СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИБРО-ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И ВИБРО-ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ПОЛУЧАЕМОЕ ПО ЭТОМУ СПОСОБУ, А ТАК ЖЕ АРМИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В ЭТОМ УСТРОЙСТВЕ
METHOD OF MAKING VIBRATION-ACOUSTIC DEVICE AND VIBRATION-PROOF DEVICE MADE USING SAID METHOD, AS WELL AS REINFORCING ELEMENT USED IN SAID DEVICE

Настоящая группа изобретений относится к технологии создания средств изоляции звука и снижения вибрации в конструктивных системах и направлена на уменьшение трудоемкости изготовления таких средств, снижения их массы, а также повышение точности их функционирования и может быть использовано в судостроении и машиностроении для создания систем эффективного снижения и изоляции вибраций и шума при действии статических и динамических нагрузок.
Одним из способов снижения уровней шума и вибрации, производимых различного рода оборудованием, является применение вибро-звукоизолирующих устройств, выполняемых, как правило, из резиноподобных материалов, содержащих воздушные включения - полости, являющиеся акустическими элементами, обеспечивающими требуемые значения вибро-звукоизоляции и поглощения в заданных пьезочастотных диапазонах. К подобным устройствам относятся, например, многочисленные конструкции вибро-звукоизолирующих и звукопоглощающих покрытий, пневматических амортизаторов, кранцев, отбойных устройств и т.п.
При эксплуатации устройств с подобными конструкциями в условиях воздействия значительных переменных механических нагрузок (внешнего и внутреннего давления, масс оборудования) формы и размеры указанных воздушных полостей изменяются, что приводит к изменению акустической эффективности указанных изделий. Для повышения пьезостабильности эффекта снижения шума и вибрации используют вибро-звукоизолирующее устройство с соответствующими армирующими элементами, многообразие которых обусловлено широким спектром и конструктивными особенностями указанных резинотехнических устройств.
Известно изобретение под названием «Виброизолирующее устройство» по авторскому свидетельству СССР №815348, М.Кл. F16F 1/34, опубл. 23.03.1981 г. В описании этого изобретения раскрыт способ создания указанного запатентованного устройства, которое по сути является вибро-звукоизолирующим устройством. Согласно этому способу изготавливают упругий элемент из резиноподобного материала, в котором выполняют открытую, по крайней мере, с одной стороны полость и затем в нее устанавливают параллельные между собой, изготовленные армирующие элементы из легкого сплава, каждому из которых при его изготовлении в продольном сечении придают форму равнобедренного треугольника с округленной вершиной, а их основания связывают между собой общим жестким сердечником и образуют тело с продольным сечением имеющей вид волнистой фигуры с чередующимися выпукло-вогнутыми частями и опять в том же порядке до выпуклой части, причем в полости эту форму устанавливают так, что ее крайние выпуклые части размещают по концам полости, а ось жесткого сердечника совмещают с продольной осью упругого элемента и крайние армирующие элементы на нем одной частью своей наружной поверхности плотно прижимают к внутренней стенке полости, после чего полость закрывают резиноподобной крышкой с образованием замкнутого воздушного объема в полости. Обычно это выполняют с возможностью создания на армирующих элементах продольного усилия с учетом модуля динамической упругости закрываемой крышки, материала армирующих элементов и стенок полости резиноподобного материала. При этом в каждом армирующем элементе предварительно изготавливают отверстия с возможностью затекания в них материала стенок полости упругого элемента из резиноподобного материала. Причем, возможно, изготовление армирующего элемента и стержня в нем из соответствующих упругих материалов.
Недостатком этого способа является технологическая сложность по созданию вибро-звукоизолирующего устройства, что обусловлено трудностью изготовления сложной сборной конструкции армирующих элементов и сложностью их размещения в полости упругого элемента. Поэтому трудно добиться уменьшения доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и уменьшении массы с сохранением пьезостабильности работы, например резинотехнического изделия.
Из этого патента известно вибро-изолирующее устройство, которое создается по упомянутому способу. Это устройство содержит упругий элемент из резины или подобного ей материала с полостью, в которой последовательно установлены параллельные между собой армирующие элементы, каждый из которых в продольном сечении имеет форму равнобедренного треугольника с округленной вершиной и выполнен методом литья из легкого сплава, а их основания связаны между собой общим жестким сердечником с образованием из них тела с продольным сечением, имеющим вид волнистой фигуры, в которой чередуются выпуклые-вогнутые и опять в том же порядке до выпуклой части фигуры и ее крайние выпуклые части установлены по концам полости так, что ось жесткого сердечника совпадает с продольной осью упругого элемента, а крайние армирующие элементы на нем одной частью своей наружной поверхности плотно прижаты к внутренней стенке полости, причем полость закрыта резиноподобной крышкой с образованием в ней замкнутого воздушного объема с возможностью создания на армирующих элементах продольного усилия в соответствии с модулем динамической упругости упомянутой крышки, материала армирующих элементов и стенок полости резиноподобного материала, при этом в каждом армирующем элементе предварительно выполнены отверстия с возможностью затекания в них материала стенок полости упругого элемента из резиноподобного материала. Есть вариант, по которому армирующие элементы и стержень, связывающий их в общее тело, выполнены из упругих материалов.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции из-за наличия большого числа составных элементов и трудность в формировании требуемого диапазона вибро-звукоизоляции. Это обусловлено проблемой в достижение уменьшения доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и снижении массы с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Известен армирующий элемент, который используют в ранее описанном виброизолирующем устройстве, раскрытый в описании ранее указанного патента. Этот элемент содержит остов, имеющий в продольном сечение фигуру с двумя на конце выпуклыми частями, связанными с ним вогнутой частью, при этом каждая выпуклая часть образована из набора деталей и в продольном сечение представляет равнобедренный треугольник со скругленной вершиной, а основание каждого из них имеет вогнутую часть и ею жестко связана с общим сердечником, при этом поперечное сечение сердечника выполнено круглым и может быть разделено, по меньшей мере, шестью перегородками, создающими между выпуклыми деталями соответствующие полости, а над каждой такой полостью в выпуклой части остова выполнены соответствующие отверстия.
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и наличие у нее большой массы, что обусловлено большим числа составных элементов. Это же вызывает трудность в точном формировании элемента для требуемого диапазона вибро-звукоизоляции, а так же сложность в уменьшении доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и уменьшении массы с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Известно изобретение под названием «Виброизолирующее устройство» по патенту РФ №2151929, МПК 7 F16F 1/36, опубл. 27.06.2000 г., которое по сути является виброизолирующим устройством. В описание этого патента раскрыт способ создания этого устройства. Этот известный способ включает первоначальное создание в упругодиссипативном элементе из резиноподобного материала воздушной полости с двумя открытыми концами, расположенными друг против друга, и армирующие элементы для каждого ее конца. При этом каждый армирующий элемент образуют из фланца с корпусом и придают ему вид грибовидного объемного тела, имеющего возможность прилегать к внутренним стенкам полости в соответствующем ее поперечном сечение. Упомянутые грибовидные тела попарно соединяют жестким общим стержнем с резьбой на концах, причем первый армирующий элемент выполняют с соосным отверстием и с полостью и связывают его с одним концом стержня, а корпус второго армирующего элемента связывают со вторым концом стержня, после чего образованное объемное тело располагают в полости упругодиссипативного элемента и перекрывают полость в первом армирующем элементе одновременно с концами полости упругодиссипативного элемента, при этом данное перекрытие осуществляют с возможностью создания усилия в соответствии с модулем динамической упругости упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала.
Этот известный способ создания вибро-звукоизолирующего устройства выбирается за прототип, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с заявляемым изобретением, и направлен на решение аналогичной задачи, как и заявляемый способ.
Однако прототип имеет существенный недостаток, а именно, он обладает технологической трудностью по созданию вибро-звукоизолирующего устройства, что обусловлено конструктивной сложностью армирующих элементов, используемых в прототипе. Кроме того, сложно добиться уменьшения доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и уменьшении массы с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия, когда вибро-звукоизолирующее устройство представляет собой сборно-разборную конструкцию, состоящую из разных конструктивно выполняемых деталей.
Из описания этого патента известно виброизолирующее устройство, которое создается по упомянутому способу. Это устройство содержит упругодиссипативный элемент из резиноподобного материала с полостью, имеющей два открытых конца, расположенных друг против друга, и пару армирующих элементов, каждый из которых образован из фланца с корпусом, имеет вид грибовидного объемного тела и соединение общим жестким общим стержнем, причем первый армирующий элемент имеет соосное отверстие и полость и связан с одним концом стержня, а корпус второго армирующего элемента связан со вторым концом стержня, при этом объемное тело расположено в полости упругодиссипативного элемента и перекрыто вместе с полостью первого армирующего элемента одновременно с концами полости упругодиссипативного элемента, при этом данное перекрытие выполнено с возможностью создания усилия в соответствии с модулем динамической упругости упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала.
Это известное вибро-звукоизолирующее устройство выбирается за прототип, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с заявляемым изобретением, и направлено на решение аналогичной задачи, что и заявляемое изобретение. Кроме того, прототип является последней разработкой по данной теме.
Однако прототип имеет существенный недостаток, который заключается в сложности конструкции из-за наличия большого числа составных элементов, создающих проблемы в уменьшении доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду. При этом не удается одновременно повысить прочность и уменьшить массу вибро-звукоизолирующего устройства с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
В этом известном виброизолирующем устройстве используют армирующий элемент. Он содержит стержень в виде цилиндрического прутка, который жестко соединяет пару выпуклых элементов, собранных из набора деталей и расположенных по концам стержня, при этом стержень в своем максимальном поперечном сечении имеет размер, меньший, чем размер в минимальном поперечном сечение любого выпуклого элемента.
Это известное устройство выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с заявляемым изобретением, и направлено на решение аналогичной задачи, что и заявляемое изобретение. Кроме того, прототип является последней разработкой по данной теме.
Однако прототип имеет существенный недостаток: у него сложная конструкция, которая создает технологические трудности при ее изготовлении в соответствующем вибро-звукоизолирующем устройстве. Это обусловлено тем, что выпуклые части объемного тела армирующего элемента образованы из составных соответствующих деталей и имеют сборно-разборное соединение с помощью общего жесткого стержня. В результате, сложно добиться уменьшения доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и уменьшении массы с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Анализ известных способов создания вибро-звукоизолирующих устройств, получаемых по ним устройств и применяемых в них армирующих элементов, а также армирующего элемента, используемого в них, показывает, что они объединены единым изобретательским замыслом и обладают общими существенными недостатками, как-то: технологическими трудностями в создании вибро-звукоизолирующего устройства и его составных элементов. Это обусловлено наличием большого числа составных деталей как в самом вибро-звукоизолирующем устройстве, так и в используемом в нем армирующем элементе, представляющем собой сборно-разборную конструкцию. Причем в нем детали имеют жесткое соединение между собой, а продольное сечение конструкция имеет вид сложной геометрической фигуры с выгнутыми и вогнутыми частями. Поэтому технологически трудно выдержать в них правильные формы с требуемыми размерами. Таким образом, возникли три задачи.
Первая задача заключается в создание нового способа изготовления вибро-звукоизолирующего устройства с достижением следующих технических результатов, а именно: упрощения технологии его изготовления, снижения доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и уменьшении массы с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Вторая задача заключается в создании нового вибро-звукоизолирующего устройства с достижением следующих технических результатов, а именно: упрощения конструкции и уменьшение доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и уменьшении массы с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Третья задача заключается в том, чтобы создать новый армирующий элемент с достижением следующих технических результатов, а именно: упрощения конструкции и уменьшение доли звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду, при одновременном повышении прочности и уменьшении массы с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Первая задача решена следующим образом. В известном способе изготовления вибро-звукоизолирующего устройства, включающем образование воздушной полости в упругодиссипативном элементе из резиноподобного материала и перекрытие ее, по меньшей мере, расположением на продольной оси двух противоположных друг другу в поперечных сечениях соответствующих им армирующих элементов, представляющих собой выпуклые элементы, предварительно изготавливаемые по размерам и форме с соответствующими упомянутым поперечным сечениям и соединяемые по их центральной части общим стержнем, который при перекрытии упомянутых поперечных сечений полости располагают в ней по ее продольной оси, а затем полости закрывают крышкой, выполненной из материала, подобному материалу упругодиссипативного элемента, образуя в ней замкнутый объем заполненный воздухом, согласно изобретению армирующие элементы и соединяемый по их центральной части общий стержень выполняют за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например из наполненного стеклопластиком полиамида, при этом стержню в поперечном сечение придают крестообразную форму с округлыми ребрами, вписывающуюся в диаметр, который имеет размер меньше размера диаметра, в который вписывается форма поперечного сечения выпуклого элемента при перекрытии им соответствующего поперечного сечения полости в упругодиссипативном элементе из резиноподобного материала, а торец каждого армирующего элемента, расположенный вне стержня, изготавливают с поверхностью, согласованной с поверхностью накрываемой полость частью упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала.
Есть вариант развития основного технического решения, по которому стержню в поперечном сечении придают крестообразную форму с округлостью его граней по диаметру, имеющему размер меньше размера диаметра основания соединяемых стержнем армирующих элементов.
Есть вариант развития предыдущего варианта изготовления вибро-звукоизолирующего устройства, по которому в одном поперечном сечении стержня его крестообразному перекрестию придают угловой разворот на угол по отношению к другому следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению крестообразному перекрестию стержня.
Есть вариант развития предыдущего варианта изготовления вибро-звукоизолирующего устройства, по которому крестообразному перекрестию стержня в одном его поперечном сечении придают угловой разворот на угол по отношению к предыдущему такому его сечению с образованием из межперекрестия плавного отрезка винтовой линии под соответствующим углом разворота, при этом исходным поперечным сечением выбирают крайние по продольной оси полости поперечно сечению армирующего элемента, а конечными - противоположно ему.
Есть вариант развития предыдущего варианта изготовления вибро-звукоизолирующего устройства, по которому армирующие элементы, предварительно изготавливаемые по соответствующим упомянутым поперечным сечениям размерам и формам, соединяемые по их центральной части общим стержнем и выполненные за одно целое в продольном сечении, образуют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения.
Есть вариант развития предыдущего варианта изготовления вибро-звукоизолирующего устройства, по которому обод каждого армирующего элемента в поперечном перекрытии полости выполняют по волнистой линии.
Есть вариант, по которой эти вогнутые части линии упомянутых ободов совмещают по направлению с перекрестием стержня.
Такое новое техническое решение первой задачи позволяет всей совокупностью существенных признаков достигнуть следующих технических результатов:
- упростить технологию изготовления вибро-звукоизолирующего устройства;
- уменьшить долю звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду;
- повысить прочность и уменьшить массу с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Этого удалость добиться за счет того, что стержень и выпуклые элементы, соединяемые им, изготавливают в виде армирующего элемента за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например из наполненного стеклопластиком полиамида, например, с помощью литья, в поперечном сечении стержню придают крестообразную форму с, по крайней мере, одним размером в этом сечении, меньшим, чем в этом сечении размер полости. Кроме того, элементы, предварительно изготавливаемые по соответствующим упомянутым поперечным сечениям размерам и формам воздушной полости, соединяемые по их центральной части общим стержнем и выполненные за одно целое таким образом, что в продольном сечении образуют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа, например, гиперболоида вращения. Более того, обод каждого выпуклого элемента в поперечном перекрытии полости выполняют по волнистой линии и части линии упомянутых ободов совмещают по направлению с перекрестием стержня, которому придают плавный отрезок винтовой линии под соответствующим углом разворота по отношению к предыдущему его положению в поперечном сечение полости.
В результате, за счет того, что стержень и элементы, соединяемые им, изготавливают в виде армирующего элемента за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например из наполненного стеклопластиком полиамида, например, с помощью литья, удается обеспечить точность изготовления армирующего элемента как единого монолитного тела с соответствующей фигурой, вписывающейся во внутренний контур полости и разделяющей ее на соответствующие воздушные, изменяемые по соответствующим закономерностям при эксплуатации воздушные емкости. Так, например, армирующий элемент изготавливают как единое целое и в его продольном сечении образуют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения, которая своими плавно изгибаемыми поверхностями фокусирует энергетические волны звука и вибрации так, что они сами себя гасят в соответствующих воздушных объемах, выделенных в полости упомянутыми конструктивами, и уменьшают их распространение вне устройства.
Вторая задача решена следующим образом. В известном вибро-звукоизолирующем устройстве, содержащем упругодиссипативный элемент из резиноподобного материала с полостью, имеющей, по крайней мере, один открытый конец и, по меньшей мере, пару армирующих элементов, соединенную общим жестким стержнем, при этом каждый из упомянутых элементов имеет вид выпуклого тела типа грибовидного объемного тела и соединение их с общим стержнем и каждое грибовидное объемное тело расположено на конце общего стержня и размещено на соответствующем конце воздушной полости упругодиссипативного элемента, перекрывая соответствующее ее поперечное сечение, причем эти концы полости упругодиссипативного элемента с внешней стороны полости перекрыты крышками, согласно настоящему изобретению армирующие элементы и соединяемый по их центральной части общий стержень выполнены за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например из наполненного стеклопластиком полиамид, при этом стержень в поперечном сечении имеет крестообразную форму с округлыми ребрами, вписывающуюся в диаметр, который имеет размер меньше размера диаметра, в который вписывается форма поперечного сечения выпуклого элемента, при перекрытием им соответствующего поперечного сечения полости в упругом упругодиссипативном элементе из резиноподобного материала, а торец каждого армирующего элемента, расположенный вне стержня, имеет поверхность, согласованную с поверхностью накрываемой полость частью упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала.
Есть вариант, по которому стержень в поперечном сечение имеет крестообразную форму с округлостью его граней по диаметру, имеющему размер меньше размера диаметра основания соединяемых стержнем армирующих элементов.
Есть еще вариант, по которому в одном поперечном сечении стержня его крестообразное перекрестие имеет угловой разворот по отношению к другому следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению крестообразному перекрестию стержня.
Имеется так же вариант, по которому угловой разворот по отношению к другому следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению крестообразному перекрестию стержня имеет плавный отрезок винтовой линии под соответствующим углом разворота.
Следует и еще вариант, по которому в продольном сечении армирующие элементы и стержень имеют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения.
Еще вариант, по которому внешний обод каждого армирующего элемента в поперечном перекрытии полости имеет контур волнистой линии.
Еще вариант, по которому вогнутые части линии упомянутых ободов совмещены по направлению с угловым разворотом поперечного перекрестия стержня.
Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать новое вибро-звукоизолирующее устройство, обеспечивающее достижение следующих технических результатов:
- упростить технологию изготовления вибро-звукоизолирующего устройства;
- уменьшить долю звуковой энергии, передаваемой от источника шума и вибрации в окружающую среду;
- повысить прочность и уменьшить массу с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
Все это достигается за счет того, что стержень и элементы, соединяемые им, представляют собой армирующие элементы, выполненные за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например из наполненного стеклопластиком полиамида, например, с помощью литья, поперечное сечение стержня имеет крестообразную форму с, по крайней мере, одним размером в этом сечении, меньшим, чем в этом сечение размер полости. Кроме того, армирующие элементы имеют соответствующие упомянутым поперечным сечениям полости размеры и формы, соединены по их центральной части общим стержнем и выполнены за одно целое так, что в продольном сечении по внешнему контуру имеют правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения. Более того, обод каждого армирующего элемента в поперечном перекрытии полости имеет контур волнистой линии и части линии упомянутых ободов совмещены по направлению с перекрестием стержня, которое имеет плавный отрезок винтовой линии под соответствующим углом разворота по отношению к предыдущему его положению в поперечном сечении полости. В результате удается обеспечить точность изготовления армирующего элемента как единого монолитного объемного тела с соответствующей фигурой, вписывающейся во внутренний контур полости и разделяющей ее на соответствующие воздушные, изменяемые по соответствующим закономерностям при эксплуатации воздушные емкости. Так, например, армирующий элемент, изготовленный как единое целое и в его продольном сечении по внешнему контуру образована правильная геометрическая фигура типа гиперболоида вращения, то такая форма плавно изгибаемыми поверхностями фокусирует энергетические волны звука и вибрации так, что они сами себя гасят в воздушных объемах. Кроме того, представленные варианты конструкции вибро-звукоизолирующего устройства позволяют заранее точно формировать устройство под требуемые параметры вибро- и звукоизоляции, так как удается одним технологическим приемом, например литьем, создавать армирующий элемент как единое целое с требуемой фигурой как в продольном сечении, так и в поперечном, отвечающее соответствующей воздушной полости упругого резиноподобного элемента.
Третья задача решена следующим образом. В известном армирующем элементе, содержащем стержень с, по крайней мете, двумя выпуклыми элементами, разнесенными по его концам и жестко соединенными с ним, и в своем поперечном сечение имеющим размер, меньший, чем размер в поперечном сечении у выпуклого элемента, согласно изобретению упомянутые выпуклые элементы и стержень выполнены за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, при этом стержень в поперечном сечении имеет крестообразную форму с округлыми ребрами, вписывающуюся в диаметр, который имеет размер меньше размера диаметра, в который вписывается форма поперечного сечения выпуклого элемента.
Есть вариант развития, по которому в качестве полимера с высоким коэффициентом механических потерь применено наполнение стеклопластиком полиамида.
Есть еще вариант в развитии, по которому, по крайней мере, одно поперечное сечение стержня имеет угловой разворот по отношению к другому, следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению.
Следующий вариант в развитии, по которому поперечное сечение стержня имеет угловой разворот по отношению к другому, следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению с образованием из перекрестия плавного отрезка винтовой линии.
Еще вариант в развитии, по которому в продольном сечении выпуклые элементы и стержень имеют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения.
Следующий вариант в развитие, по которому обод каждого выпуклого элемента в поперечном сечение имеет контур волнистой линии.
И еще вариант в развитии, по которому вогнутые части линии упомянутых ободов совмещены по направлению с угловым разворотом поперечного перекрестия стержня.
Такое новое техническое решение все своей совокупностью существенных признаков позволяет упростить конструкцию армирующего элемента, повысить точность его изготовления и придать ему более высокие параметры вибро- и звукоизоляции, так как армирующий элемент - единое целое в виде требуемой фигуры как в продольном сечении, так и в поперечном, отвечающее соответствующей воздушной полости упругого резиноподобного элемента и не имеющее больших массогабаритных размеров.
Анализ представленных трех изобретений показывает, что они позволяют добиться технологичности в изготовлении вибро-звукоизолирующего устройства и армирующего элемента, применяемого в нем, за счет снижения их массогабаритных размеров с упрощением конструкции при одновременном уменьшении доли звуковой энергии, передаваемой ими от источника шума и вибрации в окружающую среду с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия. Это обусловлено тем, что армирующий элемент выполнен как одно целое методом литья в виде катушки для ниток из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например, из наполненного стеклопластиком полиамида, что задало ему соответствующую геометрически правильную форму, позволяющую фокусировать в воздушной полости виброизолирующего устройства окружающего их воздушного пространства энергию вибрационных и звуковых волн и гасить их энергию. В сущности, каждая часть армирующего элемента в воздушной полости вибро-звукоизолирующего устройства вычленяет своей воздушный объем, в котором, как и в предыдущем случае, энергия волн вибрации и звука, но уже иного диапазона (иной объем и его конфигурация) будет погашаться и не распространяться в окружающую среду с сохранением пьезостабильности работы, например, резинотехнического изделия.
В результате удается расширить диапазон частот гашения вибро-звукового излучения из-за образования соответствующих различных объемов воздуха в стандартной воздушной полости резиноподобного изделия. Причем каждый образованный воздушный объем связан со своей основной частью геометрической формы армирующего элемента. Например, если имеется конусообразная торцевая часть армирующего элемента, то она может быть согласована как с размером перекрестия поперечного сечения стержня, так и с плавной выемкой в нем, что позволяет энергетическим волнам вибрации и звука перетекать по ним от одного места к другому в заданном объеме полости резиноподобного изделия.
Кроме того, изготовление армирующего элемента из полимера с высоким коэффициентом механических потерь обеспечивает большее поглощение той доли звуковой энергии, которая передается по указанному элементу от источника шума в окружающую среду, что повышает эффективность вибро-звукоизолирующих резинотехнических изделий. Переход от легких сплавов к полимерам, плотность которых значительно меньше, позволяет значительно уменьшить массу армирующего элемента и расширить, тем самым, номенклатуру, например, резинотехнических изделий, в которых указанный элемент может быть использован. Более того, применение полимера вместо легкого сплава при прочих равных условиях технологически проще и экономически более целесообразно, а применение литья позволяет так же образовывать в местах сочленения разных частей элемента между собой округлые переходы, что снижает вероятность образования концентраторов дополнительного излучения вибро- или звуковой энергии.
Таким образом, анализ этих предлагаемых технических решений показывает, что все они объединены единым изобретательским замыслом и являются представителями перспективного развития подобных технологий и устройств в указанной в данной заявке области. Все представленные в этой заявке изобретения можно считать новыми, так как заявитель провел патентный поиск, который показал, что подобные технические решения с заявляемыми совокупностями существенных признаков не известны.
Заявляемые изобретения для специалиста средней квалификации логически не следуют из известного уровня техники. Однако отдельное техническое решение, защищенное патентом на Полезную Модель №142834 «Армирующее устройство для вибро-звукоизолирующего изделия и армирующий элемент, используемый в нем», известно. Из этого описания известно применение отдельных существенных признаков, используемых в заявляемых изобретениях, но в сочетании с другими существенными признаками. Например, армирующее устройство для вибро-звукоизолирующего изделия «содержит оболочку с установленными в ее воздушной полости армирующими элементами». Эти признаки существенные и в наших заявляемых изобретениях. Однако они являются общеизвестными в прототипах, поскольку характеризуют общий вид исходного объекта, подлежащий усовершенствованию. Далее известно из этого же известного патента, что армирующий элемент имеет стержень с крестообразным поперечным сечением, которое так же общеизвестно и применяется в строительстве. Но в данном известном патенте оно используется в стержне, у которого есть основания и которые он связывает и с ними выполнен за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например, из наполненного стеклопластиком полиамида. Это позволяет уменьшить, как отмечается в описании упомянутого известного патента, долю звуковой энергии, передаваемой от источника шума в окружающую среду с сохранением пьезостабильности работы, например, резинового изделия. И этот технический результат в нашем случае так же используется.
Однако в указанном патенте защищенные патентом устройства имеют неопределенное свое применение и по геометрической форме. Если рассматривать рисунки, в продольном сечении имеется узкоспециализированная геометрическая форма, которая не позволяет в полной мере достигать заявленного технического результата. Она создает одинаковые как по объему, так и по форме воздушные объемы, что не может успешно гасить широкий диапазон вибрационных и звуковых волн. По предложенным изобретениям есть возможность армированным элементом за счет его геометрической формы формировать в воздушной полости большое число разных и взаимосвязанных между собой воздушных объемов. В частности, за счет изготовления армирующего элемента с выпуклыми частями, которые соответствуют поперечному сечению полости в том месте, в котором они его перекрывают и на своих торцах имеют поверхности, согласованные с поверхностью накрываемой полость частью упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала. Кроме того, в нашем случае, вибро-звукоизолирующее устройство имеет армирующий элемент, который в продольном сечение по внешнему контуру может иметь правильную геометрическую фигуру типа, например, гиперболоида вращения. Более того, обод каждого армирующего элемента в поперечном перекрытии полости имеет контур волнистой линии и части линии упомянутых ободов совмещены по направлению с перекрестием стержня, которые имеют плавный отрезок винтовой линии под соответствующим углом разворота по отношению к предыдущему его положению в поперечном сечение полости. Причем эти особенности преимущественно можно достичь, если использовать для изготовления соответствующий материал и литье.
Литье всегда имеет технологические плавные скругленные переходы от одной части элемента к другой, Эти переходы так же оказывают соответствующее улучшение в функционировании как вибро-звукоизолирующего устройства, так и армирующего элемента. В результате удается обеспечить точность изготовления армирующего элемента как единого монолитного объемного тела с соответствующей фигурой, вписывающейся во внутренний контур полости и разделяющей ее на соответствующие воздушные, изменяемые по соответствующим закономерностям при эксплуатации воздушные емкости. Таким образом, можно считать, что заявляемые изобретения обладают изобретательским уровнем и они открывают новое направление развития данного типа устройств.
Практическая применимость заявляемых изобретений и их техническая сущность раскрывается ниже следующим описанием и поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - разрез вибро-звукоизоляционного устройства;
Фиг. 2 - общий вид армирующего элемента;
Фиг. 3 - разрез по А-А на Фиг. 2.
Способ изготовления вибро-звукоизолирующего устройства осуществляется следующим образом.
Выбирают резиноподобный материал, например, в виде плиты, куба, бруса (на чертеже не показано) и из него изготавливают упругодиссипативный элемент соответствующей формы и размерам (на чертеже не показан). Он является оболочкой 1 (фиг. 1). В нее изготавливают воздушную полость 2. Она может быть выполнена путем сверления, с образованием двух или одного открытого конца 3, которые затем закрывают соответствующими крышками 7. Полость 2 может иметь и иную форму и быть полученной по другой технологии. В данном случае выбор формы полости 2 определяется как технологией, так и условиями эксплуатации получаемого вибро-звукоизолирующего устройства. Крышки 7 обычно приклеиваются и создают в полости 2 герметичный воздушный объем. А до этого, перекрывают в противоположных концах 3 полости 2 ее поперечное сечение 4 с помощью армирующего элемента 5. Этот элемент может иметь свою форму и представлять собой выпуклый элемент. Для этого его предварительно изготавливают по размерам и форме требуемого поперечного сечения полости, которое им перекрывают. При этом армирующий элемент 5 имеет торцевую часть 9 с поверхностью, соответствующей поверхности накрываемой его крышки 7.
Армирующий элемент изготавливают на концах общего стержня 6, соединяющего их центральные части и его с ними за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например из наполненного стеклопластиком полиамида. При этом стержню 6 в поперечном сечении придают крестообразную форму (фиг. 2) с округлыми ребрами 10, вписывающуюся в диаметр Д1, который имеет размер меньше размера диаметра Д2, в который вписывается форма поперечного сечения армирующего элемента 5, в частности его выпуклый элемент (а они выполняются выпуклыми, и могут имеет соответствующую внешнюю геометрическую форму, например коническую) при перекрытии им соответствующего поперечного сечения полости 2 в упругодиссипативном элементе из резиноподобного материала. Причем торец 9 каждого армирующего элемента, расположенный вне стержня 6, а в сущности, выпуклый элемента, изготавливают с поверхностью, согласованной с поверхностью накрываемой полость частью - крышки 7 упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала. Это может быть как плоская поверхность, так и выпуклая или вогнутая, что определяется требованиями соответствующего объекта эксплуатации. После изготовления как воздушной полости в упругодиссипативном элементе из резиноподобного материала, так и армирующего элемента армирующий элемент 5 вводят в полость 2 общим стержнем 6, который при перекрытии упомянутых поперечных сечений полости располагают в ней по ее продольной оси. Как только перекрыли концы 3 полости 2 армирующим элементом 5, полость 2 закрывают крышкой 7, выполненной из материала, например, подобного материалу упругодиссипативного элемента, образуя в ней замкнутый объем, заполненный воздухом. В результате получаем вибро-звукоизолирующее устройство, в котором армирующий элемент 5 с соответствующей фигурой (фиг. 2) вписывается ею во внутренний контур полости 2 и разделяет ее на соответствующие воздушные объемы, изменяемые по соответствующим закономерностям при эксплуатации вибро-звукоизолирующего устройства.
Имеется вариант, по которому в армирующем элементе 5 стержню 6 в поперечном сечение придают крестообразную форму с округлостью его граней по диаметру, имеющему размер меньше размера диаметра основания соединяемых стержнем армирующих элементов.
В развитии этого случая, возможно, что в одном поперечном сечении стержня его крестообразному перекрестию придают угловой разворот на угол по отношению к другому следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению крестообразному перекрестию стержня (на чертеже не показано)
Можно уточнить, что крестообразному перекрестию стержня в одном его поперечном сечении придают угловой разворот на угол по отношению к предыдущему такому его сечению с образованием из межперекрестия плавного отрезка винтовой линии под соответствующим углом разворота, при этом исходным поперечным сечением выбирают крайние по продольной оси полости поперечного сечения армирующего элемента, а конечными - противоположные ему (на чертеже не показано).
Либо поступить и так, что армирующие элементы, предварительно изготавливаемые по соответствующим упомянутым поперечным сечениям размерам и формам, соединяемые по их центральной части общим стержнем и выполненные за одно целое в продольном сечении, образуют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения (на чертеже не показано).
В развитии этого, можно сделать так, что обод каждого армирующего элемента в поперечном перекрытии полости выполняют по волнистой линии или эти вогнутые части линии упомянутых ободов совмещают по направлению с перекрестием стержня (на чертеже не показано).
Таким образом получаем вибро-звукоизолирующее устройство, которое может в себе иметь и несколько упомянутых частей (на чертеже не показано). Причем они могут как все вместе находиться на одной плате упругодиссипативный элемента, так и быть разнесены в пространстве. При этом различаться как размерами, так и формами воздушных полостей и армирующих элементов в них (на чертеже не показано).
Как было отмечено ранее, согласно заявляемому способу можно изготовить вибро-звукоизолирующее устройство (фиг. 1), которое содержит упругодиссипативный элемент 1 из резиноподобного материала с полостью 2, имеющей, по крайней мере, один открытый конец 3 и, по меньшей мере, пару армирующих элементов 5. Пара этих элементов 5, имеющих вид грибовидного объемного тела, соединены общим стержнем 6 и приобретают вид фигуры типа гантели (Фиг. 2). Таким образом, каждое грибовидное объемное тело расположено на конце общего стержня 6 и размещено на соответствующем конце полости 2 упругодиссипативного элемента 1 и перекрывает соответствующее ее поперечное сечение 4. Причем эти концы 3 полости 2 упругодиссипативного элемента 1 перекрыты крышками 7. Крышка может создавать усилия, соответствующие модулю динамической упругости упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала. Армирующие элементы и соединяемый по их центральной части общий стержень выполнены за одно целое из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например из наполненного стеклопластиком полиамида. Стержень в поперечном сечении имеет крестообразную форму с округлыми ребрами, вписывающуюся в диаметр, который имеет размер меньше размера диаметра, в который вписывается форма поперечного сечения выпуклого концевой части армирующего элемента при перекрытии им соответствующего поперечного сечения полости в упругом упругодиссипативном элементе из резиноподобного материала. Причем торец каждой выпуклой концевой части армирующего элемента, расположенной вне стержня, имеет поверхность, согласованную с поверхностью накрываемой полость частью упругодиссипативного элемента из резиноподобного материала. А это может быть как плоская поверхность, так и выпуклой или вогнутой, что определяется требованиями соответствующего объекта эксплуатации.
Возможен вариант, когда стержень в поперечном сечении имеет крестообразную форму с округлостью его граней по диаметру, имеющему размер меньше размера диаметра основания соединяемых стержнем армирующих элементов.
Может быть и так, что в одном поперечном сечении стержня его крестообразное перекрестие имеет угловой разворот по отношению к другому следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению крестообразному перекрестию стержня.
Может и более сложнее быть вариант, когда угловой разворот по отношению к другому следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению крестообразному перекрестию стержня имеет плавный отрезок винтовой линии под соответствующим углом разворота.
Может и так, что в продольном сечении армирующие элементы и стержень имеют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения.
Допустимо и так, что внешний обод каждого армирующего элемента в поперечном перекрытии полости имеет контур волнистой линии.
В развитии последнее может быть уточнение, что вогнутые части линии упомянутых ободов совмещены по направлению с угловым разворотом поперечного перекрестия стержня.
Как следует из ранее приведенного практического воплощения предлагаемых изобретений, одним из основных конструктивных элементов в создании виброизолирующего устройства является армирующий элемент 5 (Фиг. 2), который содержит стержень 6 с, по крайней мере, двумя выпуклыми элементами. Причем, пара этих выпуклых элементов разнесена по концам стержня и жестко соединена с ним так, что по сути выполнены за одно целое. Выполнены методом литья из полимера с высоким коэффициентом механических потерь, например, наполнение стеклопластиком полиамида или иным близким к нему материалом. Сам стержень в поперечном сечение имеет размер, меньший, чем размер в поперечном сечение у выпуклого элемента, и крестообразную форму с округлыми ребрами, вписывающуюся в диаметр, который имеет размер меньше размера диаметра, в который вписывается форма поперечного сечения выпуклого элемента (Фиг. 3). Рассматриваемые далее варианты возможной конструкции армирующего элемента на чертеже не показаны, как и не показаны варианты развития конструкции вибро-звукоизолирующего устройства.
Есть еще вариант в развитии, по которому, по крайней мере, одно поперечное сечение стержня имеет угловой разворот по отношению к другому следующего за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению.
Следующий вариант в развитии, по которому поперечное сечение стержня имеет угловой разворот по отношению к другому следующему за ним или находящемуся перед ним поперечному сечению с образованием из перекрестия плавного отрезка винтовой линии.
Еще вариант в развитии, по которому в продольном сечении выпуклые элементы и стержень имеют по внешнему контуру правильную геометрическую фигуру типа гиперболоида вращения.
Следующий вариант в развитии, по которому обод каждого выпуклого элемента в поперечном сечении имеет контур волнистой линии.
И еще вариант в развитии, по которому вогнутые части линии упомянутых ободов совмещены по направлению с угловым разворотом поперечного перекрестия стержня.
В результате предлагаемые технические решения все своей совокупностью существенных признаков позволяют упростить конструкцию армирующего элемента, а также вибро-звукоизолирующего устройства и технологию его изготовления, повысить точность изготовления и повысить параметры вибро- и звукоизоляции, так как армирующий элемент - единое целое в виде требуемой фигуры как в продольном сечение, так и в поперечном, отвечающее соответствующей воздушной полости упругого резиноподобного элемента и не имеющее большие массогабаритные размеры. При этом удается сформировать в воздушной полости разделяющие ее соответствующие воздушные, изменяемые по соответствующим закономерностям при эксплуатации воздушные емкости, что позволяет расширить диапазон изолирующих частот вибрации и звука.