

Группа изобретений относится к машиностроению. Демпфер содержит магнитную систему с чередующейся полярностью, состоящую из кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и ферромагнитных полюсных дисковых колец.

Изобретение относится к гашению колебаний в ручных электрических машинах. Ручная электрическая машина содержит приводное устройство, ударный механизм, создающий колебания вдоль линии его действия, и динамический виброгаситель для уменьшения этих колебаний.

Изобретение относится к гашению колебаний в ручных электрических машинах. Ручная машина имеет устройство виброгашения, содержащее первый виброгаситель, имеющий первое направление виброгасящего действия, и второй виброгаситель, имеющий второе направление виброгасящего действия.

Изобретение относится к машиностроению. Виброгасящий цоколь представляет собой стальной разъемный корпус, состоящий из верхнего и нижнего оснований.

Изобретение относится к области машиностроения. Вибропоглотитель содержит скрепленные между собой металлическую массу в виде металлической пластины и упругий слой. Толщина металлической пластины составляет от 0,2 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции. Длина металлической пластины определяется значением от половины до одной длины изгибной волны. Ширина металлической пластины составляет не менее 0,1 ее длины. Упругий слой выполнен спрессованным из проволоки и имеет толщину равную 5-20 толщинам металлической пластины. Металлическая пластина и проволока в упругом слое выполнены из материала, одинакового с материалом демпфирующей конструкции. Металлическая пластина соединена с демпфируемой конструкцией через установленное в геометрическом центре или в углах упомянутой пластины механическое крепление. Достигается повышение эффективности снижения уровней вибрации на низших резонансных частотах, увеличение срока службы в агрессивных средах. 4 ил.

Наверх