УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ВИБРАЦИЙ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при гашении вибраций конструкций, в том числе в качестве гашения вибраций конструкций транспортных средств, т.е. в качестве динамического виброгасителя транспортного средства (1).
Динамический виброгаситель - это устройство, осуществляющее динамическое гашение вибрации. Динамическое гашение вибрации (динамическое виброгашение) - это метод вибрационной защиты посредством присоединения к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта в точках присоединения системы (2).
Из уровня техники известно устройство для гашения вибраций конструкций, содержащее упругий элемент, связывающий массу устройства, поглотитель вибраций и защищаемую конструкцию (3).
Известно также устройство для гашения вибраций конструкций, содержащее рычаг, конец которого жестко прикреплен к вибрирующей конструкции, а на другом конце закреплен поглотитель вибрации, выполненный в виде полого корпуса, частично заполненного сыпучим материалом и закрытого крышкой (4).
Известно устройство для гашения вибраций конструкций, содержащее прикрепленный одним из концов к вибрирующей конструкции упругий рычаг с установленным на нем поглотителем вибраций, выполненным в виде полого корпуса, частично заполненного сыпучим материалом, причем упругий рычаг имеет круглое поперечное сечение, а полый корпус выполнен упругим в форме тороида и насажен на упругий рычаг плотно, с возможностью смещения относительно него при действии вибраций, при этом контактирующая с упругим рычагом цилиндрическая поверхность отверстия полого корпуса разделена в осевом направлении на два участка, имеющих различные коэффициенты трения, при этом ближайший к конструкции участок цилиндрической поверхности корпуса имеет больший коэффициент трения по сравнению с коэффициентом трения другого участка (5).
Конструкции транспортных средств одного типа имеют совершенно конкретные массогабаритные и вибро-характеристики, поэтому нет необходимости иметь сложные виброгасители с автоматической настройкой. На практике устройства для гашения конструкций транспортных средств или как их называют - динамические виброгасители (ДВГ) (1), можно подобрать путем серии настроек и испытаний.
Уровень виброакустической активности автомобиля закладывается в процессе его конструирования и в дальнейшем обеспечивается технологией изготовления деталей, узлов, технологией сборки агрегатов и автомобиля в целом, его эксплуатацией. Сейчас, как правило, автомобили и их узлы проектируются в соответствии с традиционными методами, которые не являются оптимальными с точки зрения виброакустической активности, поэтому доводка конструкции автомобиля до требуемых уровней вибрации и шума занимает достаточно много времени и часто продолжается в процессе серийного производства. Происходит это потому, что до сих пор еще четко не сформулированы и не систематизированы основные принципы конструирования узлов и автомобиля в целом с малой виброакустической активностью. Динамическое взаимодействие частей автомобиля порождает колебательную энергию, которая распространяясь, излучается в окружающую среду, создает звуковое поле автомобиля, а также передается сопряженным деталям и проявляется как вибрация деталей и узлов. Исследование причин и характера появления вибраций и акустических излучений и разработка мероприятий по их снижению требуют детального изучения динамики рабочих органов, процессов передачи колебательной энергии через опоры на присоединенные узлы, распространения и поглощения волновой энергии в присоединенных элементах. В автомобиле узлы возбуждения динамически взаимосвязаны, поэтому необходимо исследовать отдельные источники возбуждения колебаний, входящие в общую систему, и учитывать взаимное влияние отдельных подсистем. Следовательно, достижение виброакустического комфорта автомобиля требует совокупности целого ряда одновременных решений, основанных на изучении комплекса колебательных явлений в автомобиле и его узлах, передачи и распространения колебаний, разработки комплекса наиболее рациональных мероприятий по снижению виброакустической активности автомобиля.
Установлено, что вибрация и шум являются причиной преждевременного утомления и снижения внимания, что в условиях напряженности ситуации на дороге при вождении автомобиля, может привести к трагическим последствиям. Таким образом, борьба с внутренним шумом и вибрацией является вопросом активной безопасности автомобиля.
В настоящее время конструкция подвески силового агрегата транспортного средства имеет недостаточную жесткость и энергоемкость (недостаточно высокие собственные резонансные частоты), вследствие чего при возбуждении второй моторной гармоникой (2n/60, где n - номинальное число оборотов двигателя) вибрация передается на рычаг переключения передач, подушку двигателя, рулевое колесо и панели пола, что оценивается как дефект.
Устройство для гашения вибраций конструкций (5) может быть использовано в качестве динамического виброгасителя транспортного средства, оно признано наиболее близким по технической сущности и принято за прототип.
Недостатком такого устройства является необходимость обеспечения автоматической регулировки устройства на заданный режим гашения. Наличие сыпучих веществ для виброгасителей транспортных средств является достаточно проблематичным в отличие от виброгасителей стационарных конструкций вследствие движения транспортных средств не только по горизонтальной поверхности, но и по пересеченной местности, а также с боковыми ускорениями и замедлениями.
Отмеченные выше недостатки прототипа устраняются заявляемой полезной моделью.
Задача данной полезной модели направлена главным образом на создание устройства, максимально простого и наиболее унифицированного для гашения колебаний транспортных средств.
Заявляемая полезная модель представляет собой устройство для гашения вибраций конструкций, содержащее поглотитель вибрации, соединенный с вибрирующей конструкцией с помощью рычажного механизма, отличающееся от прототипа (5) тем, что поглотитель вибрации состоит из полой стальной болванки цилиндрической формы, в которую с двух концов запрессованы две резинометаллические подушки, имеющие по одной приварной шпильке с каждой стороны, с помощью которых поглотитель вибрации крепится на двух кронштейнах, например, гайками.
Кроме того, заявляемое устройство для гашения вибраций конструкций, отличается от прототипа тем, что кронштейны выполнены, например, из листового металла, изогнутой формы и зеркально симметричны, причем на одном верхнем конце кронштейна устанавливаются неразъемно две дистанционные втулки, имеющие соответствующую толщину, необходимую для обеспечения плотного и жесткого закрепления к элементу поперечины задней опоры силового агрегата транспортного средства и исключения перекоса при окончательной установке устройства на транспортном средстве.
Кроме того, заявляемое устройство для гашения вибраций конструкций отличается от прототипа тем, что кронштейны закрепляются с помощью болтового соединения на штатном месте крепления - поперечине задней опоры силового агрегата, непосредственно под задней опорой силового агрегата.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основных и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Устройство для гашения вибраций конструкций или динамический виброгаситель (ДВГ) транспортного средства согласно заявляемой полезной модели представлен на фиг.1-4, где:
Фиг.1 - размещение устройства (ДВГ) на транспортном средстве, вид сбоку;
Фиг.2 - размещение устройства (ДВГ) на поперечине задней опоры силового агрегата, вид сзади;
Фиг.3 - сечение А-А;
Фиг.4 - сечение продольное устройства (ДВГ).
На фиг.1 представлено размещение устройства для гашения вибраций конструкций (динамического виброгасителя - ДВГ) 1 на транспортном средстве (на примере VAZ 4×4 (NIVA), а именно, на поперечине 2 (фиг.2) задней опоры 3 силового агрегата 4. ДВГ 1 состоит из полой стальной болванки 5 цилиндрической формы (фиг.4), в которую с двух концов запрессованы две резинометаллические подушки 6, имеющие по одной приварной шпильке 7 с каждой стороны ДВГ, с помощью которых ДВГ крепится на кронштейнах 8 гайками 9 (фиг.2). Кронштейны 8 выполнены, например, из листового металла, изогнутой формы и зеркально симметричны. На одном верхнем конце кронштейна 8 устанавливаются неразъемно две дистанционные втулки (не показаны), имеющие соответствующую толщину, необходимую для обеспечения плотного и жесткого закрепления к элементу поперечины 2 задней опоры 3 силового агрегата 4 транспортного средства и исключения перекоса при окончательной установке ДВГ на транспортном средстве. Кронштейны 8 закрепляются с помощью болтового соединения на штатном месте крепления - поперечине 2 задней опоры 3 силового агрегата 4, непосредственно под задней опорой силового агрегата.
Применение ДВГ 1 на поперечине 2 задней опоры 3 силового агрегата 4 является способом снижения шума и вибрации в салоне автомобиля путем уменьшения вибронагруженности поперечины 2 задней опоры 3 силового агрегата 4, которая на режимах движения автомобиля с ускорением в диапазоне оборотов коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания 3200-5000 об/мин значительно возрастает.
При движении автомобиля с высокой скоростью (около 100 км/час и выше на III и IV передачах коробки перемены передач (КПП) происходит совпадение частоты возбуждения моторной гармоники двигателя и собственной частоты колебаний поперечины 2 задней опоры 3 силового агрегата 4, что вызывает нежелательные резонансные явления: нарастающий гул и вибрации кузова в целом, особенно ощутимых на сидениях, рулевом валу, рычагах КПП и раздаточной коробки.
Использование заявляемой полезной модели позволяет повысить акустический комфорт и пассивную безопасность транспортного средства, в частности, снизить уровни вибрации на органах управления, панелях пола, подушках сидений.
Литература.
1. ГОСТ 26568-83 «Вибрация. Методы и средства защиты», п.2.3.
2. Российская энциклопедия по охране труда, в 3-х т., 2-е изд. Переработ. И доп. - М. Изд-во НЦ ЭНАС, 2007 г.
3. Справочник по динамике сооружений под. ред. В.Г.Коренева и др. - Стройтехиздат, 1972, с.445.
4. Авт. свид. СССР №386170, кл. F16F 7/10, 1970 г.
5. Устройство для гашения вибраций. Патент на изобретение №2154758.