JP2778654B2 - Design method of anti-vibration rubber - Google Patents
Design method of anti-vibration rubberInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は荷重変動によらず防振効果の落ちない防振ゴ
ム形状に関するものであり、特に簡単にその形状を求め
る方法及び形状に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to a vibration-proof rubber shape which does not cause a vibration-proof effect irrespective of load fluctuation, and more particularly to a method and a shape for easily obtaining the shape.
(従来の技術) 従来、負荷荷重が2倍程度になっても、防振効果が落
ちない(一次固有振動数が一定となる。)防振ゴムとし
て防衛庁規格NDSF7501C(艦船機器用防振ゴム)の防衛
庁規格ES形の防振ゴムがある。(Conventional technology) Conventionally, even if the applied load becomes about twice, the vibration-proof effect does not decrease (the primary natural frequency is constant.) The Japan Defense Agency standard NDSF7501C (vibration-proof rubber for ship equipment) ) There is an ESA type anti-vibration rubber.
(発明が解決しようとしている問題点) 従来のものでは、(1)荷重範囲が限られること。
(2)その形状を決定する方法がわからないこと。
(3)形状が円錐台形状のものしかないこと。(4)支
持面積が限定されることなどの問題がある。そのため、
支持部の形状に合わせて防振ゴムを使うことができな
い。荷重の変動が大き過ぎたり、衝撃などのようにい急
激に荷重が加わる場合などは、使用することができな
い。また、基本的な設計理念がわからないために、防振
ゴムに金属の治具を取り付け、一部の機械類の防振支持
用としてしか使えない。このため、負荷荷重が変動する
場合の防振、例えば、大きなものでは、地震などのため
の建築物用の防振ゴム、鉄橋、高架道路用などの防振ゴ
ム、小さいものでは、配管系の防振ゴム、動揺構造物中
の小型モータ用防振ゴムなどに使用することはできな
い。(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, (1) the load range is limited.
(2) Do not know how to determine the shape.
(3) There must be only a truncated cone shape. (4) There is a problem that the supporting area is limited. for that reason,
Anti-vibration rubber cannot be used according to the shape of the support. It cannot be used when the load fluctuates too much or when a sudden load is applied such as an impact. Also, since the basic design philosophy is not known, a metal jig is attached to the vibration-proof rubber, and it can be used only for supporting vibration-proof of some machinery. For this reason, anti-vibration when the applied load fluctuates, for example, in the case of a large one, an anti-vibration rubber for buildings for earthquakes, etc. It cannot be used for anti-vibration rubber, anti-vibration rubber for small motors in rocking structures, etc.
本発明者は以上のような従来の防振ゴムの諸欠点にか
んがみて種々考察研究した結果、本発明を完成するに至
ったものである。The present inventor has made various studies in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional anti-vibration rubber, and as a result, has completed the present invention.
(問題点を解決するための手段) この出願の荷重変動によらず防振効果の落ちない防振
ゴム形状を簡単に求める防振ゴムの設計方法において
は、下記の(1)〜(6)の手順によって防振ゴム形状
を求めていく。(Means for Solving the Problems) In the vibration damping rubber designing method according to the present application for easily obtaining a vibration damping rubber shape that does not decrease the vibration damping effect regardless of the load fluctuation, the following (1) to (6) The shape of the anti-vibration rubber will be determined by the procedure described above.
(1)荷重変動によらず一次固有振動数が一定となるよ
うな関係を満たす静的荷重とたわみの関係式を求める。
これは、次の式で表される。(1) A relational expression between the static load and the deflection that satisfies the relation that the primary natural frequency is constant irrespective of the load variation is obtained.
This is represented by the following equation.
log10P=log10P0+0.4343aδ P0:たわみ0の時の荷重 δ:たわみ a:4π2fn2/g fn:固有振動数 g:重力加速度 この式をグラフで表したのが第1図である。(図中
P1,P2及びfnはそれぞれ、仮定した最小荷重、最大荷
重、一次固有振動数である。) (2)円柱形状のばね定数を求める式(形状係数、歪、
ヤング率、縦、横、高さあるいは半径などに基づく式)
を実験による修正式により求める。log 10 P = log 10 P 0 + 0.4343aδ P 0 : Load at zero deflection δ: Deflection a: 4π 2 fn 2 / g fn: Natural frequency g: Gravitational acceleration This equation is represented by a graph. FIG. (In the figure
P 1 , P 2 and fn are the assumed minimum load, maximum load, and primary natural frequency, respectively. (2) Equations for calculating the spring constant of a cylindrical shape (shape coefficient, strain,
Formula based on Young's modulus, length, width, height or radius)
Is determined by an experimental correction formula.
すなわち、円柱形状の場合、ばね定数Kは、形状係数
Sが1以下の場合に で与えられる。ただし、d:円柱の直径 ε:歪 h:円柱の高さ S:形状係数 E:ヤング率 である。That is, in the case of a cylindrical shape, the spring constant K is determined when the shape factor S is 1 or less. Given by Here, d: diameter of the cylinder ε: strain h: height of the cylinder S: shape factor E: Young's modulus
(3)動的ばね定数を静的ばね定数に動的倍率を掛ける
ことによって表す。(3) The dynamic spring constant is expressed by multiplying the static spring constant by the dynamic magnification.
動的ばね定数は各種のゴム材料、周波数などによって
異なり、使用するゴム材料と周波数範囲を吟味して決定
する。普通は低い周波数の場合1〜2の値を用いる。The dynamic spring constant varies depending on various rubber materials, frequencies, and the like, and is determined by examining a rubber material to be used and a frequency range. Usually, a value of 1 to 2 is used for a low frequency.
(4)形状係数を円柱の高さ及び直径で表し、(1),
(2),(3)を連立させ、縦の長さあるいは高さの方
程式として表す。(4) The shape factor is represented by the height and diameter of the cylinder, and (1),
(2) and (3) are combined and expressed as an equation of vertical length or height.
すなわち、円柱形状の場合についての形状係数は、 S≦1の場合 形状係数 S=d/4h 求めた方程式 ただし、 である。That is, the shape factor in the case of a cylindrical shape is as follows: When S ≦ 1, the shape factor S = d / 4h Equation obtained However, It is.
(5)直径を設計する長さとして与え、(1)のグラフ
の直線の傾きを出し、たわみ量を一定間隔で減らしてい
き、それに応じた荷重を(1)で求めた式あるいは直線
から読み取り、(4)の直径の長さあるいは高さの方程
式に入れ、荷重ごとの円柱形状を求める。(5) Give the diameter as the design length, find the slope of the straight line in the graph of (1), reduce the amount of deflection at regular intervals, and read the corresponding load from the formula or straight line obtained in (1). , (4) into the equation for the length or height of the diameter, and determine the cylindrical shape for each load.
(6)求めた各円柱形状を重ね合わせて、その外形を連
ねていくことにより、簡単に荷重変動によらず防振効果
の落ちない防振ゴム形状を求めるものである。(6) By superimposing the obtained cylindrical shapes and connecting the outer shapes thereof, a vibration-proof rubber shape which does not decrease the vibration-proof effect easily regardless of the load variation is obtained.
荷重変動によらず防振効果の落ちない防振ゴム形状は
上記の方法によって求められた形状であり、円柱形状を
基にしてそれぞれの高さを少しずつ変化させた形状を重
ね合わせて、その外形を連ねていくことによって求めら
れる。第2図−1に円柱形状の場合の形状を決定する過
程を示し、第3図−1に求めた形状の鳥かん図を示す。The anti-vibration rubber shape that does not drop the anti-vibration effect regardless of load fluctuation is the shape obtained by the above method, and the shapes with the heights slightly changed based on the cylindrical shape are superimposed, and the It is determined by connecting the external shapes. FIG. 2 shows a process of determining the shape in the case of a cylindrical shape, and FIG. 3 shows a bird's-eye view of the obtained shape.
なお、形状係数が、S>1の場合は、求めた方程式は
次式のようになる。When the shape factor is S> 1, the obtained equation is as follows.
また、円筒形状、直方体形状、などに形成する場合を
第2図−2,第2図−3及び第3図−2,第3図−3に示
す。 FIGS. 2A and 2B, FIGS. 2A and 2B, FIGS. 3A and 3B, and FIGS.
(作 用) 防振ゴムの高さ及び幅は各基礎となる形状(円柱形
状)を荷重範囲に応じてどの程度の大きさにするかによ
り、任意に決定することができる。また、ゴム形状の側
面の形状もそれに応じて変化し、各種ゴムの動的倍率を
変化させてもゴム形状は変化する。しかし、それらの関
係は荷重とたわみに基づく高さの関係によって、規定さ
れている。(Operation) The height and width of the vibration-isolating rubber can be arbitrarily determined depending on the size of each base shape (cylindrical shape) according to the load range. Further, the shape of the side surface of the rubber shape changes accordingly, and the rubber shape changes even if the dynamic magnification of various rubbers is changed. However, their relationship is defined by the relationship between load and height based on deflection.
(実施例) 以下図面に基づいて本発明について更に詳しく説明す
る。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
第1図は本発明にかかる荷重変動によらず防振効果の
落ちない防振ゴム形状を簡単に求めるために使用する固
有振動数が一定となる荷重とたわみの関係を表すグラフ
である。このグラフは log10P=log10P0+0.4343aδ の関係式に基づいて、求めたものである。FIG. 1 is a graph showing a relationship between a load and a deflection at which a natural frequency is used, which is used for easily obtaining a vibration-isolating rubber shape which does not decrease the vibration-isolating effect regardless of a load variation according to the present invention. This graph is obtained based on the relational expression of log 10 P = log 10 P 0 + 0.4343aδ.
ただし、P0:たわみ0の時の荷重 δ:たわみ a:4π2fn2/g fn:固有振動数 g:重力加速度 このグラフによって、負荷荷重ごとの円柱の基本形状
(高さと直径)が決定される。However, P 0 : Load when deflection is 0 δ: Deflection a: 4π 2 fn 2 / g fn: Natural frequency g: Gravitational acceleration This graph determines the basic shape (height and diameter) of a cylinder for each load applied Is done.
第2図−1は第1図に基づいて求めた形状の例を表
す。FIG. 2 shows an example of a shape obtained based on FIG.
第2図−1の(a−1)〜(a−3)は荷重に合わせ
て、円柱形状が変化している様子を示し、外側の線を連
ねたものが求める形状である。ゴムのヤング率をEで表
し、(a−1)と(a−2)は固有振動数が15Hzの場
合、(a−3)は9Hzの場合を示している。(A-1) to (a-3) in FIG. 2 show a state in which the columnar shape changes in accordance with the load, and the shape obtained by connecting the outer lines is the desired shape. The Young's modulus of rubber is represented by E, (a-1) and (a-2) show the case where the natural frequency is 15 Hz, and (a-3) show the case where it is 9 Hz.
第3図−1は第2図−1を基にして求めた具体的な形
状を示す。(a−1)〜(a−3)は円柱形状を基とし
た場合の例であり、それぞれ第2図−1と対応してい
る。FIG. 3 shows a specific shape obtained based on FIG. (A-1) to (a-3) are examples based on a columnar shape, and correspond to FIG. 2 respectively.
第4図−1に示したのは、第3図−1で求めた形状を
防振ゴム(この場合クロプレンゴム)で製作し、荷重−
たわみ曲線を求めた結果を示し、第4図−1は第3図−
1の(a−2)と対応している。FIG. 4A shows that the shape obtained in FIG. 3A is made of a vibration-proof rubber (in this case, chloroprene rubber), and the load-
FIG. 4 shows the result of obtaining the deflection curve, and FIG.
1 (a-2).
この第4図−1の荷重−たわみ曲線は一般の線形の荷
重−たわみ曲線を示さず、非線形性を示していることが
分かる。It can be seen that the load-deflection curve in FIG. 4 does not show a general linear load-deflection curve, but shows nonlinearity.
第5図−1は実際に負荷荷重を変えた場合に振動試験
を実施し、固有振動数を調べた結果である。FIG. 5A is a result of performing a vibration test when the applied load is actually changed and examining a natural frequency.
それぞれ第5図−1(a−2)のゴム形状の結果であ
る。この第5図−1では線形の場合と比較して、固有振
動数が一定値に近づくことが分かる。Each is a result of the rubber shape shown in FIG. 5 (a-2). In FIG. 5A, it can be seen that the natural frequency approaches a constant value as compared with the linear case.
なお、上述した円柱形状以外の形状、例えば円筒形状
や直方体形状とする場合も、前記同様第1図のグラフに
よって、負荷荷重ごとの直方体等の基本形状(高さと直
径あるいは長さ)を決定することができる。In the case of a shape other than the above-described column shape, for example, a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape, the basic shape (height and diameter or length) of a rectangular parallelepiped or the like for each load is determined by the graph of FIG. be able to.
すなわち、第2図−2の(b−1)〜(b−3)は前
記同様に円筒形状を基にして、形状を求めた例である。
図中にゴムのヤング率をEで表し、(b−1)と(b−
2)は固有振動数が15Hzの場合、(b−3)は9Hzの場
合を示している。That is, (b-1) to (b-3) of FIG. 2 are examples in which the shape is obtained based on the cylindrical shape as described above.
In the figure, the Young's modulus of rubber is represented by E, and (b-1) and (b-
2) shows the case where the natural frequency is 15 Hz, and (b-3) shows the case where the natural frequency is 9 Hz.
また、第2図−3の(c−1)〜(c−4)は直方体
形状を基にして、形状を求めた例である。図中に同じ
く、ゴムのヤング率をEで表し、1は直方体の横の長
さ、α動的倍率を示している。Further, (c-1) to (c-4) in FIG. 2 are examples in which the shape is obtained based on the rectangular parallelepiped shape. In the same manner, the Young's modulus of rubber is represented by E, and 1 represents the horizontal length of the rectangular parallelepiped and α dynamic magnification.
第3図−2及び第3図−3は、第2図−2及び第2図
−3を基にして求めた具体的な形状を示しており、(b
−1)〜(b−3)は円筒形状のもの、(c−1)は直
方体形状のものである。それぞれ第2図−2〜第2図−
3と対応している。FIG. 3 and FIG. 3 show specific shapes obtained based on FIG. 2 and FIG.
-1) to (b-3) are cylindrical, and (c-1) is a rectangular parallelepiped. Fig. 2-Fig. 2-
Corresponds to 3.
また、第3図−4の(d−1)〜(d−2)、第3図
−5の(e−1)〜(e−2)はそれぞれ形状を円錐
台、台形台を基とした予想形状である。Further, (d-1) to (d-2) in FIG. 3-4 and (e-1) to (e-2) in FIG. 3-5 are based on a truncated cone and a trapezoid, respectively. This is the expected shape.
第4図−2,第4図−3に示したのは、第3図−2,第3
図−3で求められた形状を防振ゴム(この場合クロロプ
レンゴム)で製作し、荷重−たわみ曲線を求めた結果を
示し、それぞれ、第4図−2,第4図−3は第3図−2,第
3図−3の(b−2),(c−1)と対応している。こ
の荷重−たわみ曲線は、前述した第4図−1と同様に一
般の線形の荷重−たわみ曲線を示さず、非線形性を示し
ていることが分かる。Fig. 4-2 and Fig. 4-3 show Fig. 3 and Fig. 3
The shape obtained in FIG. 3 was manufactured from a vibration-isolating rubber (in this case, chloroprene rubber), and the results obtained by calculating a load-deflection curve are shown in FIGS. 4-2 and 4-3, respectively. −2, corresponding to (b-2) and (c-1) in FIG. It can be seen that this load-deflection curve does not show a general linear load-deflection curve as in FIG. 4 described above, but shows nonlinearity.
第5図−1〜第5図−2は実際に負荷荷重を変えた場
合に振動試験を実施し、固有振動数を調べた結果であ
る。それぞれ第5図−1は前述した(a−2)とともに
示した(b−2)のゴム形状の結果である。FIGS. 5A and 5B show the results of a vibration test performed when the applied load was actually changed to determine the natural frequency. FIG. 5A shows the result of the rubber shape of (b-2) shown together with the above (a-2).
また、第5図−2は第4図−3の1/3のモデルのゴム
形状の結果である。FIG. 5B shows the result of the rubber shape of the の model of FIG. 4C.
図中P,M,Dは第3図−3のP,M,Dと対応し、それぞれ溝
無しタイプ、中溝タイプ、深溝タイプを表す。In the drawing, P, M, and D correspond to P, M, and D in FIG. 3C, and represent a non-groove type, a medium groove type, and a deep groove type, respectively.
第5図−1では線形の場合と比較して、固有振動数が
一定値に近づくことが分かり、第5図−2では負荷荷重
が変化しても固有振動数がほぼ一定となることが分か
る。FIG. 5A shows that the natural frequency approaches a constant value as compared with the linear case, and FIG. 5B shows that the natural frequency becomes almost constant even when the load changes. .
(発明の効果) 本発明による荷重変動によらず防振効果の落ちない防
振ゴム形状を簡単に求める方法は以上のような構成より
なるものであり、非線形有限要素法などを使い多くの労
力を要することなく、簡単に荷重変動によらず防振効果
の落ちない防振ゴム形状を求めようとするものである。
本発明は大荷重から小荷重まて荷重範囲を任意に設定で
き、しかも接触面積や空間スペースを任意に設定できる
防振ゴムの設計方法とその形状を示した。したがって、
設計する方の都合に合わせて製作できるところが大いな
る利点である。(Effect of the Invention) The method of simply obtaining a vibration-isolating rubber shape that does not cause a reduction in the vibration-damping effect regardless of load fluctuations according to the present invention has the above-described configuration. It is an object of the present invention to easily obtain an anti-vibration rubber shape which does not reduce the anti-vibration effect irrespective of load fluctuation without requiring.
The present invention has shown a design method and a shape of a vibration-isolating rubber capable of arbitrarily setting a load range from a large load to a small load, and further arbitrarily setting a contact area and a space. Therefore,
A great advantage is that it can be manufactured according to the convenience of the designer.
また、これまでのように、防振支持する部分をあらか
じめ設定する必要はなく、飛躍的に設計の自由度が向上
する。いうまでもなく、使用する防振ゴムの種類は何を
使ってもかまわない。Further, unlike the conventional case, it is not necessary to previously set the portion for supporting the vibration proof, and the degree of freedom in design is dramatically improved. It goes without saying that any kind of anti-vibration rubber can be used.
したがって、負荷荷重が変化しても固有振動数がほぼ
一定となり、防振効果が落ちない防振ゴムを設計するこ
とができ、本発明は産業上価値の極めて高いものであ
る。Therefore, even when the applied load changes, the natural frequency becomes almost constant, and it is possible to design an anti-vibration rubber which does not reduce the anti-vibration effect, and the present invention has an extremely high industrial value.
第1図は本発明にかかる荷重変動によらず防振効果の落
ちない防振ゴム形状を簡単に求めるために使用する固有
振動数が一定となる荷重とたわみの関係を表すグラフ図
である。第2図−1は第1図を基に円柱形状の防振ゴム
形状を求める過程を示した図、第2図−2,第2図−3は
第1図を基に円筒形状,直方体形状の防振ゴム形状を求
める過程を示した参考図である。第3図−1は第2図−
1を基にして求めた円柱形状の防振ゴム形状を示す図、
第3図−2,第3図−3は第2図−2,第2図−3を基にし
て求めた具体的な防振ゴム形状を示す参考図、第3図−
4,第3図−5はさらに他の防振ゴム形状を示す図であ
る。第4図−1〜第4図−3に示したのは、第3図−1
〜第3図−3で求めた形状の防振ゴムの荷重−たわみ曲
線の実験結果を示しているグラフ図である。第5図−1
〜第5図−2は第3図−1〜第3図−3で求めた形状の
防振ゴムの固有振動数を調べるための振動試験結果を示
したグラフ図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between a load and a deflection at which a natural frequency used to easily obtain a vibration-isolating rubber shape that does not decrease the vibration-damping effect regardless of a load variation according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a process of obtaining a cylindrical vibration-isolating rubber shape based on FIG. 1. FIGS. 2 and 2 are cylindrical and rectangular parallelepiped shapes based on FIG. FIG. 6 is a reference view showing a process of obtaining a vibration-proof rubber shape of FIG. Fig. 3-1 is Fig. 2-
FIG. 4 is a diagram showing a cylindrical vibration-isolating rubber shape obtained based on FIG.
FIGS. 3-2 and 3-3 are reference diagrams showing specific anti-vibration rubber shapes obtained based on FIGS. 2 and 2;
4, FIG. 3-5 is a view showing still another anti-vibration rubber shape. FIG. 4-1 to FIG. 4-3 show FIG.
FIG. 4 is a graph showing an experimental result of a load-deflection curve of the vibration-isolating rubber having the shape obtained in FIG. 3 to FIG. Fig. 5-1
FIG. 5 to FIG. 5 are graphs showing vibration test results for examining the natural frequency of the vibration isolating rubber having the shape determined in FIG. 3 to FIG.
Claims (1)
る円柱形状の防振ゴムの設計方法。 (1)荷重変動によらず一次固有振動数が一定となるよ
うな関係を満たす静的荷重とたわみの関係式を求める。
これは、次の式で表わされる。 log10P=log10P0+0.4343aδ P0:たわみ0の時の荷重 δ:たわみ a:4π2fn2/g fn:固有振動数 g:重力加速度 (2)円柱形状のばね定数を求める式(形状係数、歪、
ヤング率、縦、横、高さあるいは半径などに基づく式)
を実験による修正式により求める。これは、次の式で表
わされる。 d:円柱の直径 ε:歪 h:円柱の高さ S:形状係数(但しS≦1) E:ヤング率 (3)動的ばね定数を静的ばね定数に動的倍率を掛ける
ことによって表す。 (4)形状係数を円柱の高さ及び直径によりS=d/4hと
表し、(1),(2),(3)を連立させ、縦の長さあ
るいは高さの方程式として表す。これは、次の式で表さ
れる。 (5)直径を設計する長さとして与え、(1)のグラフ
の直線の傾きを出し、たわみ量を一定間隔で減らしてい
き、それに応じた荷重を(1)で求めた式あるいは直線
から読み取り、(4)の直径長さあるいは高さの方程式
に入れ、荷重ごと円柱形状を求める。 (6)求めた各円柱形状を重ね合わせて、その外形を連
ねていくことにより、簡単に荷重変動にかかわらず防振
効果の落ちない防振ゴム形状を求める。1. A method for designing a columnar vibration-proof rubber obtained by the following procedures (1) to (6). (1) A relational expression between the static load and the deflection that satisfies the relation that the primary natural frequency is constant irrespective of the load variation is obtained.
This is represented by the following equation. log 10 P = log 10 P 0 + 0.4343aδ P 0 : Load at zero deflection δ: Deflection a: 4π 2 fn 2 / g fn: Natural frequency g: Gravitational acceleration (2) Obtain spring constant of cylindrical shape Equations (shape factor, distortion,
Formula based on Young's modulus, length, width, height or radius)
Is determined by an experimental correction formula. This is represented by the following equation. d: diameter of cylinder ε: strain h: height of cylinder S: shape factor (where S ≦ 1) E: Young's modulus (3) The dynamic spring constant is expressed by multiplying the static spring constant by the dynamic magnification. (4) The shape factor is expressed as S = d / 4h by the height and diameter of the cylinder, and (1), (2), and (3) are expressed simultaneously as an equation of vertical length or height. This is represented by the following equation. (5) Give the diameter as the design length, find the slope of the straight line in the graph of (1), reduce the amount of deflection at regular intervals, and read the corresponding load from the formula or straight line obtained in (1). , (4) into the equation for the diameter length or height, and determine the cylindrical shape for each load. (6) By superimposing the obtained cylindrical shapes and connecting the outer shapes thereof, a vibration-proof rubber shape which does not decrease the vibration-proof effect regardless of the load variation can be easily obtained.
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Legal Events
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