Защита от производственных вибраций. Меры снижения вибраций машин и оборудования. Виды виброизоляторов
Для виброизоляции машин с вертикальной возмущающей силой применяют виброизолирующие опоры трех типов: резиновые, пружинные и комбинированные (рис. 37).
Пружинные виброизоляторы по сравнению с резиновыми имеют ряд преимуществ. Они могут применяться для изоляции как низких, так и высоких частот (обеспечивают любую деформацию), дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и высокой температуры, относительно малогабаритны. Однако они могут пропускать колебания высоких частот, так как материал пружин (сталь) имеет малые внутренние потери. Поэтому пружинные виброизоляторы в этом случае рекомендуется устанавливать на прокладки из упругих материалов типа резины (комбинированный амортизатор).
При использовании виброизоляторов типа резиновых прокладок следует предусматривать меры для обеспечения деформации в горизонтальной плоскости. Для этого резиновые виброизоляторы должны либо иметь форму ребристых или дырчатых плит, либо разбиваться на ряд параллельно установленных виброизоляторов.
Виброизоляция будет эффективной, если фундамент (или перекрытие), на котором производится ее монтаж, обладает достаточной массивностью. Это требование выполняется в тех случаях, когда выполняется соотношение
где М — масса фундамента, кг; т — масса виброизолируемого агрегата, кг; fр — ближайшая к частоте вынужденной силы собственная частота колебаний перекрытия (или собственная частота колебаний фундамента), Гц.
Широкое распространение в промышленности получила так называемая активная виброзащита. Активная виброзащита предусматривает введение дополнительного источника энергии (сервомеханизма), с помощью которого осуществляется обратная связь от изолируемого объекта к системе виброизоляции. Это приводит к быстрому затуханию колебаний в виброизолированной системе при внешних воздействиях.
Расчет виброизоляторов. Любая машина, поставленная на виброизоляторы, имеет шесть степеней свободы, так как может совершать колебания в трех взаимно перпендикулярных плоскостях пространства, а также совершать вращательные движения в тех же плоскостях (см. рис. 35).
Расчет системы с шестью степенями свободы весьма сложен. В инженерной практике виброизоляции машин ограничиваются в большинстве случаев расчетом только вертикальных колебаний.
Расчет виброизоляторов сводится к определению потребной упругости резиновых прокладок или пружин и определению их геометрических параметров: диаметра, числа витков и радиуса витка пружин; высоты, площади и числа резиновых прокладок.
Исходной предпосылкой для расчета в рассматриваемом случае является необходимость выполнения условий а = 3÷4. Значение частоты вынуждающей силы определяется по параметрам рабочего процесса. Для различных типов привода с числом оборотов двигателя п значение f определяют по формуле f = n/60. По известному значению f рассчитывают f0 (Гц):
Используя связь между статической осадкой хСТ и частотой собственных колебаний системы f0, можно построить график зависимости для определения хст по заданному значению коэффициента передачи КП. График строится в логарифмических координатах. Для требуемого значения f0 определяют потребную статическую осадку системы и производят расчет геометрии виброизоляторов.
Для резиновых прокладок определяют потребную высоту виброизоляторов
где Е — динамический модуль упругости, Н/м2; σ — допустимая нагрузка на сжатие для материала прокладки, Н/м2.
Толщина виброизолирующей прокладки должна отвечать условию h < λ/2п, где λ — длина волны изолируемых колебаний. При п = 1, 2, 3 ... в прокладке возникают резонансные колебания. Для S=P/σN
где Р — сила тяжести агрегата, Н; N — число прокладок.
Расчет пружинного виброизолятора сводится к определению диаметра пружины (м) и числа витков по формулам:
где q — жесткость виброизолятора, Н/м; Rs — допустимое напряжение на кручение (для стали Rs = 4,22*106 Н/м); g — модуль сдвига (g = 7,84*10 Н/м2); г — средний радиус витка пружины, м.
Полезная информация: