ВИБРОШУМОИЗОЛИРУЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 1997 года по МПК B60R13/08 G10K11/16 

Изобретение относится к промышленной звукоизоляции и предназначено для защиты операторов транспортных средств от вредного воздействия вибраций, шума, а также дискомфортных условий труда в зимнее время. Изобретение также может быть применено на судах, тепловозах, на стационарных виброактивных установках.

Актуальность проблемы создания комфортных условий труда в кабине машин возрастает как с ужесточением международных требований, так и в связи с трудностями продажи с/х машин на рынках СНГ.

Известно покрытие пола кабины транспортного средства, содержащее верхний слой эластичного материала, слой волокнистого материала и панель с волнистым поперечным профилем (авт. св. СССР N 1361052). С заявляемым изобретением совпадают следующие признаки: верхний слой эластичного материала, панель с волнистым поперечным профилем, установленная на поверхность пола и образующая с ним изолированные вентиляционные каналы. Если сделать в последнем признаке эквивалентную замену и сформулировать как опорная часть, контактирующая с вибрирующей поверхностью.

У этого покрытия малая виброизолирующая эффективности в области низких частот, т.к. панель должна быть жесткой, чтобы выдержать вес человека, малое шумопоглощение, определяемое толщиной слоя волокнистого материала, уменьшающегося в процессе эксплуатации, водопоглощение этим слоем и наличие нескольких разнородных материалов.

Известен также напольный коврик для транспортного средства, выполненный из эластичного материала и состоящий из изолированных одна от другой секций, различных по высоте, снабженных упорным валиком, расположенным с боковой стороны секции в верхней их части, а внутри заключена наклонная перегородка (авт. св. СССР N 129983).

С заявляемым изобретением совпадают признаки:
выполнение наружного слоя из эластомерного материала,
опорная часть состоит из изолированных одна от другой секций, если сделать в последнем признаке эквивалентную замену и сформулировать как: опорная часть с пустотелыми ячейками.

Однако в этой конструкции есть необходимость расположения пятки водителя над наклонной перегородкой, так как только в этом положении реализуется виброизоляция покрытия.

В качестве прототипа к заявляемому техническому решению выбрано шумовиброизоляционное покрытие пола кабины трактора, содержащее расположение последовательно друг за другом плотный слой, пористый слой и пленку, прилегающую к демпфируемой поверхности и выполненную с образованием пустот, расположенных между пористым слоем и демпфируемой поверхностью, причем пустоты образованы выступами пленки в сторону демпфируемой поверхности, а пленка выполнена эластичной и в местах прилегания к пористому слою перфорированной (авт. св. СССР N 1678668, кл. B 60 R 13/08, 1988).

существенными признаками прототипа, общими с признаками заявляемого изобретения, являются:
наличие пустот в опорной части покрытия,
наличие перфорации, закрытых прилегающим сверху слоем.

Однако данное техническое решение не позволяет достичь высоких виброшумоизолирующих характеристик, поскольку такая конструкция вызывает необходимость соблюдения соотношения жесткостей пористого слоя и выступов пленки 0 выступы пленки должны выдерживать вес оператора, то есть быть достаточно жесткими, при этом жесткость пористого слоя должна быть еще выше, из-за чего резонансная частота покрытия, как виброизолятора, будет высокой, а эффективность низкой.

Кроме того, образующиеся в результате перфораций в пленке резонаторы Гельмгольца как резонансные звукопоглотители не реализованы в покрытии, так как в горле каждого резонатора практически отсутствуют колебания столбика воздуха, поскольку над отверстиями в пленке сверху расположены пористый и плотный слой покрытия.

На практике для увеличения резонансного звукопоглощения вплотную к открытому горлу резонатора Гельмгольца располагают либо ткань, либо тонкую пленку-перемычку.

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является устранение указанных недостатков и достижение технического результата, заключающегося в:
снижении уровней низкочастотной вибрации, передаваемой с вибрирующей поверхности, например, к ногам оператора;
снижение уровней воздушного шума, например, в кабине за счет резонансного звукопоглощения;
создание комфортных условий в кабине путем принудительной продувки покрытия.

Для этого в известном шумовиброизоляционном покрытии, включающем наружный слой из эластомерного материала и расположенную под ним опорную часть с пустотелыми ячейками, контактирующую с вибрирующей поверхностью, опорная часть выполнена в виде решетки с ячейками, имеющими в сечении, например, многоугольную или круглую форму, а слой эластомерного материала прикреплен к решетке и образует над ячейками амортизирующие мембраны. При этом мембраны имеют на наружной стороне, по меньшей мере, один выступ, контур которого расположен внутри контура мембраны. На внутренней поверхности мембраны со стороны ячейки выполнены глухие отверстия. Крове того, в стенках выполнены отверстия, соединяющие ячейки между собой для их принудительной продувки, например, теплоносителем, а под решеткой размещен слой теплоизолирующего материала.

Опорная часть покрытия, выполненная в виде решетки, позволяет при минимальной массе достичь для заданной весовой нагрузки необходимую прочность и ресурс покрытия. Опорная часть, выполненная из эластомерного материала, дополнительно к основной функции осуществляет также снижение вибраций.

Крепление эластомерного слоя к решетке позволяет образовать над пустотелыми ячейками амортизирующие мембраны, резонансные частоты которых определяются физико-механическими характеристиками материала слоя, его толщиной, размером и формой ячеек.

Наличие на наружной стороне мембран локальных выпуклых образований выступов с контурами, расположенными внутри контуров мембран, позволяет мембранам прогибаться внутрь ячеек под действием статических нагрузок на глубину, определяемую высотой выступа.

Таким образом, каждая часть конструкции вносит свой вклад в снижение вибраций, трансформируя и поглощая из по пути распространения: стенки ячейки
мембраны -выступы.

Наличие на внутренней поверхности мембран глухих отверстий, закрытых тонкими перемычками, позволяет увеличить шумоизолирующую эффективность покрытия за счет добавочного резонансного звукопоглощения резонаторами Гельмгольца.

Выполнение в стенках ячеек отверстий позволяет соединить ячейки между собой и осуществить принудительную продувку покрытия для быстрого подогрева покрытия в зимнее время или охлаждение в летнее время от кондиционера. При этом для снижения теплопотерь теплоноситель изолирован от контакта с металлическим полом кабины тонким слоем теплоизолирующего материала, например, слоем вибродемпфирующей мастики.

На фиг. 1 показан фрагмент сечения покрытия.

На фиг. 2 фрагмент покрытия вид снизу на опорную часть с ячейками, например, квадратной формы.

На фиг. 3 аксонометрическая проекция фрагмента решетки с квадратными ячейками.

На фиг. 4 аксонометрическая проекция фрагмента решетки с круглыми ячейками.

На фиг. 5 аксонометрическая проекция фрагмента покрытия, в котором решетка и прикрепленный к ней наружный слой с выступами выполнены из различных материалов.

На фиг. 6 разрез ячеек покрытия с деформацией мембраны под воздействие массы.

На фиг. 7 деформационная характеристика отпрессованного из резины образца покрытия, где по горизонтальной оси отложены перемещения выступа (мм), а по вертикальной нагрузка (кгс).

На фиг. 8 разрез фрагмента покрытия с выполненными в стенках ячеек отверстиями и размещенным под решеткой слоем теплоизолирущего материала.

На фиг. 9 аксонометрическая проекция фрагмента покрытия с принудительной продувкой ячеек, например, теплоносителем.

На фиг. 10 график зависимости подъема температуры поверхности покрытия от времени продувки.

Опорная часть 1 покрытия (фиг. 1) выполнена в виде решетки с ячейками 2, например, квадратной формы, разделенными стенками-ребрами 3. К решетке прикреплен слой плотного эластомерного материала 4, образующий над ячейкой 2 амортизирующую мембрану 5, на наружной стороне которой имеется выступ 6 в виде локального выпуклого образования, контур которого расположен внутри контура мембраны 5. Глухие отверстия 7 выполнены на внутренней стороне мембраны 5. Над каждым отверстием 7 выполнена перемычка 8. Покрытие контактирует с демпфируемой поверхностью 9. Деформация мембраны под воздействие груза 10 показана на фиг. 6.

В стенках 3 ячейки 2 (фиг. 8) выполнены отверстия 11, соединяющие ячейки между собой для их принудительной продувки, например, теплоносителем 12, а под решеткой размещен слой теплоизолирующего материала 13.

Возможность осуществления изобретения подтверждена практическим выпуском опытной партии пластин покрытия целиком отпрессованных из эластомерного материала. Для этого была изготовлена пресс-форма.

В нижней плите пресс-формы формируется опорная часть покрытия 1, в верхней плите выступы 6 на слое эластомерного материала 4.

Одновременно в процессе прессования пластины покрытия можно формировать глухие отверстия 7 на внутренней стороне амортизирующих мембран и отверстия 11 в стенках ячеек 2.

Покрытие работает следующим образом.

Опорная часть покрытия, выполненная из эластомерного материала в виде решетки, воспринимает вес стоящего на покрытии оператора. Ребра решетки при этом являются первым каскадом амортизации. Вторым каскадом амортизации являются амортизирующие мембраны, Именно они обеспечивают низкочастотную виброизоляцию, т.к. из упругость рассчитана на восприятие через выступы мембраны нагрузки от ноги сидящего оператора, которая имеет величину 10-15 кгс.

Упругость мембраны 5, высота выступа и высота ребра (фиг. 6) рассчитаны так, чтобы при воздействии нагрузки 10 от ног сидящего оператора не происходило контакта внутренней стороны мембраны с демпфируемой поверхностью 9.

Экспериментально получение деформационная (фиг. 7) и виброизолирующие характеристики покрытия дают значение резонансной частоты покрытия в диапазоне низких частот 25-30 Гц и более высокую виброизолирующую эффективность по сравнению с существующими покрытиями.

Покрытие имеет также и высокую шумоизолирующую эффективность, так как с одной стороны изолирует от шума, излучаемого со стороны пола, а с наружной стороны, благодаря резонансному звукопоглощению пустотелыми ячейками-резонаторами Гельмгольца, снижает уровень воздушного шума в кабине транспортного средства. Объем ячейки 2, параметры горла резонатора глухого отверстия 7 и перемычки 8, вносящих поглощение, определяют резонансные частоты и эффективность звукопоглощения. Измеренные значения коэффициентов звукопоглощения на частотах 250, 500, 1000 Гц составляют соответственно 0,35; 0,40; 0,60.

И, наконец, покрытие обладает также высокими теплоизолирующими свойствами благодаря конструкции опорной части с пустотелыми ячейками и наружному эластомерному слою, так как воздух, заключенный в ячейках покрытия является наилучшим теплоизолятором, его коэффициент теплопроводности (в единицах 10^-4 кал/см с град) равен 0,5; резины 3, а стали 1100. Кроме того, конструкция опорной части покрытия позволяет выполнить в стенках решетки отверстия 11, соединяющие ячейки между собой для их принудительной продувки теплоносителем 12 (фиг. 9). Это придает покрытию новое качество быстрый прогрев поверхности покрытия от системы отопления кабины в зимнее время (фиг. 10) или охладить его от кондиционера в летнее время.

Помимо создания комфорта в кабине от обогреваемого напольного покрытия повышается его виброшумоизолирующая эффективности, так как упругая податливость резины, например, на частоте 1000 Гц, увеличивается на порядок при изменении температуры от -15^oC до +15^oC.

Использование: в промышленной звукоизоляции и предназначено для защиты операторов транспортных средств от вредного воздействия вибраций, шума, а также дискомфортных условий труда в зимнее время. Сущность изобретения: покрытие включает наружный слой из эластомерного материала и расположенную под ним опорную часть, выполненную в виде решетки с пустотелыми ячейками, например, квадратной формы, Слой эластомерного материала, прикрепленный к решетке, образует над ячейками амортизирующие мембраны, имеющие на наружной стороне, по меньшей мере, один выступ. Контуры выступа расположены внутри контура мембраны. Низкочастотная виброизоляция покрытия обеспечивается этими мембранами. 2 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. Виброшумотеплоизолирующее покрытие, включающее плотный наружный слой из эластомерного материала и расположенную под ним опорную часть с пустотелыми ячейками, контактирующую с демпфируемой поверхностью, отличающееся тем, что опорная часть выполнена в виде решетки с ячейками многоугольной или круглой формы, а слой эластомерного материала прикреплен к решетке с образованием над ячейками амортизирующих мембран, выполненных на наружной стороне с по меньшей мере одним выступом, контур которого расположен внутри контура мембраны. 2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что на внутренней стороне мембраны выполнены глухие отверстия. 3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что ячейки для обеспечения возможности их принудительной продувки, например, теплоносителем сообщены между собой через отверстия, выполненные в их стенках, а под решеткой размещен слой теплоизолирующего материала.