ВИБРОЗВУКОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК F16F1/36 

Изобретение относится к средствам виброзвукоизоляции и может быть использовано в судостроении и машиностроении для снижения шума и вибрации в широком диапазоне статических и динамических нагрузок, действующих на устройство.

Известно виброизолирующее устройство (патент Великобритании N 1098438 кл. F2, 1968 г. ), выполненное в виде полого резинового элемента, армированного металлическими кольцами, а также устройство (патент Франции N 2138543 кл. E 02 B 3/00, 1973 г.), содержащее упругий элемент из резины с полостью, в которой последовательно установлены параллельные между собой армирующие элементы. Эти виброизолирующие устройства имеют ограниченный диапазон статических и динамических нагрузок, обусловленный тем, что армирующие элементы не имеют жесткой связи между собой.

Известно также имеющее звукоизолирующие свойства виброизолирующее устройство по а.с. 815348, кл. F 16 F 1/34, 1978 г., в котором имеется резиновый элемент с полостью, в которую вставлен жесткий сердечник, ось которого совпадает с осью устройства, а каждый армирующий элемент в продольном сечении представляет собой равнобедренный треугольник со скругленной вершиной, основание которого жестко связано с сердечником. Это устройство принято авторами за прототип. В устройстве-прототипе по сравнению с аналогами расширен диапазон воспринимаемых статических и динамических нагрузок, однако, для эффективной работы устройства при больших статистических нагрузках требуется большая статическая деформация (осадка) устройства, что во многих случаях неприемлемо с точки зрения обеспечения устойчивой работы виброзвукоизолированного оборудования.

Задачей настоящего изобретения является создание виброзвукоизолирующего устройства, имеющего малую осадку при больших статических нагрузках, эффективность которого в этих условиях была бы высокой.

Поставленная задача решается тем, что упругодиссипативный элемент из резиноподобного материала предварительно сжат осевыми усилиями и зафиксирован в этом состоянии, а армирующий элемент выполнен в виде фигурной шайбы. Наружный диаметр фигурной шайбы равен диаметру цилиндрической части полости, а длина составляет 0,1 ... 0,5 длины полости, причем один из торцов фигурной шайбы снабжен фланцем, а другой - отверстием. Между фигурной шайбой и основанием установлен стержень, например, в виде шпильки, фиксирующий заданное сжатие упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала, при чем один из концов стержня жестко связан с основанием, а другой, с утолщением, например, гайкой пропущен через отверстие в фигурной шайбе. Это позволяет создать высокоэффективное устройство с малой статической осадкой при больших статических нагрузках.

Причем увеличение эффективности при малой статической осадке возможно при использовании армирующего элемента из полимерного материала.

Такое новое техническое решение всей новой совокупностью отличительных признаков позволяет обеспечить малую осадку виброзвукоизолирующего устройства при высокой его эффективности в условиях больших статических нагрузок за счет предварительного сжатия упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала со специальной фиксацией этого состояния и выполнения армирующего элемента в виде фигурной шайбы специальной конструкции, чего не наблюдается в известных аналогичных устройствах.

В патентах и научно-технической информации авторы не обнаружили предлагаемую совокупность существенных отличительных признаков. Не известно им также применение отдельных признаков в другой совокупности признаков. Поэтому предлагаемое техническое решение можно считать новым. Предлагаемое техническое решение можно признать обладающим изобретательским уровнем, так как оно логически не следует из известных уравнений.

Промышленная применимость настоящего изобретения доказана материалами заявки и, особенно, пояснительными чертежами. Поэтому данное изобретение, по мнению авторов, патентоспособно.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где показано:
на фиг.1 - предлагаемое виброизолирующее устройство, продольный разрез;
на фиг. 2 - деформативные характеристики устройства - прототипа и предлагаемого устройства;
на фиг.3 - частотная зависимость звукоизоляции предлагаемого устройства при повышенных статических нагрузках.

Виброзвукоизолирующее устройство содержит упругодиссипативный элемент 1 из предварительно сжатой осевыми усилиями резины с полостью 2, обладающей цилиндрической симметрией, длиной L, закрепленный на жестком основании 3, и армирующий элемент, выполненный в виде фигурной шайбы 4 диаметром D и длиной H.

Один из торцов шайбы снабжен фланцем 5, а другой - отверстием 6, в которое со стороны утолщения 7 вставлен фиксирующий стержень 8. Другой конец фиксирующего стержня 8 вмонтирован в закрепляющую деталь 9, жестко связанную с основанием 3. Стержень фиксирует требуемое сжатие резинового элемента, в результате чего резина частично заполняет полость 2, что отображено на разрезе дугами 10. Длина шайбы 4 H составляет 0,1 - 0,5 от длины полости L.

Возможность обеспечения малой осадки виброзвукоизолятора при высокой эффективности в условиях больших статических нагрузок объясняется следующим. Деформативная характеристика при действии сжимающей силы на фланец устройства без предварительной деформации (кривая 11, фиг.2) аналогична характеристике устройства-прототипа и представляется кривой ОСА на фиг.2. Деформативная характеристика предлагаемого устройства 12 имеет вид горизонтальной прямой на уровне предварительной деформации ΔC длиной P_с, равной величине, определяемой предварительной деформацией и далее кривой СА, совпадающей с характеристикой устройства без предварительной деформации. При этом видно, что для нагрузок, превышающих величину усилия P_с, осадка А₁С₁ = h существенно меньше, чем осадка ho устройства-прототипа, в то время как динамическая жесткость при той же нагрузке, определяемая тангенсом угла наклона касательной 13 к деформативной характеристике в точке А, остается без изменений. Таким образом, эффективность виброзвукоизолятора, определяемая динамической жесткостью, остается высокой при больших статических нагрузках несмотря на малую осадку устройства, обусловленную предварительно деформацией элемента из резиноподобного материала в этих условиях.

Применение в устройстве фигурной шайбы из полимерного материала позволяет увеличить общий коэффициент потерь устройства по сравнению с вариантом с металлической деталью и за этот счет поглощение вибрационной энергии, что положительно сказывается на эффективности устройства.

Выбор соотношения длины шайбы H и длины полости L объясняется следующим. Уменьшение H/L против названного приводит к потере прочности конструкции, в то время, как увеличение H/L против названного приводит к потере эффективности, поскольку только малая часть резиноподобного материала конструкции участвует в ее работе.

На фиг.3 приведены экспериментальные данные частотной зависимости звукоизоляции устройства по п.1, 2 на основе нитрильной резины и фигурной шайбы из капролона со следующими параметрами D = 70 мм, L = 80 мм, H = 20 мм, P_с = 100 кгс при статической нагрузке 5 кгс/см² в водной среде.

Видно, что при повышенных нагрузках эффективность устройства достаточно высока и составляет 10 - 17 дБ в диапазоне частот 0,32 - 2 кГц, причем обеспечивается соотношение h/ho = 0,8.

Изготовление предлагаемого устройства не вызывает затруднений, в частности фиксирующий стержень вставляется в армирующий элемент через отверстие в торце шайбы, которое затем может заглушаться. Предварительная деформация может быть осуществлена путем натяга шайбы при наличии резьбы на стержне и гайке. Все это позволяет использовать герметичный вариант для работы в жидкости, например в воде, как эффективный звукоизолятор.

Технико-экономический эффект от применения данного виброзвукоизолирующего устройства в промышленности и на транспорте по сравнению с известной конструкцией, взятой в качестве прототипа, заключается в создании высокоэффективного устройства с малой статической осадкой при больших статических нагрузках, что позволяет, в частности, монтировать на этот виброизолятор сложное оборудование с развитыми конструктивными связями без опасности их поломки в процессе монтажа и эксплуатации.

Согласно изобретению предлагается конструкция с упругодиссипативным элементом из резиноподобного материала с полостью, предварительно сжатым осевым статическим усилием и зафиксированным в этом состоянии при помощи специального стержня. Армирующий элемент выполнен в виде фигурной шайбы, длина которой составляет 0,1 - 0,5 длины полости в резиноподобном материале. Один из торцов фигурной шайбы снабжен фланцем, а другой выполнен с отверстием. Один из концов фиксирующего стержня жестко связан с основанием, а другой, с утолщением, например, в виде гайки пропущен через отверстие в фигурной шайбе. Возможно использование армирующего элемента из полимерного материала. Технический эффект заключается в том, что устройство позволяет монтировать на нем сложное оборудование с развитыми конструктивными связями без опасности их поломки в процессе монтажа и эксплуатации, т.к. устройство обладает малой статической осадкой при больших статических нагрузках. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Виброзвукоизолирующее устройство, содержащее упругодиссипативный элемент из резиноподобного материала с осесимметричной полостью, закрепленный на жестком основании, и армирующий элемент, ось которого совпадает с осью полости устройства, отличающееся тем, что упругодиссипативный элемент из резиноподобного материала предварительно сжат осевыми усилиями, а армирующий элемент выполнен в виде фигурной шайбы, наружный диаметр которой равен диаметру цилиндрической части осесимметричной полости, а длина составляет 0,1 - 0,5 длины осесимметричной полости, причем один из торцов фигурной шайбы снабжен фланцем, а другой выполнен с отверстием, между фигурной шайбой и основанием установлен фиксирующий стержень, один из концов стержня жестко связан с основанием, а другой, с утолщением, пропущен через отверстие в фигурной шайбе, фиксируя заданное сжатие упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фигурная шайба выполнена из полимерного материала.