Dispositif d'appui anti-vibratoire La présente invention concerne un appui anti-vibratoire destiné à isoler les effets dynamiques (vibrations, bruits) produits par des machines tournantes qui, à leur tour, peuvent être excitées par leur environnement dans les premiers modes de résonance.
Un exemple d'application du dispositif selon l'invention est la réalisation des appuis pour une boîte de vitesses montée sur une machine agricole. La boîte de vitesses
(les engrenages) génère des efforts dynamiques à haute fréquence (au delà de 20 Hz, par exemple). La boîte peut être isolée du châssis par l'intermédiaire de dispositifs anti-vibratoires dont les caractéristiques sont choisies de telle sorte qu'une première fréquence de résonance de la boîte de vitesses sur les appuis se trouve située dans la gamme des fréquences basses, par exemple aux environs de 8 Hz. Cette première fréquence de résonance peut être excitée par le fonctionnement même de la machine agricole (chocs, vitesse, roues, etc.) et cette excitation donne lieu à des efforts considérables dans le châssis.
Pour pouvoir isoler une machine en haute fréquence par rapport à la structure portante, un appui antivibratoire doit satisfaire aux exigences techniques suivantes :
1. Avoir une raideur statique élevée.
2. Avoir un amortissement (angle de perte) très élevé
en basse fréquence (à la fréquence de résonance de la machine sur appuis).
3. Avoir une raideur dynamique faible en haute
fréquence pour une bonne isolation acoustique et vibratoire.
Pour un système idéal à un degré de liberté, la raideur
<EMI ID=1.1>
où k est la raideur de l'appui (N/m)
c est l'amortissement de l'appui (Ns/m)
m est la masse de la machine (kg).
Cette relation montre qu'un amortissement élevé donne lieu à une raideur dynamique plus élevée qu'un amortissement faible.
Du point de vue pratique, on observe que la raideur k et l'amortissement c d'un appui ne sont pas constants mais varient avec la fréquence, la température, la précharge, l'amplitude de la sollicitation, etc.
Pour résoudre les problèmes d'amortissement antivibratoires, on a utilisé des appuis en caoutchouc mais pour être efficaces en haute fréquence, ces appuis doivent avoir une forme géométrique très compliquée car un appui en caoutchouc de forme géométrique simple présente une raideur k qui augmente avec la fréquence, ce qui donne une raideur dynamique plus élevée en haute fréquence et un angle de perte (amortissement) assez faible (3[deg.] - 4[deg.]) en haute fréquence . Toutefois, les appuis en caoutchouc à forme géométrique compliquée sont coûteux. Il en est de même des appuis hydrauliques que l'on utilise également.
L'invention résout les problèmes évoqués plus haut grâce à un dispositif d'appui anti-vibratoire comprenant un boîtier fermé, deux tiges pénétrant à l'intérieur du boîtier par deux faces opposées, une première tige étant munie de moyens d'attache pour la fixer à une machine et la seconde tige étant munie de moyens d'attache pour la fixer à une structure de support, une des tiges précitées (par exemple la tige 2) au moins étant mobile par translation axiale par rapport au boitier, les deux tiges ayant leurs extrémités situées à l'intérieur du boîtier, garnies de plateaux de pression qui s'appuient contre les faces opposées d'un bloc en matériau élastique, ledit bloc en matériau élastique étant percé d'une ouverture pour former une chambre à air s'étendant axialement aux tiges.
Un des plateaux de pression au moins s'appuie par sa face arrière sur un coussin en matériau élastique afin de mette le bloc de matériau élastique précité en état de précontrainte statique.
Le bloc de matériau élastique est constitué d'un matériau composite comprenant au moins 16 % environ de liège naturel, 25 à 30 % environ de résine synthétique, 40 à
50 % d'huile et le restant étant composé d'additifs divers ayant des propriétés spécifiques.
L'invention est exposée dans ce qui suit avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode d'exécution exemplaire du dispositif selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième mode d'exécution exemplaire du dispositif selon l'invention.
Se reportant à la figure 1 on voit le dispositif d'appui selon l'invention comprenant un boîtier fermé 1, en acier par exemple, dont deux faces opposées sont percées de deux ouvertures par lesquelles pénètrent deux tiges mobiles 2, 3 faisant fonction de pistons capables de translation axiale par rapport au boîtier. Les extrémités extérieures des tiges 2 et 3 sont munies de moyens d'attache 21 et 31 pour les fixer l'une à une machine à isoler et l'autre à une structure de support. Les extrémités intérieures des tiges 2 et 3 portent chacune un plateau de pression 22 et 32, respectivement, entre lesquels est logé un bloc en matériau élastique 4 percé en son centre d'une chambre à air 5 s'étendant dans l'axe des tiges 2 et 3. Les faces arrières des plateaux 22 et 32 prennent appui sur des coussins en matériau élastique 6 et 7.
Les coussins assurent une précontrainte statique du bloc 4 afin d'éviter que lorsque des forces de traction s'exercent sur le dispositif d'appui, le matériau du bloc 4 ne soit soumis à un effort de traction qui altérerait sa durée de vie.
Les dimensions du dispositif, c'est-à-dire le diamètre d des plateaux de pression 22 et 32 et l'épaisseur e du bloc élastique 4, sont choisies en fonction des charges statiques et dynamiques à reprendre et en fonction de la raideur dynamique et de l'amortissement recherchés. Le diamètre des plateaux de pression est avantageusement d'au moins 35 millimètres avec un bloc élastique d'au moins 35 millimètres d'épaisseur. L'ensemble du boîtier est conçu pour pouvoir reprendre les efforts et déplacements suivant les différents degrés de liberté.
Dans les plateaux de pression sont prévus un ou plusieurs trous communiquant avec la chambre à air 5, ces trous ayant un diamètre choisi en fonction de l'amortissement et du passage d'air par refoulement lors du mouvement des tiges 2 et 3 en réponse à des sollicitations dynamiques. Les pièces repérées par les chiffres 8 et 9 sont des garnitures d'étanchéité.
Le matériau élastique utilisé est avantageusement un matériau composite à base de résines synthétiques et de particules de liège naturel. La composition du matériau composite est sélectionnée pour assurer une raideur dynamique spécifique, et un taux d'amortissement interne élevé et pour pouvoir être utilisé en espace fermé et précontraint. Ce matériau selon l'invention utilise avec profit l'air compressible qui se trouve structuellement occlus dans le liège naturel pour assurer l'élasticité à la compression élevée voulue. Divers composants sont combinés au liège naturel pour assurer les propriétés mécaniques désirées avec un nombre de degrés de liberté suffisant pour répondre adéquatement à diverses conditions d'application.
La composition typique du matériau composite comprend au moins 16 % environ de granules de liège naturel, 25 à
30 % environ de résine synthétique, par exemple du PVC,
40 à 50 % d'huile, et le restant étant constitué d'additifs spécifiques tels que élément stabilisant, élément bactéricide et/ou élément conférant la propriété d'inin-flammabilité.
Le liège naturel est utilisé en grains de dimensions sélectionnées. Ces grains de liège et les additifs choisis sont mélangés en proportions voulues dans de la résine synthétique et l'ensemble est comprimé, puis chauffé pendant un laps de temps voulu à une température permettant la polymérisation des éléments organiques. A titre d'exemple, le mélange est
<EMI ID=2.1>
environ pendant quarante-cinq minutes environ sous une pression d'au moins 6 bars. Le procédé se termine par une phase de refroidissement. Cettte mise en oeuvre permet de réaliser un matériau composite capable d'être utilisé dans le dispositif d'appui anti-vibratoire selon l'invention.
La figure 2 montre un deuxième exemp le d'exécution du dispositif d'appui anti-vibratoire selon l'invention. Ce mode d'exécution diffère de celui de la figure 1 par le fait qu'une des tiges est mobile, il s'agit de la tige 2, tandis que la tige 3 est fixe, celle-ci s'appuyant sur une face du boîtier 1. Seule la garniture d'étanchéité 8 est prévue dans ce cas pour la tige mobile 2, l'autre garniture d'étanchéité étant omise pour la tige fixe 3.
Il est entendu que la réalisation du dispositif d'appui anti-vibratoire selon l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution exemplaires décrits dans ce qui précède et illustrés dans les dessins ci-annexés.
REVENDICATIONS
1. Dispositif d'appui anti-vibratoire comprenant un
boîtier fermé (1), deux tiges (2, 3) pénétrant à l'intérieur du boîtier par deux faces opposées, une première tige (2) étant munie de moyens d'attache (21) pour la fixer à une machine et la seconde tige (3) étant munie de moyens d'attache
(31) pour la fixer à une structure de support, une des tiges précitées (par exemple la tige 2) au moins étant mobile par translation axiale par rapport au boîtier (1), les deux tiges (2, 3) ayant leurs extrémités situées à l'intérieur du boîtier, garnies de plateaux de pression (22, 32) qui s'appuient contre les faces opposées d'un bloc en matériau élastique (4), ledit bloc en matériau élastique étant percé d'une ouverture pour former une chambre à air (5) s'étendant axialement aux tiges (2, 3).
2. Dispositif selon la revendications 1, caractérisé
en ce que les deux tiges (2, 3) sont mobiles par translation axiale par rapport au boîtier (1).