Многослойная армированная виброшумодемпфирующая плосколистовая прокладка

Многослойная армированная виброшумодемпфирующая плосколистовая прокладка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к прокладкам, предназначенным для снижения структурного шума вибрирующих тонколистовых панелей транспортных машин, преимущественно кузовных панелей легковых автомобилей. Оно может быть также использовано для снижения шума, излучаемого вибрирующими тонколистовыми металлическими структурами панелей кабин других наземных транспортных средств - грузовиков, тракторов, дорожно-транспортных устройств, а также кабин и моторных отсеков средств водного и воздушного транспорта, кожухов и элементов капотирования различных стационарных и передвижных энергетических установок (передвижных компрессоров, дизель-агрегатов и т.п.), корпусов установок бытовой техники (холодильников, стиральных машин, пылесосов и т.п.).

Известны различные виброшумодемпфирующие покрытия, обладающие высоким внутренним трением, например, в виде мастик или листовых прокладочных ламинатов, адгезионно устанавливаемых на вибрирующие тонкостенные металлические панели путем напыления, штапелирования, приплавления (термоадгезии) или использования дополнительного термоактивного или липкого клеевого слоя на монтажных поверхностях плосколистовых виброшумодемпфирующих прокладках (далее прокладках). В качестве основы прокладок, как правило, применяются смеси на основе битума или полимерных композиций различного химического состава с использованием разнообразных наполнителей и связующих компонентов, придающих им те или иные механические, виброшумодемпфирующие, технологические или другие характеристики. В частности, отдельные типы и свойства прокладок описаны в известных монографиях:

[1] Никифоров А.С. Вибропоглощение на судах. - Л.: Судостроение, 1979, с.53…78;

[2] Никифоров А.С. Акустическое проектирование судовых конструкций. - Л.: Судостроение, 1990, с.154…165;

[3] Ионов А.В. Средства снижения вибрации и шума на судах. - СПб.: ЦНИИ им. академ. А.Н.Крылова, 2000, с.185…208;

[4] Боголепов И.И. Промышленная звукоизоляция. - Л.: Судостроение, 1986, с.307…309;

[5] Колесников А.Е.Шум и вибрация. - Л.: Судостроение, 1988, с.228…231;

[6] Иванов Н.И., Никифоров А.С. Основы виброакустики. - СПб.: Политехника, 2000, с.316…320.

При использовании указанных выше прокладок практически всегда существуют актуальные проблемы снижения их удельного веса и улучшения их виброшумодемпфирующих свойств в диапазоне повышенных рабочих (эксплуатационных) температур, вызываемых рабочими высокотемпературными процессами, протекающими в ДВС, используемых в качестве силовых энергетических установок автомобилей, преимущественно в диапазоне +30…+80°С.

Как правило, перед разработчиками низкошумных транспортных средств стоят несколько технических задач, требующих практического разрешения применительно к использованию прокладок:

1) увеличения виброшумодемпфирующих свойств, с желаемым сопутствующим увеличением изгибной жесткости демпфируемой металлической или полимерной тонколистовой панели в составе образованной слоеной композиции со смонтированной прокладкой (увеличения коэффициента потерь и модуля потерь);

2) расширения рабочего температурного диапазона или преднамеренного создания «настроенного» узкополосного рабочего температурного диапазона с максимальным увеличением в нем виброшумодемпфирующих свойств;

3) улучшения адгезионных свойств прокладок в зонах сопряжения с неплоскими поверхностями вибрирующих панелей за счет увеличения пластичности прокладок, повышения адгезионных свойств клеевого слоя за счет возможного удаления ослабляющей адгезию влаги (конденсата) из зон поверхностей сопряжения;

4) уменьшения удельного поверхностного веса прокладок при сохранении заданных или увеличенных виброшумодемпфирующих свойств.

Большинство прокладок имеют сравнительно узкую температурную полосу эффективного виброшумодемпфирования. Для расширения рабочего температурного диапазона эффективного виброшумодемпфирования применяют, в частности, многокомпонентные вязкоэластичные смеси, каждая компонента которой имеет максимум виброшумодемпфирования при определенной температуре. Меняя число и соотношение компонентов в смеси, можно в той или иной степени изменять характер температурной зависимости коэффициента потерь, характеризующего эффективность виброшумодемпфирования, в ту или иную сторону, или расширить, или сузить температурную полосу эффективного виброшумодемпфирования.

Известны различные технические решения, в которых в определенной степени решается комплексная проблема снижения удельного поверхностного веса и расширения рабочего температурного диапазона эффективного виброшумодемпфирования прокладок. В частности, известны технические решения, в которых данная проблема расширения рабочего температурного диапазона решается введением в структурный и химический состав материала прокладок различных веществ в виде частиц инородных материалов с определенными физико-механическими свойствами. Известна, в частности, прокладка, описанная в европейской заявке на изобретение №2006/077757, МПК С09К 3/00, опубликованной 27.07.2006, содержащая рабочий слой вязкоэластичного материала с включением в его структуру частиц инородного материала, имеющих форму сфероидов, отличного по своим физико-механическим характеристикам от характеристик базового рабочего слоя вязкоэластичного материала. При этом отношение длин осей таких сфероидных по форме частиц в продольном и поперечном направлении составляет не более 1. За счет использования такой структуры прокладки, согласно материалам указанной заявки, достигается настроенное повышение виброшумодемпфирующих свойств в узком диапазоне изменения температур (не более чем 20°С) при использовании одного типа и размера частиц или же получение более низких («компромиссно средних») виброшумодемпфирующих свойств в более широком диапазоне изменения температур - при смешанном варианте использования нескольких типов таких сфероидных частиц, отличающихся между собой геометрическими параметрами. Недостатком данного технического решения является усложнение структурного состава и технологического процесса изготовления такой прокладки, влекущее увеличение стоимости и трудоемкости изготовления, вызванные необходимостью включения в технологический процесс производства дополнительных трудоемких операций по изготовлению сфероидных частиц различной конфигурации, обеспечения последующего точного дозирования и равномерного распределения частиц по объему структуры материала, включая необходимость использования (приобретения) дополнительного технологического оборудования.

Известна структура прокладки, описанная в патенте Японии на изобретение №63265934, МПК C08J 9/06, опубликованном 02.11.1988, содержащая слой вязкоэластичного материала с введенными различными наполнителями и связующими веществами. При этом один из наполнителей при его нагревании обладает свойством объемного расширения, что позволяет увеличить толщину слоя прокладки до 4 раз. Важным технологическим требованием при этом является точное соблюдение дозирования процентного соотношения добавляемого вещества наполнителя. В противном случае, при использовании вещества наполнителя, например, типа слюды нарушение заданной точности дозирования влечет значительное падение виброшумодемпфирующих свойств материала прокладок. Недостатком данного технического решения является также трудность получения равномерного объемного распределения наполнителей и соблюдения заданного процентного соотношения наполнителей в объеме структуры материала прокладки. Другим техническим недостатком является увеличение габаритной толщины прокладки (до 4 раз), что в большинстве случаев является критичным или неприемлемым по возможностям ограничения компоновки в стесненном пространстве автомобилей и потерями свободного (полезного) объема пространства кабины или пассажирского салона.

Известны более эффективные по степени виброшумодемпфирования многослойные структуры прокладок, в которых для реализации и усиления механизма сдвиговых деформаций, несущих основную долю ответственности за эффективность такого процесса виброшумодемпфирования, а соответственно - улучшения виброшумодемпфирующих свойств в целом, вводится дополнительный внешний ужесточающий армирующий слой, например, в виде металлической фольги или в виде слоя из другого тонкого, но более жесткого (чем вязкоэластичный слой) материала. Виброшумодемпфирующие материалы такого типа, производимые в виде прокладок, носят название многослойных армированных виброшумодемпфирующих плосколистовых прокладок (далее армированных прокладок).

Известно, в частности, применение армированных прокладок в конструкции короба воздухопритока климатической установки транспортного средства (патент РФ на изобретение №2151708, МПК B62D 25/08, B60R 13/08, опубликовано 27.06.2000), содержащего жестко сочлененные между собой тонколистовые металлические панели кузова. При этом лицевые поверхности этих вибрирующих тонколистовых металлических панелей в зонах их пучностей (локализации зон максимальных амплитудных значений) низших резонансных собственных форм изгибных колебаний облицованы армированными прокладками, содержащими как минимум один вязкоэластичный слой, армирующий слой из жесткого металлического материала и адгезионный (клеевой или термоадгезивный) монтажный слой.

Известна также реализация эффективного механизма высоких сдвиговых деформаций в конструкции кузовных элементов автомобилей, имеющих внешние декоративные молдинги (патент РФ на изобретение №2199454, МПК B60R 13/04, B60J 5/04, опубликовано 27.02.2003). На лицевой поверхности панели, например двери, содержащей металлические внутреннюю и лицевую (внешнюю) тонколистовые панели, на лицевой тонколистовой панели смонтирован декоративный защитный молдинг, соединенный с внешней поверхностью лицевой панели с помощью липкой клеевой структуры и изготовленный из вязкоэластичного материала определенной толщины и заданного модуля Юнга.

Конструкции и структурный состав похожего типа технических решений с использованием армированных прокладок описаны также и в других известных патентах, например:

- европейском патенте на изобретение №1323523, МПК В32В 15/04, G10K11/168, B60R 13/08, опубликованном 02.07.2003;

- патенте РФ на изобретение №2155283, МПК F16F 7/08, F16F 15/02, опубликованном 27.08.2000;

- патенте Японии на изобретение №1009732, МПК В32В 11/08, опубликованном 13.01.1983.

Также свойства многослойных с армирующими слоями плосколистовых виброшумодемпфирующих структур материалов описаны и в указанных выше монографиях [1…6].

Использование в структуре армированной прокладки ужесточающего армирующего слоя позволяет интенсифицировать сдвиговый механизм деформаций рабочего вязкоэластичного слоя, увеличив тем самым эффективность виброшумодемпфирования, а также, в некоторой степени - дополнительно повысить звукоизоляцию покрытия, увеличить суммарную (композитную) динамическую жесткость задемпфированных тонколистовых панелей, обеспечив повышенные значения модуля потерь вязкоэластичного слоя. Одновременно с этим введение армирующего слоя, увеличивающего эффективность виброшумодемпфирования, позволяет избежать недопустимого (чрезмерного) утолщения вязкоэластичного слоя и прокладки в целом при необходимости получения заданного более высокого эффекта виброшумодемпфирования панели при вариантах жестких габаритно-компоновочных ограничений.

В качестве прототипа выбрана армированная прокладка, описанная в Европейском патенте на изобретение №0285740, МПК В32В 11/08, опубликованном 07.01.1988, содержащая вязкоэластичный слой, армирующий слой и адгезионный монтажный слой.

Недостатком армированной прокладки, выбранной в качестве прототипа, как и описанных выше аналогов, является их относительно высокий удельный поверхностный вес при существенном ухудшении виброшумодемпфирующих свойств в диапазоне повышенных (относительно базовой температуры +20°С) рабочих температур +30…+80°С вследствие чувствительной зависимости эффективности виброшумодемпфирования от рабочего температурного режима, актуальных для применения на транспортных средствах, например легковых автомобилях, использующих ДВС в качестве силовой энергетической установки, являющейся источником высокотемпературного нагрева прилегающих кузовных панелей (в первую очередь - щитка передка, пола кузова).

Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в улучшении виброшумодемпфирующих свойств в расширенном диапазоне рабочих температур +30…+80°С (снижение зависимости эффективности виброшумодемпфирования от изменения рабочего температурного режима) при одновременном снижении удельного поверхностного веса армированной прокладки путем усиления динамических деформационных сдвиговых процессов, протекающих в ее вязкоэластичном демпфирующем слое, обеспечивающих более эффективное преобразование механической работы деформаций в тепловую энергию, необратимо рассеиваемую в процессе протекания таких динамических деформаций в слоистых структурах армированной прокладки.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что известная армированная прокладка выполняется из вязкоэластичного слоя, армирующего слоя, адгезионного промежуточного слоя (соединяющего армирующий и вязкоэластичный слои), адгезионного монтажного слоя (сопрягающего встречные поверхности армированной прокладки и панели кузова). При этом структура вязкоэластичного слоя, а в отдельных вариантах и структура армирующего слоя армированной прокладки, выполняется соответствующим образом перфорированной сквозными отверстиями, а вибродемпфирующие и жесткостные характеристики армирующего и вязкоэластичного слоев имеют определенные пределы значений характеризующих их физических параметров.

Вязкоэластичный слой армированной прокладки при этом может быть изготовлен из известной композиционной смеси материала на основе битума, битумно-полимерной композиции, поливинилхлорида, сополимера алкилакрилата, смеси полибутадиена и каучука, прессованной битуминизированной целлюлозной структуры, модифицированного битумного расплава с минеральными органическими и прочими наполнителями, связующими и армирующими компонентами или другими известными составными компонентами, используемыми в современных технологиях производства прокладок.

Армирующий слой армированной прокладки может изготавливаться как из металлической фольги, например алюминиевой, стальной, так и из других неметаллических жестких материалов или покрытий.

Адгезия армирующего и вязкоэластичного слоев осуществляется с использованием клеевого или термоадгезивного (термоактивного) промежуточного слоя или с помощью технологической операции высокотемпературного адгезионного склеивания (спекания) с вязкоэластичным слоем.

В качестве материалов монтажного и промежуточного адгезионных слоев могут применяться, к примеру, липкий клей на основе полибутилакрилата, на основе каучуков, а также термоактивные материалы на основе полиэтилена, полипропилена, полиацетата, винила.

Внешняя лицевая поверхность армированной прокладки, в варианте исполнения сквозного перфорирования вязкоэластичного и армирующего слоев с совмещением соответствующих осей отверстий, может быть дополнительно облицована внешним защитно-декоративным, газопроницаемым слоем пленки или ткани, обеспечивающем свободное удаление (испарение) образованных газов при технологической операции сушки кузова автомобиля и/или исключить (минимизировать количество) попадание влаги из внешней среды (например, в процессах технологической мойки объектов) в зонах неплотного сопряжения с неплоскими поверхностями вибрирующих тонколистовых панелей при недостаточной пластичности структуры армированной прокладки или недостаточно высоких адгезионных свойствах адгезионного (липкого клеевого, термоадгезивного) монтажного слоя.

На монтажной поверхности армированной прокладки в вариантах использования липкого клеевого слоя (до момента проведения монтажных операций на панели кузова), как правило, содержится защитная антиадгезионная бумага или пленка, легко удаляемая при операциях монтажа армированной прокладки на поверхностях демпфируемых тонколистовых панелей кузова автомобиля (или поверхностях другого технического объекта, содержащего виброшумоактивные тонколистовые панели), нуждающихся в виброшумодемпфировании.

Полости сквозных отверстий перфорации, выполненных в вязкоэластичном слое армированной прокладки, могут быть дополнительно соединены между собой сообщающимися канавками в виде изготовленных (например, методом накатки) углубленных тиснений в поверхностной структуре вязкоэластичного слоя армированной прокладки со стороны поверхности, сопрягаемой с демпфируемой тонколистовой панелью (со стороны монтажной поверхности).

Отверстия перфорации, как правило, по технологическим соображениям выполняются преимущественно круглой формы. Однако они могут иметь и другую геометрическую форму, например квадратную, треугольную, в виде тонких прямоугольных просечек и т.д.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого технического решения, заключается в том, что за счет выполнения соответствующим образом перфорирования вязкоэластичного слоя (а в другом варианте - одновременного перфорирования вязкоэластичного и армирующего слоев) армированной прокладки с заданным (заявляемым) коэффициентом перфорации (определяемым выбранным числом и размером отверстий перфорации) интенсифицируется механизм преобразования механической вибрационной энергии (интенсифицируется процесс динамических сдвиговых деформаций структуры вязкоэластичного слоя и динамических деформаций «растяжение-сжатие» составной слоистой структуры) в рассеиваемую при этом тепловую энергию в более широком рабочем температурном диапазоне (+30…+80°С). При этом попутно снижается удельный поверхностный вес армированной прокладки за счет частичного удаления массы вещества вязкоэластичного слоя (вязкоэластичного и армирующего слоев - при другом вариантном исполнении армированной прокладки) в процессе его перфорирования, уменьшается ее стоимость и улучшаются ее технологические свойства.

Для установления эффективных (обеспечивающих заданный виброшумодемпфирующий эффект) диапазонов перфорирования армированных прокладок экспериментальным исследованиям подвергались 6 типов различных серийных (промышленно производимых) материалов армированных прокладок российских и зарубежных производителей, широко используемых в автомобильной промышленности, отличающихся толщинами вязкоэластичного и армирующего слоев, удельными плотностями, химическим и структурным составом вязкоэластичного слоя, типом клеевого (термоактивного) вещества адгезионного промежуточного и монтажного слоев и т.д. Таким образом, данному исследовательскому процессу подвергалась широкая гамма промышленно производимых типов разнородных армированных прокладок, что по результатам экспериментальных исследований позволяет обобщить и обосновано распространить полученные зависимости на данную категорию армированных прокладок.

Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое устройство армированной прокладки имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения станут понятны из чертежей, таблицы и следующего детального описания заявляемой армированной прокладки, где:

- в таблице представлены технические характеристики 6 типов исследованных материалов (A…F) армированных прокладок (индекс после буквенного обозначения указывает толщину армирующего слоя в мкм);

- на фиг.1 представлен фрагмент вида на лицевую поверхность армированной прокладки в варианте ее исполнения с перфорированной структурой вязкоэластичного слоя (армирующий слой неперфорирован);

- на фиг.2 представлена структурная схема в виде поперечного разреза армированной прокладки в варианте ее исполнения с перфорированной структурой вязкоэластичного слоя (армирующий слой неперфорирован), смонтированной на демпфируемой тонколистовой панели;

- на фиг.3 представлен фрагмент вида на лицевую поверхность армированной прокладки в варианте ее исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев;

- на фиг.4 представлена структурная схема в виде поперечного разреза армированной прокладки в варианте ее исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев, смонтированной на демпфируемой тонколистовой панели;

- на фиг.5 представлены схемы, иллюстрирующие процесс протекания динамических деформаций изгиба армированной прокладки, установленной на демпфируемой тонколистовой панели: а) при варианте использования неперфорированной армированной прокладки, б) при варианте использования армированной прокладки с перфорированным вязкоэластичным слоем (армирующий слой неперфорирован);

- на фиг.6 представлен пример результирующего исполнения некачественного адгезионного монтажа неперфорированной армированной прокладки на демпфируемой тонколистовой панели с выраженной рельефной выпукло-вогнутой поверхностью с образованием, в конечном итоге, дефектного неплотного (зазорного) сопряжения вязкоэластичного слоя армированной прокладки с поверхностью демпфируемой тонколистовой панели;

- на фиг.7 представлен вариант монтажа армированной прокладки в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев на демпфируемой тонколистовой панели, имеющей аналогичную выраженную рельефную выпукло-вогнутую поверхность, без образования несопрягаемой дефектной зоны сопрягаемых участков встречных поверхностей вязкоэластичного слоя перфорированной армированной прокладки и демпфируемой тонколистовой панели;

- на фиг.8 представлен фрагмент вида на тыльную сторону армированной прокладки, в котором полости отверстий перфорации сообщаются между собой соединительными канавками в виде образованных тисненных углублений, выполненных в поверхностной структуре вязкоэластичного слоя;

- на фиг.9, 10 представлены поперечные сечения фрагмента вида на тыльную сторону армированной прокладки, отверстия перфорации которой сообщаются между собой канавками в виде тисненных углублений в поверхностной структуре вязкоэластичного слоя армированной прокладки;

- на фиг.11 представлена структурная схема армированной прокладки в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев, содержащей отверстия перфорации, сообщающиеся между собой соединительными канавками в виде образованных тисненных углублений в поверхностной структуре вязкоэластичного слоя армированной прокладки, установленной на демпфируемой тонколистовой панели кузова;

- на фиг.12 представлен фрагмент вида на лицевую поверхность армированной прокладки в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев, с дополнительным применением внешнего защитно-декоративного слоя газопроницаемой пленки или ткани;

- на фиг.13 представлена структурная схема (поперечный разрез) армированной прокладки, установленной на демпфируемой тонколистовой панели, с дополнительным применением внешнего защитно-декоративного слоя газопроницаемой пленки или ткани, установленного поверх перфорированного армирующего слоя;

- на фиг.14 представлены экспериментально замеренные зависимости приведенного коэффициента потерь η (приведенного к базовой стандартизированной частоте колебаний 200 Гц в соответствии со стандартом DIN 53440) от коэффициента перфорации k_пер структуры армированной прокладки, изготовленной из материала Е200, в варианте исполнения перфорированного вязкоэластичного слоя (армирующий слой неперфорирован) при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.15 представлены экспериментально замеренные зависимости приведенного коэффициента потерь η от коэффициента перфорации k_пер структуры армированной прокладки, изготовленной из материала А90, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.16 представлены экспериментально замеренные зависимости приведенного коэффициента потерь η от коэффициента перфорации k_пер структуры армированной прокладки, изготовленной из материала В100, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.17 представлены экспериментально замеренные зависимости приведенного коэффициента потерь η от коэффициента перфорации k_пер структуры армированной прокладки, изготовленной из материала С120, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вяэкоэластичного и армирующего слоев при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.18 представлены экспериментально замеренные зависимости приведенного коэффициента потерь η от коэффициента перфорации k_пер структуры армированной прокладки, изготовленной из материала типа D200, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.19 представлены экспериментально замеренные зависимости приведенного коэффициента потерь η от коэффициента перфорации k_пер структуры армированной прокладки, изготовленной из материала типа Е200, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.20 представлены экспериментально замеренные зависимости приведенного коэффициента потерь η от коэффициента перфорации k_пер структуры армированной прокладки, изготовленной из материала F220, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.21 представлены результаты экспериментально замеренной передаточной функции «сила-вибрация» композитной структуры, включающей демпфируемую тонколистовую панель, армированную прокладку со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев с коэффициентом перфорации k_пер=0,2 и монтируемый в составе штатного пакета виброшумодемпфирования кузова легкового автомобиля плосколистовой шумоизоляционный материал, состоящий из пористого звукопоглощающего слоя толщиной 20 мм (удельный вес 1,2 кг/м²) и весового изолирующего слоя на основе битума толщиной 3 мм (удельный вес 5,0 кг/м²);

- на фиг.22 представлены результаты экспериментально замеренной передаточной функции «сила-шум» композитной структуры, включающей демпфируемую тонколистовую панель, армированную прокладку со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев с коэффициентом перфорации k_пер=0,2 и монтируемый в составе штатного пакета виброшумодемпфирования кузова легкового автомобиля аналогичный шумоизоляционный материал:

- на фиг.23 представлены экспериментально замеренные зависимости параметра «модуль потерь» М₂ неперфорированного вязкоэластичного слоя различных типов (A…F) армированных прокладок (представленных в таблице) при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С;

- на фиг.24 представлены экспериментально замеренные зависимости параметра «модуль потерь» М₂ неперфорированного вязкоэластичного слоя материала Е200 (без армирующего слоя), параметра «модуль потерь» М материала Е200, материала Е200 с перфорированными вязкоэластичным и армирующим слоями (коэффициент перфорации k_пер=0,20), материала Е200 с перфорированным вязкоэластичным слоем (коэффициент перфорации k_пер=0,20) и неперфорированным армирующим слоем при задаваемых различных температурных режимах в диапазоне +20…+80°С:

- на фиг.25 представлены экспериментально замеренные зависимости параметра «модуль потерь» М от коэффициента перфорации k_пер структур армированных прокладок, изготовленных из различных исследуемых материалов, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемом температурном режиме +20°С;

- на фиг.26 представлены экспериментально замеренные зависимости параметра «модуль потерь» М от коэффициента перфорации k_пер структур армированных прокладок, изготовленных из различных исследуемых материалов, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемом температурном режиме +40°С;

- на фиг.27 представлены экспериментально замеренные зависимости параметра «модуль потерь» М от коэффициента перфорации k_пер структур армированных прокладок, изготовленных из различных исследуемых материалов, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемом температурном режиме +60°С;

- на фиг.28 представлены экспериментально замеренные зависимости параметра «модуль потерь» М от коэффициента перфорации k_пер структур армированных прокладок, изготовленных из различных исследуемых материалов, в варианте исполнения со сквозными перфорированными структурами вязкоэластичного и армирующего слоев при задаваемом температурном режиме +80°С.

На представленных чертежах и в таблице введены следующие буквенные и цифровые обозначения:

ρ - плотность неперфорированного материала, кг/м³;

h₁ - толщина демпфируемой тонколистовой панели, м;

h₂ - толщина вязкоэластичного слоя, м;

h₃ - толщина армирующего слоя, м;

С - показатель жесткости армирующего слоя, Н/м;

η_н - приведенный коэффициент потерь неперфорированного материала, усл. ед.;

М₂ - модуль потерь неперфорированного вязкоэластичного слоя, Н/м²;

М - модуль потерь материала армированной прокладки, Н/м²;

М_2гр - нижняя граничная величина модуля потерь неперфорированного вязкоэластичного слоя (задаваемая техническими условиями ТУ на материал, используемый для изготовления перфорированных армированных прокладок), Н/м²;

М_гр - нижняя граничная величина модуля потерь материала армированных прокладок (задаваемая техническими условиями ТУ на изготовление или техническими требованиями ТТ на разработку материала перфорированных армированных прокладок), Н/м²;

t_пер - шаг между центрами отверстий перфорации, м;

d_пер - диаметр отверстий перфорации, м;

k_пер - коэффициент перфорации, усл. ед.;

Т - температура, °С;

ΔT - величина увеличения температурного диапазона эффективного виброшумодемпфирования, °С;

1 - вязкоэластичный слой;

2 - армирующий слой;

3 - адгезионный промежуточный слой;

4 - адгезионный монтажный слой;

5 - отверстия перфорации;

6 - демпфируемая тонколистовая панель;

7 - защитно-декоративный газопроницаемый слой;

8 - поверхностная зона демпфируемой тонколистовой панели, имеющей выраженный выпукло-вогнутый рельеф;

9 - сообщающиеся канавки в виде тисненных углублений в структуре вязкоэластичного слоя.

Заявляемая структура армированной прокладки по первому варианта исполнения (см. фиг.1…2) содержит вязкоэластичный слой 1, армирующий слой 2, адгезионный промежуточный слой 3 и адгезионный монтажный слой 4, при этом структура вязкоэластичного слоя 1 перфорирована сквозными отверстиями 5 с коэффициентом перфорации

,

где S_пер - суммарная площадь проекции отверстий перфорации на плоскость поверхности армированной прокладки, м²,

S_пер - площадь лицевой проекции поверхности армированной прокладки, м².

По технологическим, эксплуатационным и/или иным техническим причинам вязкоэластичный 1 и армирующий 2 слои армированной прокладки могут быть выполнены перфорированными сквозными отверстиями с совмещением осей, размеров и числа отверстий перфорации (второй вариант исполнения).

Соответственно по второму варианту исполнения заявляемая армированная прокладка (см. фиг.3…4) содержит вязкоэластичный слой 1, армирующий слой 2, адгезионный промежуточный слой 3 и адгезионный монтажный слой 4, при этом структуры вязкоэластичного 1 и армирующего 2 слоев перфорированы сквозными отверстиями 5 с коэффициентом перфорации

.

Для достижения наиболее высоких виброшумодемпфирующих свойств материал неперфорированного вязкоэластичного слоя (до момента его перфорирования) по первому и второму вариантам исполнения армированной прокладки, должен иметь значения модуля потерь М₂=µ₂×Е₂ в температурной области +20…+80°С, превышающие значения величин ограниченных соответствующей линией, задаваемой выражением

М_2гр=(10²-1,5×[(T)-20])×10⁶, Н/м²,

где µ₂ - коэффициент внутренних потерь неперфорированного вязкоэластичного слоя, усл. ед.;

E₂ - модуль Юнга неперфорированного вязкоэластичного слоя, Н/м²;

М_2гр - нижняя граничная величина допустимых значений модуля потерь неперфорированного вязкоэластичного слоя при температуре Т;

(Т) - числовое значение температуры Т в диапазоне +20…+80°С, выраженное в условных единицах, равных соответствующим значениям град. (°С).

Одновременно по первому варианту исполнения модуль потерь M=µ×E материала армированной прокладки (после процесса перфорирования) в температурной области +20…+80°С должен иметь величины, превышающие значения соответствующей линии, задаваемой выражением

М_гр=(10²-1,22×[(Т)-20])×1,8×10⁶, Н/м²,

где µ - коэффициент внутренних потерь материала армированной прокладки, усл. ед.;

Е - модуль Юнга материала армированной прокладки, Н/м²;

М_гр - нижняя граничная величина модуля потерь материала армированной прокладки при температуре Т;

(Т) - числовое значение температуры Т в диапазоне +20…+80°С, выраженное в условных единицах, равных соответствующим значениям град. (°С);

а показатель жесткости армирующего слоя С≥h₃×Е₃≥6,8×10⁷ Н/м,

где h₃ - толщина армирующего слоя, м;

E₃ - модуль Юнга армирующего слоя, Н/м².

При этом по второму варианту исполнения модуль потерь М материала армированной прокладки (после процесса перфорирования) в температурной области +20…+80°С должен иметь величины, превышающие значения соответствующей линии, задаваемой выражением:

М_гр=(10²-1,22×[(Т)-20])×1,8×10⁶, Н/м²,

а величина показателя жесткости С перфорированного армирующего слоя изменяется пропорционально величине коэффициента перфорации k_пер и определяется выражением

С≥(1-k_пер)×h₃×E₃≥(1-k_пер)×6,8×10⁷ H/м,

где h₃ - толщина армирующего слоя, м;

E₃ - модуль Юнга армирующ