ВИБРОШУМОТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2002 года по МПК B60R13/08 G10K11/16 

Изобретение относится к промышленной акустике, а именно к вопросам изоляции вибраций, снижению шума, а также к созданию комфортных условий труда операторов транспортных средств, преимущественно сельскохозяйственных машин, а также на судах и в промышленности.

Известно покрытие пола кабины транспортного средства, содержащее расположенные последовательно друг за другом плотный слой, пористый слой и пленку, прилегающую к вибрирующей поверхности, причем пустоты образованы выступами пленки в сторону вибрирующей поверхности, а пленка выполнена эластичной и в местах прилегания к пористому слою неперфорирована (а. с. СССР 1678668, 1988 г.).

Однако данное техническое решение не позволяет достичь высоких технических результатов, т.к. имеет деформативную характеристику жесткого типа. Его динамическая податливость уменьшается по мере увеличения статической нагрузки на покрытие, обусловленное весом оператора. Поскольку эффективность покрытия связана с его динамической податливостью, антивибрационные качества покрытия снижаются по мере нагружения покрытия в процессе его эксплуатации.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является конструкция покрытия по патенту 2091256 от 25.04.95 г. Это покрытие включает наружный слой из эластомерного материала и расположенную под ним опорную часть, выполненную в виде решетки с пустотелыми ячейками. 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. В стенках ячеек могут быть выполнены отверстия для принудительной продувки, а под решеткой может быть размещен слой теплоизолирующего материала.

Эффективность устройства основана на создании акустической системы с деформационной характеристикой мягкого типа за счет увеличения площади и уменьшения толщины амортизирующих мембран при действии статических усилий через выступ. В этом случае динамическая податливость покрытия, а с ней и его эффективность увеличивается при увеличении статической нагрузки на покрытие, что положительно сказывается на виброакустических качествах покрытия. Кроме того, конструкция позволяет осуществить принудительную продувку покрытия теплоносителем в зимнее время для создания комфортных условий в помещении, где установлено рассматриваемое покрытие.

Однако известное устройство имеет малый диапазон рабочих статических нагрузок, определяемый деформацией амортизирующих мембран, в результате оно, например, эффективно при сидячем положении оператора, но становится малоэффективно, если оператор находится в вертикальном положении, при котором статические нагрузки на покрытие возрастают и начинает работать опорная часть конструкции, имеющая деформативную характеристику жесткого типа.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона рабочих статических нагрузок, обеспечивающее его эффективную работу при любом положении оператора транспортного средства, а также упрощение конструкции покрытия и более рациональное использование теплоносителя для создания комфортных условий работы оператора.

Поставленная цель достигается созданием конструкции с двумя типами упругодиссипативных элементов, обладающими деформативными характеристиками мягкого типа. Действительно, второй (дополнительный) тип упругодиссипативного элемента выполнен в виде цилиндрических пазов, образующих пустоты со стороны изолируемой поверхности, формируемых примыкающими друг к другу оболочками из эластомерного материла в виде арок с углом раскрыва, равным двум прямым, и с параллельными друг другу осями. Раскрыв арок обращен в сторону наружного слоя из эластомерного материала и закрывается амортизирующими мембранами. При этом слой эластомерного материала снабжен выступами, обращенными к изолируемой поверхности и расположенными напротив выступов с наружной стороны покрытия. Выступы могут образовывать сетку квадратов, причем отношение суммарной толщины выступов к радиусу цилиндрических пазов лежит в пределах от 0.2 до 0.7.

Такое новое техническое решение, обусловленное всей новой совокупностью отличительных признаков, позволяет повысить эффективность виброшумотеплоизолирующего покрытия в широком диапазоне статических нагрузок и улучшить комфортность условий работы оператора экономичным образом, чего не наблюдается в известных аналогичных условиях.

В патентной и научно-технической информации авторы не обнаружили предлагаемую совокупность существенных отличительных признаков. Неизвестно 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 оценкой эффективности устройства и чертежами. Поэтому данное изобретение, по мнению авторов, патентоспособно.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где показаны: на фиг.1 - схематическое изображение предлагаемого покрытия, разрез; на фиг.2 - деформативная характеристика виброакустического элемента мягкого типа; на фиг.3 - идеализированная характеристика динамической податливости предлагаемого покрытия в широком диапазоне осадок.

Предлагаемое покрытие (фиг.1) представляет собой плоский наружный слой из эластомерного материала 1, расположенную под ним опорную часть, образованную оболочками 2, контактирующими с вибрирующей поверхностью 3 с пустотами, выполненными в виде цилиндрических пазов 4. Оболочки 2 представляют собой арки внутреннего радиуса R из эластомерного материала с углом раскрытия, равным двум прямым углам, и с параллельными осями. Раскрыв арок 2 обращен в сторону наружного слоя 1 и закрывается амортизирующими мембранами 5. Мембраны 5 снабжены снаружи 6 и изнутри 7 конструкции выступами толщиной h₁ и h₂ соответственно, контуры которых расположены внутри контуров мембран. Указанные выступы могут образовывать сетку квадратов, причем отношение суммарной толщины выступов h₁+h₂ радиусу арки R составляет от 0.2 до 0.7.

Устройство работает следующим образом. Эффективность по вибро- и шумоизоляции зависит от динамической податливости покрытия С при действии рабочих статических нагрузок Р

где Δx - приращение перемещения (осадки) точки на поверхности покрытия при приращении давления Δp. Чем больше С, тем больший эффект, начиная с более низких частот, обеспечивает покрытие. В данном случае виброакустическая система может быть представлена как совокупность двух подсистем: амортизирующей мембраны 5 с выступом 6 толщиной h₁, укрепленная по периметру на опорной части 2 (первая подсистема), и опорная часть, образованная оболочкой 2 с выступом 7, контактирующая с одной стороны с наружным слоем эластомерного материала 1, а с другой - с вибрирующей поверхностью 3 (вторая подсистема). Наибольший изолирующий эффект в виброакустической системе достигается при ее деформативной характеристике мягкого типа, то есть, когда Δx из формулы (1) растет быстрее чем Δp при увеличении Р. Геометрически соотношение (1) можно трактовать как
C~ctgα, (2)
где, как видно из фиг.2, α - угол между касательной к деформативной характеристике и горизонтальной осью. Из фиг.2 и формулы (2) следует, что участок деформативной кривой 8 АВС наиболее благоприятен для использования в изолирующей конструкции. Легко видеть, что обе подсистемы покрытия в определенных условиях обладают мягкой деформативной характеристикой подобно арочной панели и тонкостенной трубе (В.Т. Ляпунов и др. Резиновые виброизоляторы. Судостроение, Л., 1988 г., стр. 49-50). При соответствующем выборе их жесткостей суммарное перемещение поверхностей покрытия равно Δ = Δ₁+Δ₂, где Δ₁, Δ₂ - перемещение (осадка) рассматриваемых подсистем. В результате обеспечивается максимальная податливость как на участке (первая подсистема, кривая 9), так и на участке (вторая подсистема, кривая 10), (фиг. 3). Таким образом, за счет введения второй подсистемы существенно расширяется (примерно вдвое) диапазон перемещения поверхности предлагаемого покрытия (кривая 11), а следовательно, и восприятия статических нагрузок, при котором динамические свойства покрытия сохраняются высокими. При этом обеспечивается эффективность по виброшумоизоляции согласно оценкам 10 - 20 дБ.

Наличие цилиндрических пазов в эластомерном материале позволяет осуществить принудительную продувку покрытия, например, теплоносителем без необходимости размещения под покрытием слоя теплоизолирующего материала, как это предлагается в прототипе для создания комфортных условий в кабине оператора.

Соотношение между суммарной толщиной выступов h₁+h₂(h₁≅h₂) и радиусом цилиндрических пазов R объясняется следующим. Уменьшение отношения против указанного приводит к потери эффективности первой подсистемы конструкции за счет ограничения величины осадки, а следовательно, к снижению общей эффективности. Увеличение отношения сверх названного значения приводит к потере эффективности второй подсистемы также за счет ограничения осадки и, следовательно, снижению общей эффективности.

Изобретение относится к промышленной акустике, а именно к вопросам изоляции вибраций, снижению шума, а также созданию комфортных условий труда для операторов транспортных средств. Покрытие для пола транспортного средства представляет собой совокупность двух виброакустических систем с деформационными характеристиками мягкого типа. Второй тип упругодиссипативного элемента выполнен в виде цилиндрических пазов, образующих пустоты со стороны изолируемой поверхности, формируемых примыкающими друг к другу оболочками из эластомерного материала в виде арок с углом раскрытия, равным двум прямым, и с параллельными друг другу осями. Раскрыв арок обращен в сторону наружного слоя из эластомерного материала и закрывается амортизирующими мембранами. При этом слой эластомерного материала снабжен выступами, обращенными к изолируемой поверхности и расположенными напротив выступов с наружной стороны покрытия. Технический результат заключается в высокой эффективности покрытия в широком диапазоне статических нагрузок. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Виброшумотеплоизолирующее покрытие, включающее плотный наружный слой из эластомерного материала, расположенную под ним опорную часть с пустотами, образованными структурой из эластомерного материала, контактирующую с изолируемой поверхностью, причем слой упомянутого материала прикреплен к опорной части с образованием податливых мембран, выполненных с наружной стороны слоя с выступами, контуры которых расположены внутри контуров мембран, отличающееся тем, что пустоты со стороны изолируемой поверхности выполнены в виде цилиндрических пазов, образованных примыкающими друг к другу оболочками из эластомерного материала в виде арок с углом раскрытия, равным двум прямым углам, и с параллельными осями, причем раскрыв арок обращен в сторону наружного слоя из эластомерного материала и закрывается упомянутыми мембранами, а слой эластомерного материала дополнительно снабжен выступами, обращенными к изолируемой поверхности и расположенными напротив выступов с наружной стороны покрытия. 2. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что отношение суммарной толщины выступов к радиусу цилиндрических пазов лежит в пределах от 0,2 до 0,7.