ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вибропоглощение из "Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении " Распространение вибраций от места их возникновения в механизме к наружным поверхностям происходит по корпусу главным образом за счет изгибных колебаний конструкций (в тех случаях, когда длина изгибной волны значительно больше толщины колеблющейся детали). Одновременно по конструкции распространяются и продольные волны, длины которых соизмеримы с линейными размерами конструкций. Обычно эти волны возникают в области высоких частот потому, что распространение продольных звуковых волн в твердых телах происходит с высокими скоростями. [c.126] Снижение структурного шума достигается увеличением активной части Re механического импеданса или массы конструкции, а также размещением на пути следования бегущей волны сред с импедансами меньшими, нежели импеданс волновода. [c.127] Увеличение механического импеданса колебательной системы, как известно, достигается выбором материалов и конструкции с малой жесткостью и большим внутренним трением использованием прокладок с малым значением модуля Юнга в местах сочленения отдельных элементов конструкции искусственным демпфированием вибрирующей поверхности различными покрытиями. Метод ослабления колебаний за счет присоединения к исследуемой системе дополнительных импедансов, преимущественно активных, называется вибропоглощением. Он заключается в нанесении упруговязких материалов, обладающих большими внутренними потерями, на вибрирующие элементы машины, причем вибропоглощающий материал должен быть плотно скреплен с колеблющейся поверхностью. Искусственное увеличение потерь колебательной энергии в системе значительно уменьшает амплитуды колебаний особенно в резонансных областях. [c.127] Вибрирующие элементы большинства промышленных установок имеют широкие спектры собственных частот, среди которых находится большое количество частот, приходящих в резонансные соколебаиия с возбуждающими частотами. Каждая собственная частота соответствует определенной форме колебаний элемента и попадая в резонанс с возбуждающей частотой, способствует уве личению уровня шума. [c.127] Измерение резонансных частот колебаний разного рода эле ментов промышленных установок встречает значительные труд ности из-за наличия широкого спектра их собственных частот создаваемых распределенными системами, а также из-за отсутстви методик расчета собственных частот колебаний реальных конструк ций, существенно отличающихся по форме от пластин, мембран стержней, колец и т. п., теоретический расчет которых возможен Однако собственные частоты полирезонансных систем, каковыми являются вибрирующие элементы машин, представляют сходящийся ряд. Первые гармоники ряда, обычно имеющие наибольшую амплитуду, с достаточной точностью аппроксимируются аналогичными параметрами колебательной системы с одной степенью свободы. [c.127] Покажем связь коэффициента потерь с другими величинами, определяющими свойства колебательной системы. [c.127] Эффективное действие вибропоглощающих покрытий наблюдается на резонансных частотах несущей металлической конструкции. Акустический эффект покрытий основан на введении дополнительного затухания в элементы конструкции, вследствие чего амплитуды бегущих и стоячих волн в конструкциях уменьшаются. [c.129] Вибропоглощающие покрытия подразделяются на жесткие и мягкие покрытия. К жестким покрытиям относятся твердые пластмассы (часто с наполнителями) с динамическими модулями упругости, равными 10 —10 Действие этих вибропоглощающих покрытий обусловлено их деформациями в направлении, параллельном рабочей поверхности, на которую оно наносится. Ввиду их относительно большой жесткости они вызывают сдвиг нейтральной оси вибрирующего элемента машины при колебаниях изгиба. Действие подобных покрытий проявляется главным образом на низких и средних звуковых частотах. На вибропоглощение, в данном случае, кроме внутренних потерь, большое влияние оказывает жесткость или упругость материала. Чем больше упругость (жесткость), тем выше потери колебательной энергии. Покрытия такого типа могут быть выполнены в виде однослойных, двухслойных и многослойных конструкций. Последние более эффективны, чем однослойные. Иногда твердые вибропоглощаю-щие материалы применяют в виде комплексных систем (компаундов), состоящих из полимеров, пластификаторов, наполнителей. Каждый компонент придает поглощающему слою определенные свойства. [c.129] К мягким покрытиям относятся мягкие резины и пластмассы, битумизированный войлок, мастики и др. с динамическим модулем упругости порядка 10 н1см . Затухание колебаний металлических конструкций при нанесении на них таких покрытий обусловлено деформациями покрытия по его толщине. Поэтому мягкие покрытия при равной толщине с твердыми покрытиями более эффективно работают на высоких частотах. [c.129] Действие вибропоглощающих покрытий будет удовлетворительным при условии, если протяженность поглощающего слоя равна нескольким длинам волн колебаний изгиба. При малой протяженности облицовки по сравнению с длиной волны изгиба покрытия не уменьшают амплитуд колебаний. Это условие особенно важно учитывать при демпфировании вибраций на низких частотах, когда длины изгибных волн велики и требуются вибропоглощающие покрытия значительной протяженности. [c.129] При наличии мягких покрытий вибропоглощающий слой почти не вызывает сдвига нейтральной оси пластины при изгибных колебаниях. Поглощение энергии происходит в основном за счет деформации вибропоглощающего слоя. Так как модуль упругости мягкого покрытия мал, то длина упругой волны в покрытии также мала и уже на относительно низких звуковых частотах (порядка нескольких сот герц) соизмерима с толщиной покрытия. Вследствие этого имеют место интенсивные колебания по толщине вибропоглощающего слоя, нормальные к его поверхности. Потенциальная энергия деформации этого слоя мала по сравнению с потенциальной энергией в металле, но коэффициент потерь покрытия для применяемых материалов относительно велик (т = 0,5), поэтому коэффициент внутренних потерь пластины с покрытием может достигнуть десятых долей единицы. Максимумы поглощения колебательной энергии будут наблюдаться на частотах, где по толщине вибропоглощающего слоя укладывается несколько полуволн, поэтому полоса частот вибропоглощепия достаточно широка. Уровень уменьшения шума в случае мягких вибропоглощающих покрытий можно рассчитывать при помощи выражения (193). [c.130] Целесообразность применения вибропоглощения для подавления шума промышленных установок обосновывается величиной уровней колебательной скорости и размерами вибрирующих поверхностей. Однако в ряде случаев метод демпфирования вибраций небольшого элемента машины, излучающего невысокий уровень, вследствие его малой площади нецелесообразен по причине незначительного энергетического вклада излучения этого элемента в общий энергетический баланс излучаемого шума. [c.130] Тип вибропоглощающего покрытия должен быть выбран на основании изучения спектра вибраций исследуемых машин, т. е. в зависимости от расположения в спектре максимальных амплитуд колебательной скорости. Наносить вибропоглощающие покрытия необходимо главным образом в местах максимальных амплитуд вибраций, что также определяется исследованием вибрационного поля скорости колеблющегося элемента установки. [c.131] Уравнение (194) выведено на основании того, что потери в системе пропорциональны колебательной скорости. [c.131] Отсюда следует, что коэффициент внутренних потерь вибро-поглои ающей конструкции увеличивается с ростом отношения модулей упругости покрытия и металла. [c.132] Для мягких покрытий отношение EJE 10 . Оно мало, поэтому получается малым и г] 1из выражения (199)]. Значения коэффициентов потерь и модулей упругости некоторых вибропоглощающих материалов сведены в табл. 21. [c.132] Таким образом, величина снижения уровней шума имеет место только в области высоких звуковых частот, так как довольно тонкий слой мастики не мог заметно сместить нейтральную ось вибрирующей поверхности. [c.133] Вернуться к основной статье