Вибропоглощающая конструкция

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕОЪБЛИК 0 . А ц 4 Г 16 Г 130 ТЕНИЯ 21) 22) 46) сенное на олимерное постоянной н основа В 30Б.Д. Т 72) тако ий 71 им е Н.Н54) ЦИЯ, . вани ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ ОПИСАНИЕ ИЗ 3704163/25-2827,02.8415.08.85. Бюл.В.Б. Степанов,Н.Ю. ФединаАкустический институАндреева621-567,1(088,8)1. Акустический журнР 4, с. 615"616.Акустический журнУ 6, с, 737-742 ( 57) ВИВРОПОГЛОЦАЮЩАЯ К 011 СТРУК- содержащая металлическое основ виде стержня или полосы пряоугольного сечения и на одну из его поверхностеи пвибропоглощающее покрь 1 тиетолщины, превыш .ющей толщи уния, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью увеличения пространственного затухания вибрации в осноВании на низких и средних частотах,покрытие разделено на участки одинаковой протяженности, часть из которых однородны и жестко скреплены соснованием, а в чередующихся с нимивыполнены параллельные основаниюпрорези, высота каждой из которыхвыбрана равной (2,53,2) 10 2 ,где 3 - протяженность участка, м.Указанная цель достигается тем,что в вибропоглощающей конструкции,содержащей металлическое основаниев виде стержня или полосы прямоуголь 55 Изобретение относится к машиностроению, в частности к техникеборьбы с вибрацией инженерных конструкций.Известна вибропоглощающая конструкция, представляющая собой стальную полосу с нанесенным на нее жестким полимерным вибропоглощающим покрытием толщиной, в 2,5 раза превышающей толщину полосы, армированным 10тонкой стальной полосой. При этомармирующая полоса расчленена на одинаковые участки оптимальной протяженности. Данная конструкция в области низких и средних частот обладает 15достаточным коэффициентом потерьвследствие появления сдвиговых деформаций в покрытии 1,Недостатком такой конструкции является ограниченное пространственное 20затухание распространяющейся в ней .изгибной волны в. областях низких исредних частот.Наиболее близкой по техническойсущности к. изобретению является вибропоглощающая конструкция, содержащая .металлическое основание в видестержня или полосы прямоугольногосечения и нанесенное на одну иэ егоповерхностей полимерное вибропогло- З 0.щающее покрытие постоянной толщины,в 23 раза превышающей толщинуоснования 2 .Недостатком такой конструкции является уменьшение пространственногозатухания изгибной волны в областинизких и средних частот (ниже частоты основного резонанса сдвиговыхволн по толщине. слоя покрытия)Ограниченная эффективиостьрассмот ренных вибропоглощающих конструкций обусловлена тем, что затуханиеизгибной волны в конатрукции всецело.определяется величиной энергии вибраций, поглощаемой в покрытии, атакже тем, что поглощение этой энергии покрытием в области низких исредних частот ограничено вследствиеквазистатического характера деформации покрытия. 50Цель изобретения - увеличениепространственного затухаНия вибрации в основании на низких и среднихчастотах. ного сечения и нанесенное на одну иэ его поверхностей полимерное вибропоглощающее покрытие постоянной толщины, превышающей толщину основания, покрытие разделено на участки одинаковой протяженности, часть,из которых однородны и жестко скреплены с основанием, а в чередующихся с ними выполнены параллельные основанию прорези, высота каждой из которых выбрана равной (2,53,2) 10О, где О. - протяженность участка, и.На Фиг. 1 изображена вибропоглощающая конструкция; на фиг,2 - прост ранственное распределение уровня амплитуды иэгибной волны на частоте основного максимума затухания(500 Гц) вдоль металлической полосы, являющейся основанием вибропоглощающей конструкции, источник вибрации. расположен в точке Х = О; на Фиг.3 - частотная характеристика величины погонного затухания уровня амплитуды изгибной волны в конструкции; на фиг.4 - влияние числа слоев и расчлени ненной части покрытия на величину погонного затухания уровня амплитуды изгибной волны в конструкции; нафиг,5 - частотные характеристики величины погонного затухания уровняамплитуды изгибнойволны в конструкции в случаях, когда слои в расчлененной части покрытия отличаютсядруг от друга по толщине или же каждая из зон - по протяженности; нафиг,б - влияние величины зазора Ь отделяющего слои покрытия друг отдруга и от основания, на эффективность вибропоглощающей конструкции,Вибропоглощающая конструкция сос 1 ,тоит иэ металлического основания 1 инанесенного на одну из его поверхностей непрерывно протяженного полимерного вибропоглощающего покрытия2, выполненного в виде эон 2 а протяженностью П, где покрытие однородно и прочно скреплено (склеено) с основанием, чередующихся с зонами 26 такой же протяженности, где покрытие разделено на п = 35 слоев одинаковой толщины, не скрегленных между собой и с основанием,Конструкция работает следующим образом.Изгибная волна частоты Г, распространяясь по металлическому основанию 1, вызывает соответствующиедеформации покрытия 2, вследствие(3) гЧ ГгЬг,а2% 11 12 г п 10 Совместное действие указанных механизмов интерференции волн (противофазное сложение волн и резонансных колебаний слоев) дает увеличение средней величины пространственного затухания вибрации вдоль конструкции в широком диапазоне частот.Частотная характеристика эффективности конструкции станет более равномерной в случаях, когда зоны, где покрытие не соединено с основанием, различны по протяженности или же слои, составляющие покрытие, сделаны различной толщины. Однако величина пространственного затухания при этом существенно уменьшается пО сравнению с максимальной из-за разобщенного действия каждого из слоев по частоте и будет незначительно превьппать затухание в конструкции с однородным покрытием того же веса (принятой за прототип).Прорези, отделяющие слои покрытия друг от друга и от основания, необ 35 ходимы для обеспечения размаха резонансных изгибных колебаний слоев покрытия, возбуждающихся при прохождении изгибной волны по основа 40 нию. При этом экспериментальные испытания вибропоглощающих конструкций с различной толщиной металлического основания показали, что на частотах, где возбуждаются изгибные45 резонансы слоев покрытия, отношение амплитуды колебания основания к толщине основания а,/Ь 1 не превышает,4 Гг Рвеличины 2 10- /К Ь 1, где Н,.-чЕ 1 "г волновое число изгибной волны в основании, С учетом величины резонансной амплитуды слоев, составляю- щей 55 4 1 грастанию величины пространственного затухания вибрации вдоль стержня. Это приводит к образованию дополнительных резонансных максимумов прост 5 ранственного затухания, расположенных на частотах где у - коэффициент потерь материала,покрытия,а также выражения. (3) для частоты йосновного резонанса слоев покрытия,нри которой амплитуда колебанияслоев наибольшая, получается2 76 10 П4 Е р,Подстановка в это выражение параметров различных полимерных вибропоглощающих покрытий в комбйнации с,параметрами металлов, используемыхв качестве основания, с учетом экспериментального разброса этих параметров, даетй= (2,5..3,2) 10 " О,На фиг. 2 кривая 1 показывает распределение уровня амплитуды изгиб, ной волны на частоте Г = 500 Гц вдоль .вибропоглощающей конструкции, включающей металлическую полосу с высокоэффективным однородным вибропоглощающим покрытием, применяемым в настоящее время. При этом погонное затухание амплитуды составляет И= б,5 дБ/м. Кривая 2 представляет распределение уровня амплитуды изгиб ной волны в предлагаемой вибропогло" щающей конструкции, включающей основание и покрытие той же толщины (ве- са), настроенной на частоту основного максимума затухания Е = 500 Гц. Погонное затухание уровня амплитуды в этом случае составляет М, =021,5 дБ/м,На фиг, 3 кривая 1 является частотной характеристикой погонного затухания уровня амплитуды изгибной волны в вибропоглощающей конструкции включающей металлическую полосу с высокоэффективным однородным покрытием, применяемым в настоящее время. Кривая 2 показывает затухание уровня в предлагаемой вибропоглощающей конструкции того же веса, настроенной на частоту основного максимума затухания вибрации, составляющей 2- 500 Гц. Максимумы затухания на част тотах 730 Гц, 2,5 и 4,5 кГц являются дополнительными (обусловленными резонансными колебаниями слоев покрытия). Кривая 3 показывает ход частотной характеристики погонного зату. хания уровня в случае, когда конструкция настроена на частоту основного максимума, составляющего1,5 кГц.Применение вибропоглощающей конструкции дает увеличение погонного 5затухания вибрации в окрестности частот основного и дополнительных максимумов затухания в среднем на 8-10 дБ/мпо сравнению с базовым объектом,представляющим собой вибропоглощаю цщую конструкцию, включающую однородное покрытие того же веса,На фиг. 4 кривая 1 представляетчастотную характеристику погонногозатухания уровня амплитуды изгибной 0волны в .конструкции при числе слоеви = 4 в расчлененной части покрытия;кривая 2 - при и = 2; кривая 3 - прии = 8, Уменьшение или увеличениечисла слоев по сравнению с оптималь 20ным (и = 3..5) приводит к падениюэффективности покрытия в области низких частот.На фиг. 5 кривая 1 соответствуетпредлагаемой.конструкции, настроен-, 25ной на частоту основного максимумазатухания Е = 500 Гц; кривые 2 и 3получены в случаях, когда оси в расчлененной части покрытия отличаютсядруг отдруга по толщине или же когда уд толщина слоев одинакова, но различнапротяженность каждой из зон покрытия.Вследствие этого элементы покрытиянастроены на несколько различающиесячастоты, что приводит к сглаживаниючастотной характеристики величины погонного затухания. Однако эффектпокрытия на частотах основного и дополнительного максимума затухания существенно уменьшается из-за разобщенного действия каждого из слоев покрытия. На фиг. 6 кривая 1 соответствует конструкции, настроенной на частоту основного максимума затухания Г = 500 Гц; кривые 2 и 3 получены в случаях, когда слои в расчлененной части покрытия отделены друг от друга и от основания зазорами меньшей или большей толщины по сравнению с рекомендуемой. Падение эффективности конструкции при уменьшении толщины зазоров можно объяснить уменьшением амплитуды колебания слоев (из-за их соударения) по сравнению с резонансной. При увеличении толщины зазоров по сравнению с рекомендуемой эффективность падает из-за. уменьшения общей толщины покрытия."Патент", г. Ужгор 4 Проек илиал Тираж Госудаелам из Москв 8твенного комитета ССретений и открытийЖ, Раушская наб.