ШУМОПОГЛОЩАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ
NOISE-ABSORBING STRUCTURE

Изобретение относится к звукопоглощающим конструкциям и может быть использовано во многих отраслях промышленности, в частности в машиностроении.
Известны конструкции панелей, предназначенные для поглощения шума. Например, панель, которая позволяет поглощать энергию в диапазоне частот в 1000-4000 Гц. Сущность изобретения: панель состоит из пластины полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами и слоя связанных волокон или мягкого пористого материала, причем комплект этих слоев работает по принципу "масса-пружина" /Патент РФ №2106021, МПК G10K 11/16, опубликован 1998.02.27/.
Наиболее близким решением к заявляемому является патент РФ №2249258, МПК G10K 11/16, опубликован 2005.03.27 «Звукопоглощающая панель».
Панель содержит верхнюю и нижнюю обшивки и размещенный между ними зигзагообразный гофрированный заполнитель. В предлагаемом решении заполнитель представляет в сечении трапецию, во впадинах которого размещены введенные в конструкцию панели вкладыши, профиль которых представляет профиль заполнителя в поперечном сечении. Соединение верхней обшивки с заполнителем осуществляется с помощью контактной сварки. Такое конструктивное исполнение панели не позволяет обеспечить эффективное шумопоглощение. Трудоемкость изготовления панели за счет образования заполнителя с трапециобразными элементами и за счет сварных работ достаточно велика.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности шумопоглощения за счет расширения частотного диапазона от 250 до 5000 Гц, снижение трудоемкости изготовления панели, возможность использования в ограждающих конструкциях, работающих в агрессивных средах.
Изобретение представлено на чертежах: фиг.1 - общий вид шумопоглощающей конструкции, фиг.2 - схема разреза шумопоглощающей конструкции, фиг.3 - схема отражения звуковой волны.
Сущность изобретения заключается в том, что шумопоглощающая конструкция содержит звукопоглощающий материал с углублениями, прикрепленный к металлическому основанию, а на стороне, обращенной к источнику акустической энергии, на глубину, равную половине толщины звукопоглощающего материала, выполнены углубления в форме прямоугольного параллелепипеда, на дне которых, составляющих одну третью часть высоты углубления, установлены при помощи металлических штырей элементы пространственно соколеблющихся масс в виде свинцовых вкладышей, повторяющих размеры и форму углубления, а по контуру панели нанесен тонкий слой пленки.
Увеличение звукоизолирующей способности конструкции обеспечивается двумя механизмами. Во-первых, физически процесс звукоизоляции конструкции, облицованной звукопоглотителем с углублениями, может быть представлен следующим образом: звуковые волны, падая на звукоизолирующую конструкцию, частично отражаются и рассеиваются, а частично поглощаются на дискретно расположенном поглотителе, причем это поглощение в определенном диапазоне частот значительно увеличивается за счет дифракционных эффектов; усиление звукопоглощения за счет дифракционных эффектов уменьшает долю энергии, прошедшую через конструкцию, и таким образом увеличивает ее звукоизоляцию (см. фиг.3). Во-вторых, увеличение звукоизоляции достигается использованием локально соколеблющихся масс, расположенных в нижней части углублений, позволяющих применять их как элементы антивибраторов звуковых частот. Изменение масс элементов локально соколеблющихся масс расширяет частотный диапазон антивибраторов.
Панель выполнена в виде металлического ограждения 1, на которое приклеевается звукопоглощающий материал 2. На стороне, обращенной к источнику акустической энергии, выполнены углубления 3, представляющие собой форму прямоугольного параллелепипеда. В нижней части углубления 3, на металлических штырях 6 расположены элементы локально соколеблющихся масс 4, выполненные в виде свинцовых вкладышей, повторяющих размер и форму углубления 3. На поверхность материала нанесена пленка 5, которая защищает конструкцию от агрессивной среды. Высота углубления 3 составляет одну вторую часть от толщины звукопоглощающего материала 2. Размер свинцовых вкладышей составляет по высоте одну третью часть от углубления 3 (см. фиг 2).
Увеличение эффективности шумопоглощения обеспечивается за счет расширения частотного диапазона звукопоглощающей конструкции ввиду использования свинцовых вкладышей различных масс, позволяющих их настроить на различные резонансные частоты системы. Варьируя геометрическими характеристиками углублений 3 и массами вкладышей 4, можно получить различный эффект шумопоглощения.
Поглощение звуковой энергии представляет собой интегральный механизм, осуществляющий потери энергии в слое звукопоглотителя, а также в системе углублений, которые снижают долю отражающего звука (см. фиг.3). Система углублений в форме прямоугольного параллелепипеда вносит значительный эффект в поглощение колебательной энергии в звукопоглощающих конструкциях металлорежущих станков, где расстояние от источника звуковой энергии до звукопоглощающих конструкций изменяется в небольших пределах, порядка 20-30 см. Элементы локально соколеблющихся масс выполняют роль антивибраторов звуковой частоты, таким образом поглощение энергии представляется как сумма поглощений звуковой энергии за счет непосредственно звукопоглотителя и конструктивных особенностей углублений, расположенных в звукопоглотителе, и снижения виброактивности всей конструкции за счет настройки на основные резонансы системы пространственно разнесенными элементами соколеблющихся масс.
Техническим результатом предлагаемого решения является:
1) обеспечение эффективного шумопоглощения за счет применения локально соколеблющихся масс и расширения диапазона частот;
2) уменьшение стоимости панели за счет использования высококачественного прессового литьевого оборудования, что упрощает процесс изготовления.
Процесс изготовления панели заключается в следующем: первоначально идет изготовление перфорации звукопоглощающего материала при помощи литьевого оборудования. В качестве звукопоглощающего материала может быть использована резина. На оборудовании заранее выполняются конструкция углублений и шаг перфорации. На дно углубления в предварительно изготовленной конструкции устанавливают элементы соколеблющихся масс на металлических штырях. После заливания материала идет прессование, формование и сушка. После процесса формирования на поверхность звукопоглощающего материала приклеивается пленка, которая защищает конструкцию от агрессивной среды (масло, масляной туман).
Наиболее перспективным пленочным покрытием, рекомендуемым для использования в качестве защитной оболочки на звукоизолирующие конструкции, является полиэтилентерефталатная пленка ТУ 6-05-121-76. Имея высокий процент звукопрозрачности, данное пленочное покрытие трудносгораемо и обладает достаточной механической прочностью и эластичностью. Но наряду с этим поверхностная масса составляет . Поэтому применение данного пленочного покрытия внесет определенное и неизбежное снижение величин коэффициента звукопоглощения. В звукоизолирующих конструкциях металлорежущих станков звукопоглощающие материалы могут применяться только в сочетании с защитными «акустически прозрачными» оболочками. Это обусловлено тем, что большинство звукопоглощающих материалов не обладают требуемой механической прочностью, а также защитой от действия агрессивной среды (масляного тумана) и увеличения срока эксплуатации звукопоглощающих материалов. Акустически прозрачной считается такая оболочка, которая практически не ухудшает звукопоглощающих свойств материала.