СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ВИБРОИЗОЛЯТОРОВ И ШУМОПОГЛОЩАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОБЛИЦОВКИ ПОМЕЩЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕННЫХ УРОВНЕЙ ШУМА И ВИБРАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК B06B1/00 

Описание патента на изобретение RU2653556C1

Изобретение относится к испытательному оборудованию.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является стенд для виброакустических испытаний по патенту РФ №2557332, В06В 1/00, содержащий основания, защищаемый объект, измерительную аппаратуру и генераторы вибрационных, ударных и акустических воздействий (прототип).

Недостатками прототипа являются сравнительно невысокие возможности испытаний многомассовых систем и сравнительно невысокая точность для исследования систем, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями объекта, а также новых конструкций шумопоглощающих элементов облицовки.

Технически достижимый результат - расширение технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями объекта и комбинированных шумопоглощающих элементов облицовки.

Это достигается тем, что в стенде для виброакустических испытаний образцов упругих элементов виброизоляторов и шумопоглощающих элементов облицовки помещений, расположенных в условиях воздействия повышенных уровней шума и вибрации, содержащий основание, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему массой и жесткостью соответственно m2 и c2, а в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор, расположенный на переборке, а на переборке установлена стойка для испытания собственных частот упругих элементов рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытываемых элементов, при этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируются индикатором перемещений, по показаниям которого определяется резонансная частота, соответствующая параметрам каждого упругого элемента, причем на основании и переборке закреплены датчики виброускорений, сигналы от которых поступают на усилитель, затем осциллограф, магнитограф и компьютер для обработки полученной информации, при этом для настройки работы стенда используется частотомер и фазометр, при этом для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, при расшифровке которых определяют собственные частоты систем виброизоляции и логарифмический декремент затухания колебаний по формуле:

где c1 и m1 - соответственно жесткость упругих элементов виброизоляторов и масса основания,

c2 и m2 - соответственно жесткость и масса переборки, h1 - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, при этом уровень звуковой мощности Lp определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на измерительной поверхности S, м2, за которую принята площадь полусферы: ,

где S=2πr2; r - расстояние от центра источника до точек измерений; S0=1 м2, а корректированный уровень звуковой мощности LрА: ,

где LАср - средний уровень звука на измерительной поверхности, а величину снижения уровня звукового давления ΔL в отраженном звуковом поле образца комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными элементами рассчитывают по формуле:

где L - уровень звукового давления в расчетной точке до акустической обработки помещения, дБ; Lобл - уровень звукового давления в расчетной точке после акустической обработки помещения, дБ, В - постоянная помещения до его акустической обработки, м2; B1 - постоянная помещения после его акустической обработки, м2, которая определяется по формуле:

где А1=α(Sобщ-Sобл) - эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями, не занятыми звукопоглощающей облицовкой; α=B/(B+Sобщ) - средний коэффициент звукопоглощения в помещении до его акустической обработки; α1 - средний коэффициент звукопоглощения помещения, обработанного комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными элементами:

ΔА - величина суммарного добавочного поглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки или штучными звукопоглотителями, определяемого по формуле:

где αобл - реверберационный коэффициент звукопоглощения конструкции комбинированной шумопоглощающей облицовки; Sобл - площадь этой конструкции, м2; Ашт - эквивалентная площадь звукопоглощения одного штучного поглотителя, м2; n - количество штучных звукопоглотителей в помещении.

На фиг. 1 представлена схема стенда, на фиг. 2 - математическая модель двухмассовой системы виброизоляции, на фиг. 3 - характеристики логарифмического декремента затухания свободных колебаний двухмассовой системы виброизоляции в зависимости от входного ударного импульса, на фиг. 4 - схема стенда для испытаний шумопоглощающих элементов облицовки, на фиг. 5 - характеристики звукопоглощающих облицовок: 31 - плита «Акмигран»; 32 - то же, с воздушным промежутком 200 мм; 33 - маты супертонкого базальтового волокна толщиной 50 мм; на фиг. 6 - схема комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными элементами; на фиг. 7 - общий вид стенда для виброакустических испытаний.

Стенд для виброакустических испытаний образцов упругих элементов виброизоляторов и шумопоглощающих элементов облицовки помещений содержит основание (каркас) 11, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов 2 закреплена переборка 1, представляющая собой одномассовую колебательную систему массой и жесткостью соответственно m2 и c2. В качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор 3, расположенный на переборке 1. На переборке 1 установлена стойка 6 для испытания собственных частот упругих элементов 7, 8, 9 рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытываемых элементов. При этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируются индикатором 10 перемещений, по показаниям которого определяется резонансная частота, соответствующая параметрам каждого упругого элемента 7, 8, 9.

Возможен вариант цифрового датчика перемещений с передачей данных на компьютер (на чертеже не показано).

На переборке 1 закреплен датчик виброускорений 4, а на основании 11 - датчик виброускорений 5, сигналы от которых поступают на усилитель 12, затем осциллограф 13, магнитограф 16 и компьютер 17 для обработки полученной информации. Для настройки работы стенда используется частотомер 14 и фазометр 15.

Стенд для виброакустических испытаний образцов упругих элементов виброизоляторов и шумопоглощающих элементов облицовки помещений работает следующим образом.

Сначала включают эксцентриковый вибратор 3, который установлен на переборке 1, которая расположена на виброизоляторах 2, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) системы «переборка судна на его корпусе» с помощью датчиков виброускорений 4 и 5. Сигналы с датчиков виброускорений 4 и 5 поступают на усилитель 12, затем осциллограф 13, магнитограф 16 и компьютер 17 для обработки полученной информации. Для настройки работы стенда используется частотомер 14 и фазометр 15.

Для того чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции, производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (на чертеже не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем по формуле (см. фиг. 3 и формулу):

где c1 и m1 - соответственно жесткость упругих элементов виброизоляторов и масса основания,

c2 и m2 - соответственно жесткость и масса переборки, h1 - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, которая связана с логарифмическим коэффициентом затухания δ1 колебательной системы.

На фиг. 4 представлена схема стенда для испытаний шумопоглощающих элементов: 18 - исследуемый объект; 19 - точки измерения на измерительной поверхности S, м2; 20 - комбинированная шумопоглощающая облицовка с резонансными элементами.

На фиг. 5 изображены характеристики звукопоглощающих облицовок: кривая 1 - плита «Акмигран»; кривая 2 - то же, с воздушным промежутком 200 мм; кривая 3 - маты супертонкого базальтового волокна толщиной 50 мм;

На фиг. 6 представлена схема комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными вставками.

Звукопоглощающий элемент с резонансными вставками содержит гладкую 21 и перфорированную 22 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 23 и пустотелых участков 25, причем пустотелые участки 25 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 26, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (на чертеже не показано). Полости 24, образованные гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 21 и перфорированной 22 стенках. Полости 27 пустотелых участков 25, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 21 поверхностью и сплошными участками 23 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 22 поверхностью и сплошными участками 23, расположены резонансные пластины 28 и 29 с резонансными вставками 30, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий.

В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.

Материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Звукопоглощающий элемент с резонансными вставками работает следующим образом. Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 22 и комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, уменьшается, так как осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов Гельмгольца, имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Между гладкой 21 поверхностью и сплошными участками 23 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 22 поверхностью и сплошными участками 23 расположены резонансные пластины 28 и 29 с резонансными вставками 30, выполняющими функции горловин резонаторов Гельмгольца.

Резонансные отверстия 30 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 28 и 29, выполняют функции горловин резонаторов Гельмгольца, частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 30.

Уровень звуковой мощности Lp определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на измерительной поверхности S, м2, за которую обычно принимают площадь полусферы (фиг. 4), т.е.:

где S=2πr2; r - расстояние от центра источника до точек измерений;

S0=1 м2.

Таким же образом определяется корректированный уровень звуковой мощности LрА:

где LАср - средний уровень звука на измерительной поверхности.

Величины снижения уровней звукового давления могут быть определены только в зоне отраженного звукового поля (когда ):

где В - постоянная каюты судна до его акустической обработки, м2;

B1 - постоянная помещения после его акустической обработки, м2, которая определяется по формуле:

где A1=α(Sобщ-Sобл) - эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями, не занятыми звукопоглощающей облицовкой; α=B/(B+Sобщ) - средний коэффициент звукопоглощения в помещении до его акустической обработки; α1 - средний коэффициент звукопоглощения акустически обработанного помещения, определяемый соотношением:

ΔА - величина суммарного добавочного поглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки или штучными звукопоглотителями, определяемого по формуле:

где αобл - реверберационный коэффициент звукопоглощения конструкции облицовки;

Sобл - площадь этой конструкции, м2;

Ашт - эквивалентная площадь звукопоглощения одного штучного поглотителя, м2;

n - количество штучных звукопоглотителей в помещении.

Величина снижения уровня звукового давления ΔL зависит от соотношения между прямым звуком, приходящим непосредственно от источника шума, и звуком отраженным и рассчитывается по формуле:

где L - уровень звукового давления в расчетной точке до акустической обработки помещения, дБ; Lобл - уровень звукового давления в расчетной точке после акустической обработки помещения, дБ.

Похожие патенты RU2653556C1

название год авторы номер документа
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ УПРУГИХ И ШУМОПОГЛОЩАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2652163C1
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2652154C1
СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2652152C1
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2639044C1
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2015
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2603787C1
СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2015
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2596239C1
СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2653554C1
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2659984C1
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК МАШИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ СУДНА 2017
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2642155C1
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2014
  • Новиков Василий Константинович
  • Баранов Евгений Федорович
  • Смагина Татьяна Васильевна
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2558679C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 653 556 C1

Реферат патента 2018 года СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ВИБРОИЗОЛЯТОРОВ И ШУМОПОГЛОЩАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОБЛИЦОВКИ ПОМЕЩЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕННЫХ УРОВНЕЙ ШУМА И ВИБРАЦИИ

Изобретение относится к метрологии. Стенд содержит основание, на котором посредством, по крайней мере, трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему, в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор. На переборке установлена стойка с закрепленными на ней испытываемыми элементами. Колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируются индикатором перемещений. На основании и переборке закреплены датчики виброускорений, сигналы от которых поступают на усилитель, затем осциллограф, магнитограф и компьютер для обработки полученной информации. Для настройки работы стенда используются частотомер и фазометр, при этом для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, при расшифровке которых определяют собственные частоты систем виброизоляции и логарифмический декремент затухания колебаний. Уровень звуковой мощности определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления на измерительной поверхности, которую принята площадь полусферы. Затем рассчитывают величину снижения уровня звукового давления в отраженном звуковом поле образца комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными элементами. Образец содержит гладкую и перфорированную поверхности, виброизоляционный материал, состоящий из участков с полостями, заполненными пеной. Также содержит резонансные пластины с резонансными вставками. Технический результат - расширение технологических возможностей испытаний виброизоляторов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула изобретения RU 2 653 556 C1

1. Стенд для виброакустических испытаний образцов упругих элементов виброизоляторов и шумопоглощающих элементов облицовки помещений, расположенных в условиях воздействия повышенных уровней шума и вибрации, содержащий основание, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему массой и жесткостью соответственно m2 и c2, а в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор, расположенный на переборке, а на переборке установлена стойка для испытания собственных частот упругих элементов рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытываемых элементов, при этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируются индикатором перемещений, по показаниям которого определяется резонансная частота, соответствующая параметрам каждого упругого элемента, причем на основании и переборке закреплены датчики виброускорений, сигналы от которых поступают на усилитель, затем осциллограф, магнитограф и компьютер для обработки полученной информации, при этом для настройки работы стенда используется частотомер и фазометр, при этом для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, при расшифровке которых определяют собственные частоты систем виброизоляции и логарифмический декремент затухания колебаний по формуле:

где c1 и m1 - соответственно жесткость упругих элементов виброизоляторов и масса основания,

c2 и m2 - соответственно жесткость и масса переборки, h1 - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, при этом уровень звуковой мощности Lp определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на измерительной поверхности S, м2, за которую принята площадь полусферы:

,

где S=2πr2; r - расстояние от центра источника до точек измерений; S0=1 м2, а корректированный уровень звуковой мощности LрА:

,

где LАср - средний уровень звука на измерительной поверхности, отличающийся тем, что величину снижения уровня звукового давления ΔL в отраженном звуковом поле образца комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными элементами рассчитывают по формуле:

где L - уровень звукового давления в расчетной точке до акустической обработки помещения, дБ; Lобл - уровень звукового давления в расчетной точке после акустической обработки помещения, дБ, В - постоянная помещения до его акустической обработки, м2; B1 - постоянная помещения после его акустической обработки, м2, которая определяется по формуле:

где A1=α(Sобщ-Sобл) - эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями, не занятыми звукопоглощающей облицовкой; α=B/(B+Sобщ) - средний коэффициент звукопоглощения в помещении до его акустической обработки; α1 - средний коэффициент звукопоглощения помещения, обработанного комбинированной шумопоглощающей облицовой с резонансными элементами:

где ΔА - величина суммарного добавочного поглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки или штучными звукопоглотителями, определяемого по формуле:

,

где αобл - реверберационный коэффициент звукопоглощения конструкции комбинированной шумопоглощающей облицовки; Sобл - площадь этой конструкции, м2; Ашт - эквивалентная площадь звукопоглощения одного штучного поглотителя, м2; n - количество штучных звукопоглотителей в помещении.

2. Стенд для виброакустических испытаний образцов упругих элементов виброизоляторов и шумопоглощающих элементов облицовки помещений, расположенных в условиях воздействия повышенных уровней шума и вибрации по п. 1, отличающийся тем, что комбинированная шумопоглощающая облицовка выполнена с резонансными элементами и содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, при этом слой сложной формы представляет собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, при этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках, причем полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов Гельмгольца.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2653556C1

СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2015
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2596239C1
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2015
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2603787C1
СТЕНД ДЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ЗВУКОПОГЛОТИТЕЛЕЙ 2015
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2612558C2
СТЕНД ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ И МОДЕЛЕЙ 2014
  • Новиков Василий Константинович
  • Баранов Евгений Федорович
  • Смагина Татьяна Васильевна
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2558679C1
JP 2002054988 A, 20.02.2002
US 3824842 A, 23.07.1974
И.Г
Трунова, А.Б
Елькин, В.М
Смирнова Выбор и расчет средств защиты от шума и вибрации: учеб
пособие по выполнению дипломных, курсовых и практических работ для студентов / НГТУ им
Р.Е
Алексеева
- Нижний Новгород, 2012 (c
Механический грохот 1922
  • Красин Г.Б.
SU41A1

RU 2 653 556 C1

Авторы

Кочетов Олег Савельевич

Даты

2018-05-11Публикация

2017-03-13Подача