устройство для уменьшения вибраций корпусной пластины и установленного на ней виброактивного механизма

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ВИБРАЦИЙ КОРПУСНОЙ ПЛАСТИНЫ И УСТАНОВЛЕННОГО НА НЕЙ ВИБРОАКТИВНОГО МЕХАНИЗМА , содеpжащее пластины, установленные со стоpоны, обpатной pасположению вибpоактивного механизма, одни концы котоpых пpедназначены для закpепления на коpпусной пластине, отличающееся тем, что, с целью снижения частотного диапазона, оно снабжено установленными симметpично с зазоpом относительно основных пластин дополнительными пластинами с пеpемычками, pасположенными так, что пеpвые из них одними своими концами закpеплены посpедством пеpемычек на свободных концах основных пластин, а последующие - на свободных концах дополнительных пластин, количество котоpых выбpано от единицы до n, где n - целое число, длина и шиpина каждой дополнительной пластины выбpаны от половины до полной длины и шиpины основной пластины, шиpина каждой пеpемычки pавновелика толщине дополнительной пластины, а зазоp не пpевышает половины шиpины пеpемычки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к борьбе со звуковой вибрацией на транспортных средствах-судах, вагонах и т. д. , а также в строительстве и других отраслях народного хозяйства, в тех случаях, когда необходимо снизить вибрации корпусных пластин или перекрытий, обусловленные работой установленного на них виброактивного оборудования и механизмов.

Известно устройство [1] , выполненное в виде пластин, прикрепленных параллельно поверхности обшивки корпуса судна к стенкам фундамента виброактивного механизма.

Указанные пластины, выступающие за габариты фундамента и зоны обслуживания механизма, затрудняют доступ к механизму для его технического обслуживания, что представляет известные неудобства в эксплуатации.

Известно устройство [2] , представляющее собой пластины, закрепленные на судовой корпусной пластине со стороны, обратной стороне расположения виброактивного механизма. Эти пластины размещены напротив участков крепления механизма к корпусной пластине и являются как бы продолжением стенок фундамента механизма. Фактически такие пластины являются своеобразным волновым резонатором, увеличивающим входное механическое сопротивление корпусной пластины на определенных частотах, что позволяет уменьшить ее вибрации, обусловленные работой виброактивного механизма. Указанные частоты определяются из условия равенства длины пластины нечетному числу четвертей возникающих в них продольных волн.

Основным недостатком этого устройства является достаточно большая длина указанных пластин, необходимая для достижения эффективности на средних и низких звуковых частотах. Действительно, если, например, пластины имеют 2,5 мм, то наиболее эффективное снижение вибраций будет наблюдаться в районе 500 Гц, в полосе частот шириной примерно в октаву. Для достижения эффективного уменьшения вибраций на более низких частотах необходимо пропорционально увеличивать длину пластин этого устройства, что часто оказывается неприемлемым на практике.

Целью изобретения является снижение частотного диапазона эффективного уменьшения вибраций корпусной пластины, обусловленных работой виброактивного механизма.

Это достигается тем, что известное устройство, содержащее пластины, установленные со стороны, обратной расположению виброактивного механизма, одни концы которых предназначены для закрепления на корпусной пластине, снабжено установленными симметрично с зазором относительно основных пластин дополнительными пластинами, с перемычками, расположенными таким образом, что первые из них одними своими концами закреплены посредством перемычек на свободных концах основных пластин, а последующие - на свободных концах дополнительных пластин, количество которых выбрано от единицы до n, где n - целое число, длина и ширина каждой дополнительной пластины выбраны от половины до полной длины и ширины основной пластины, ширина каждой перемычки равновелика толщине дополнительной пластины, а зазор не превышает половины ширины перемычки.

На фиг. 1-3 показано изображение предлагаемого устройства и его элементов, разрез .

Устройство содержит пластины 1, закрепленные на стороне корпусной пластины 2, обратной стороне расположения виброактивного механизма 3, напротив участка его крепления к корпусной пластине. К каждой из закрепленных на корпусной пластине основных пластин с зазором вдоль ее поверхностей симметрично прикреплены по крайней мере две дополнительные пластины 4 посредством перемычек 5, размещенных на кромке основной пластины, противоположной кромке крепления ее к корпусной пластине.

На фиг. 2 более крупно показана одна из основных пластин 1 условно только с одной из дополнительных пластин 4 и перемычкой 5, а также обозначения размеров этих элементов устройства. Длина l₂ каждой дополнительной пластины составляет от половины до длины l₁, толщина h₂ от половины до толщины h₁ основной пластины, ширина h₃ перемычки равновелика толщине h₂ дополнительной пластины, а зазор l₃ между дополнительной и основной пластинами не превышает половины ширины h₃ перемычки.

На фиг. 3 представлен вариант устройства, в котором к каждой из дополнительных пластин 4 прикреплена по крайней мере одна последующая дополнительная пластина 6, причем перемычка 7 соединяет свободную кромку предшествующей пластины 4 с противоположной кромкой последующей дополнительной пластины 5.

Устройство действует следующим образом. При работе виброактивного механизма 3 возникают динамические усилия, приложенные к корпусной пластине 2 в участках крепления механизма. Заметим, что вид крепления не имеет значения - оно может быть жесткое или через амортизаторы. Наибольшие по амплитуде вибрации корпусной пластины 2 вызывают силы, направленные нормально к ее поверхности. Под воздействием таких сил в основных 1 и дополнительных 4 пластинах возникают преимущественно продольные колебания интенсивность которых зависит как от амплитуды силы, так и от ее частоты и размеров пластины.

Колебания пластин формируются суперпозицией прямых волн и волн, отраженных кромками основных и дополнительных пластин. Прямая продольная волна, распространяясь по основной пластине от участка крепления ее к корпусной пластине, отражается от противоположной кромки, и "бежит" далее по дополнительной пластине, жестко связанной с этой пластиной посредством перемычки. Отражаясь от свободной кромки дополнительной пластины, продольная волна возвращается к участку крепления перемычки и, отражаясь от примыкающей кромки основной пластины, возвращается по ней как отраженная волна к исходному участку приложения возбуждающей силы.

Таким образом, эффективная длина пути пробега для продольных волн оказывается равной удвоенной сумме длин основной и дополнительной пластин. Сложение прямой и обратной волн в пластинах устройства формирует на определенных частотах стоячие волны, характеризующиеся минимальной амплитудой в участке приложения возбуждающей силы. Именно на этих частотах наблюдается значительное возрастание механического сопротивления конструкции, а следовательно, уменьшение вибраций корпусной пластины. Наличие по крайней мере двух дополнительных пластин, симметрично закрепленных с минимальным зазором вдоль поверхностей основной пластины, позволяет предельно снизить преобразование продольных волн в изгибные при каждом отражении за счет симметричности и компактности конструкции.

Увеличение количества последовательно присоединяемых дополнительных пластин, например, как показано на фиг. 3, теоретически позволяет еще более снизить частоту эффективной работы устройства. Однако следует иметь в виду, что увеличение доли энергоемкости изгибных волн, возникающих в пластинах при каждом отражении продольных волн от кромок, может приводить к уменьшению доли продольных волн в суммарных вибрациях пластин, а следовательно, к снижению величины эффекта снижения вибраций за счет самокомпенсации продольных волн. Поэтому увеличение количества дополнительных пластин, закрепленных вдоль одной поверхности основной пластины, более 2-3 нецелесообразно.

Длина каждой из дополнительных пластин выбирается не менее половины длины основной пластины, поскольку меньшие значения дадут неощутимо малое для практики снижения частотного диапазона эффективного уменьшения вибраций. Это связано с достаточно большой шириной частотного диапазона эффективности прототипа, достигшего около октавы.

Естественным ограничением наибольшей длина дополнительной пластины является длина основной пластины, разумеется, с учетом исключения контакта свободной кромки дополнительной пластины с корпусной пластиной.

Толщина дополнительной пластины выбирается не менее половины толщины основной пластины, так как меньшие значения приведут к недопустимо резкому уменьшению сечения канала распространения продольных волн в месте расположения перемычки, т. е. создают дополнительное препятствие на пути прямых и обратных продольных волн. Из этого же условия выбирается ширина перемычки, которую следует выполнять равновеликой толщине дополнительной пластины. Увеличение толщины дополнительной пластины более толщины основной пластины нецелесообразно по таким же соображениям, а также с учетом нежелательности чрезмерного увеличения массогабаритных характеристик устройства.

Ограничение зазора между дополнительной и основной пластинами величиной, не превышающей половины ширины перемычки, в первую очередь обусловлено стремлением исключить возможность возникновения колебаний в перемычке. Указанное ограничение, как и симметричность расположения дополнительных пластин относительно основной, обеспечивает минимальную возможность возникновения изгибных колебаний в дополнительных и основных пластинах.

Что касается выбора толщины основной пластины, то достижение эффективного уменьшения вибраций в достаточно широком диапазоне частот, составляющем примерно октаву, возможно, если ее толщина составляет не менее толщины судовой пластины.

Выбор меньших значений h₁ основной пластины приведет к сужению частотного диапазона эффективности устройства. Увеличение толщины основной пластины (более толщины судовой пластины) ведет к увеличению эффективности устройства в более широком диапазоне частот и ограничивается при практической реализации устройства допустимостью того или иного увеличения массогабаритных характеристик конструкции. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 573400, кл. В 63 Н 21/30, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 563323, кл. В 63 Н 21/30, 1975.