Понятие виброзащиты и обзор мирового рынка виброзащитных материалов

Ксения Леонидовна Домнина; Юрий Рафаилович Никитин; Александр Валентинович Репко; Николай Александрович Гуменников

doi:10.22213/2410-9304-2022-2-106-113

Авторы

К. Л. Домнина Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Ю. Р. Никитин ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. В. Репко Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Н. А. Гуменников Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-2-106-113

Ключевые слова:

виброзащита, виброизоляционные материалы, вибродемпфирующие материалы, виброизоляторы, виброопоры, вибропоглощающие композиты

Аннотация

Вследствие развития современных технологий существенно увеличилось количество источников, провоцирующих возникновение вибраций и шумов. Для устранения негативного воздействия постороннего шума и вибраций используются самые разные приемы. В статье дано понятие виброзащиты, описаны варианты и механизм подбора покрытий, представлен обзор мирового рынка виброзащитных материалов. Наиболее распространенными методами виброзащиты являются виброизоляция и вибродемпфирование, реализуемые с применением материалов с соответствующими свойствами. Виброизоляция транспортных средств осуществляется обработкой поверхности специальными мастиками или покрытием подложками, а также с применением гидравлических виброоопор. Для минимизации влияния вибраций на здания и сооружения используются специальные крепления и подвесы, виброизоляторы, опоры, мягкие рулонные и листовые материалы. Для виброизоляции станков и прецизионного оборудования применяют отдельные опоры; слой упругого материала, укладываемого между машиной и фундаментом; плавающий пол на упругом основании. Статья презентует краткий анализ металлических, резиновых и резинометаллических виброизоляционных опор в бюджетном, среднем и премиум ценовом сегментах. Вибродемпфирование выполняется с применением специальных пластин, которые представлены на рынке в виде рулонных материалов и многослойных плит. Широкое распространение получили вибропоглощающие композиционные полимерные покрытия на основе термореактивных полимеров. Промышленностью России и зарубежных стран налажен выпуск вибропоглощающих листовых материалов армированного типа. Российскими учеными активно разрабатываются также новые типы покрытий: градиентные полимерные композиционные материалы, термопластичные экструзионные пленки, слоистые полимеры из стеклоткани и т. д.

Биографии авторов

К. Л. Домнина, Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент кафедры «Техническая механика»

Ю. Р. Никитин, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Мехатронные системы»

А. В. Репко, Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технология машиностроения и приборостроения»

Н. А. Гуменников, Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

студент

Библиографические ссылки

Kutsubina N.V., Sannikov A.A. Teoriya vibrozashchity i akusticheskoy dinamiki mashin: uchebnoye posobiye [Theory of vibration protection and acoustic dynamics of machines: textbook]. Yekaterinburg, Ural State Forest Engineering University, 2014, 167 p. (in Russ.).

Zotov A., Valeev A. [Vibration Isolating and Impact Protecting Systems with Quasi-Zero Stiffness Providing Wide Operating Area]. In book: Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019), 2020, pp. 299-307. DOI: 10.1007/978-3-030-22041-9_34.

Gvozdkova S.I., Shvartsburg L.E. [Experimental Studies of Steady-State Sources of Vibrations of Machinery Production Process Equipment to Substantiate Choice of Vibration Protection Methods]. In book: Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019), 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22063-1_16.

Kutsubina N.V., Sannikov A.A. Sovershenstvovaniye tekhnicheskoy ekspluatatsii bumagodelatel'nykh i otdelochnykh mashin na osnove ikh vibrozashchity i vibrodiagnostiki [Improving the technical operation of paper-making and finishing machines based on their vibration protection and vibration diagnostics]. Yekaterinburg, Ural State Forest Engineering University, 2014, 144 p. (in Russ.).

Alujević N., Čakmak D., Wolf H., Jokić M. [Passive and active vibration isolation systems using inerter]. Journal of Sound and Vibration, 2018, Vol. 418, pp. 163-183. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.12.031.

Nelson F.C. [Vibration Isolation: A Review, I. Sinusoidal and Random Excitations]. Shock and Vibration, 1994, Vol. 1, pp. 485-493. https://doi.org/10.3233/SAV-1994-1508.

Hazra S., Ghosh M. [Vibration Isolation Performance of a Vehicle Suspension System Using Dual Dynamic Dampers]. Advances in Vibration Engineering, 2009, Vol. 8, No. 2, pp. 193-200.

Gordeyev B.A., Yerofeyev V.I., Plekhov A.S. Matematicheskiye modeli adaptivnykh vibroizolyatorov mobil'nykh i statsionarnykh ob"yektov: monografiya [Mathematical models of adaptive vibration isolators for mobile and stationary objects: monograph]. Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev, 2017, 124 p. (in Russ.).

Belyy D.M. [Gidravlicheskaya vibroopora]. Patent № 2253059 C1 Russian Federation. Applicant: Ulyanovsk State Technical University, 2004.

Kochetov O.S., Kochetova M.O., Kochetov S.S., Kochetov S.S. [Gidravlicheskaya vibroizoliruyushchaya opora]. Patent № 2307963 C1 Russian Federation. Applicant: Kochetov O.S., 2006.

Gordeyev B.A., Sinev A.V., Osmekhin A.N., Gordeyev A.B., Okhulkov S.N. [Gidravlicheskaya vibroopora]. Patent № 2011119234A Russian Federation. Applicant: Russian Academy of Sciences, Department of power engineering, mechanical engineering, mechanics and control processes, 2011.

Kochetov O.S., Stareyeva M.O. [Gidravlicheskaya vibroopora]. Patent № 2503862 C2 Russian Federation. Applicant: Kochetov O.S., 2014.

Andryakov E.I., Timoshin M.V. [Gidravlicheskaya vibroizoliruyushchaya opora silovogo agregata (varianty)]. Patent № 2509933 C2 Russian Federation. Applicant: Andryakov E.I., 2014

Jakubczyk-Gałczyńska A., Jankowski R. [Traffic-induced vibrations. The impact on buildings and people]. The 9th International Conference "Environmental Engineering 2014", May 22-23, 2014, Vilnius, Lithuania. DOI: 10.3846/enviro.2014.028.

Kirkham E.E. [Machine tool vibration isolation system]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1997, Vol. 101, No. 6. DOI: 10.1121/1.418303.

Swanson D.A., Norris M.A. [Multidimensional mount effectiveness for vibration isolation]. Journal of Aircraft, 1994, Vol. 31, No. 1, pp. 188-196. https://doi.org/10.2514/3.46473.

Anyaegbunam F.N.Ch. Book Five: Vibrations, Waves and Sounds. Edition 2. Publisher: Solid Rock Press & Publishers, FCT, Abuja, 2013, 240 p. ISBN: 978-978-936-377-5.

Sylomer: vibration isolation in construction. Getzner Catalog. https://isondv.ru/images/sylomer_web.pdf.

Belyy D.M. [Pruzhinnyy vibroizolyator]. Patent № 2112899 C1 Russian Federation. Applicant: Ulyanovsk State Technical University, 1998.

Kochetov O.S. [Vibroizolyator pruzhinnyy kochetova]. Patent № 2597686 C2 Russian Federation. Applicant: Kochetov O.S., 2015.

Kochetov O.S. [Pruzhinnyy vibroizolyator s dempferom]. Patent № 2594258 C1 Russian Federation. Applicant: Kochetov O.S., 2016.

Hao R-B., Lu Z-Q., Ding H., Chen L-Q. [A nonlinear vibration isolator supported on a flexible plate: analysis and experiment]. Nonlinear Dynamics, 2022. https://doi.org/10.1007/s11071-022-07243-7.

Kochetov O.S., Kochetova M.O. [Rezinovaya vibroopora]. Patent № 2301919 C1 Russian Federation. Applicant: Kochetov O.S., 2005.

Kochetov O.S. [Rezinovaya vibroopora]. Patent № 2653971 C1 Russian Federation. Applicant: Kochetov O.S., 2018.

Gleyzer A.I., Vasilyev A.V., Bakhtemirov A.I. [Vibroopora]. Patent № 2466313 C1 Russian Federation. Applicant: Togliatti State University, 2012.

Petrovskiy E.A., Bashmur K.A., Bukhtoyarov V.V., Buryukin F.A. [Vibroopora so sfericheskimi uprugodempfiruyushchimi elementami]. Patent № 181210 U1 Russian Federation. Applicant: Siberian Federal University, 2018.

Philen M. [Fluidic flexible matrix composite semi-active vibration isolation mounts]. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2012 Vol. 23, Is. 3. https://doi.org/10.1177/1045389X11421823.

Bratan S.M., Kharchenko A.O., Vladetskaya E.A. [Obespecheniye kachestva detaley pri kruglom shlifovanii v usloviyakh plavuchikh masterskikh]. Bulletin of Irkutsk State Technical University, 2018, Vol. 22, No. 12(143), pp. 21-34 (in Russ.).

Vladetskiy O.V., Khekert Ye.V., Vladetskaya E.A., Kharchenko A.O. [Analiz vibroustoychivosti mekhanoobrabatyvayushchego tekhnologicheskogo oborudovaniya plavuchey masterskoy v sudostroyenii]. Marine intellectual technologies, 2021, Vol. 4, No. 2, pp. 15-22. https://doi.org/10.37220/MIT.2021.52.2.064 (in Russ.).

Vladetskaya E.A., Kharchenko A.O., Bratan S.M., Rapatsky Yu.L., Vladetsky D.O., Lazarev V.B. [Ustroystvo avtomaticheskoy vibrozashchity metallorezhushchego stanka]. Patent № 158629 U1 Russian Federation. Applicant: Sevastopol State University, 2016.

Vladetskaya E.A., Kharchenko A.O., Bratan S.M., Vladetsky D.O., Lazarev V.B. [Opora metallorezhushchego stanka s aktivnoy vibroizolyatsiyey]. Patent № 159415 U1 Russian Federation. Applicant: Sevastopol State University, 2016.

Lavelin V.E., Yamov V.I. [Aktivnaya vibroizolyatsiya fundamentov turboagregatov]. Academic Bulletin UralNIIproekt of the Russian Academy of Architecture and Building Sciences, 2015, No. 1, pp. 77-80 (in Russ.).

Domnina K.L., Sotnikova M.V. [Razrabotka bystrovozvodimykh sborno-razbornykh zdaniy i sooruzheniy]. Science of Udmurtia, 2019, Vol. 89, No. 3, pp. 18-22 (in Russ.).

Vadamodala L., Chowdhury A., Bin Tarek T.Md., et al. [Impact of Damping material on Vibration Isolation in Switched Reluctance Machine]. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE, 2020. DOI: 10.1109/ECCE44975.2020.9235705.

Vyborov A.N., Kukushkin S.Yu., Sankin S.V. [Vibrodempfiruyushchiy elastomernyy material i yego sostav]. Patent № 2572409 С1 Russian Federation. Applicant: STC Rezina, 2016.

Vyborov A.N., Kukushkin S.Yu., Sankin S.V. [Vibrodempfiruyushchiy zvukoizoliruyushchiy elastomernyy material]. Patent № 2595274 С1 Russian Federation. Applicant: STC Rezina, 2016.

Chung D. [Review: Materials for vibration damping]. Journal of Materials Science, 2001, Vol. 36, pp. 5733-5737. https://doi.org/10.1023/A:1012999616049.

Wang H-J., Chen L-W. [Vibration and damping analysis of a three-layered composite annular plate with a viscoelastic mid-layer].Composite Structures, 2002, Vol. 58, Is. 4, pp. 563-570. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(02)00165-4.

Bashmur K.A., Petrovsky E.A., Mazurov I.A., et.al. [Adaptive vibration absorbing method of torsional vibrations for processing equipment]. Journal of Physics: Conference Series, 2019, Vol. 1353. doi:10.1088/1742-6596/1353/1/012039.

Avdonin V.D. Vibropogloshchayushchiye kompozitsionnyye pokrytiya [Vibration-absorbing composite coatings]. Thesis for the degree of candidate of technical sciences. Saransk, 2015, 123 p. (in Russ.).

Cherkasov V.D., Avdonin V.V., Pil'shchikov V.O., et.al. [Polimernyye vyazhushchiye dlya proizvodstva vibropogloshchayushchikh materialov]. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo, 2017, Vol. 3(32), pp. 59-67 (in Russ.).

Sytyy Yu.V., Kislyakova V.I., Ananyev V.K., Tkachev A.A., Abakumova N.M., Rumyantseva T.V. [Polimernaya vibropogloshchayushchaya kompozitsiya i sloistyy vibropogloshchayushchiy material na yeye osnove]. Patent № 2285023 С1 Russian Federation. Applicant: All-russian scientific research institute of aviation materials, 2006.

Ikromov N.A., Rasulov D.N. [Ob’yekty i metodiki issledovaniya kompozitsionnykh polimernykh materialov]. Sovremennyye nauchnyye issledovaniya i innovatsii, 2020, Vol. 10(114) (in Russ.).

Negmatov S.S., Abed N.S., Saidakhmedov R. Kh. [Issledovaniye vyazkouprugikh i adgezionno-prochnostnykh svoystv i razrabotka effektivnykh vibropogloshchayushchikh kompozitsionnykh polimernykh materialov i pokrytiy mashinostroitel'nogo naznacheniya]. Plasticheskiye massy, 2020, Vol. 7-8, pp. 32-36. DOI 10.35164/0554-2901-2020-7-8-32-36 (in Russ.).

Sadikova M.M., Khamraeva M.K. [Epoksidnyye kompozitsionnyye materialy i ikh vliyaniye na fiziko-mekhanicheskiye svoystva polimerov]. Universum: tekhnicheskiye nauki, 2020, Vol. 6-3(75), pp. 38-40 (in Russ.).

Negmatov S.S., Aded N.S., Khaminov B.T., et.al. [Issledovaniye antifriktsionno-vibrozvukopogloshchayushchikh kompozitsionnykh polimernykh materialov i pokrytiy na ikh osnove]. Universum: tekhnicheskiye nauki, 2021, Vol. 8-1(89), pp. 11-15 (in Russ.).

Petunova M.D., Yezernitskaya M.G., Piminova K.S., et.al. [Issledovaniye svoystv polimer-neorganicheskikh gibridnykh kompozitov]. Plasticheskiye massy, 2018, Vol. 3-4, pp. 3-8 (in Russ.).

Shishkinskaya V.A., Keymakh M.D., Kravchenko T.P., Askadsky A.A. [Svoystva gradiyentnykh kompozitsionnykh materialov]. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii, 2020, Vol. 34, No. 7(230), pp. 123-125 (in Russ.).

Syatkovsky A.I., Skuratova T.B., Krylova Yu.V., Simonov-Emelyanov I.D. [Termoplastichnyye plenki dlya vibropogloshchayushchikh sloistykh materialov s uluchshennoy vodostoykost'yu]. Plasticheskiye massy, 2021, Vol. 1-2, pp. 19-21. DOI 10.35164/0554-2901-2021-1-2-19-21 (in Russ.).

Sagomonova V.A., Dolgopolov S.S., Tselikin V.V., Sorokin A.E. [Issledovaniye vliyaniya sostava i struktury PKM s povyshennymi vibropogloshchayushchimi svoystvami na yego dempfiruyushchiye i mekhanicheskiye kharakteristiki]. Plasticheskiye massy, 20212, Vol. 1-2, pp. 10-13. DOI 10.35164/0554-2901-2022-1-2-10-13 (in Russ.).

Sagomonova V.A., Sorokin A.E., Tselikin V.V., Dolgopolov S.S. [Polimernyy kompozitsionnyy material s povyshennymi vibropogloshchayushchimi svoystvami]. Polymer composite materials and production technologies of a new generation: Proceedings of the III All-Russian Scientific and Technical Conference, Moscow, November 29, 2018. Moscow: Russian Research Institute of Aviation Materials, 2018, pp. 286-298 (in Russ.).

Ankuda E.S., Kalmykov V., Musokhranov M.V., Ustinov I.K. [Protecting surfaces of parts with wear-resistant vibration-damping coatings]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. The I International Scientific Practical Conference "Breakthrough Technologies and Communications in Industry" 20-21 November 2018, Volgograd, Russian Federation, 2019, Vol. 483. DOI: 10.1088/1757-899X/483/1/012039.

Syatkovsky A.I., Skuratova T.B., Trofimov D.N., Ivanov S.A. [Sposob polucheniya armirovannykh termoplastichnykh vibropogloshchayushchikh plenok i plenki, poluchennyye takim sposobom]. Patent №2707995 C1 Russian Federation. Applicant: Open Joint Stock Company "Plastpolimer", 2019.