F0-динамическая сила, передаваемая на основание через виброизолятор, Н;
K- жесткость виброизолятора, Н/м;
х - амплитуда виброперемещения мм;
Эффективность виброизоляции зависит от соотношения частоты возбуждения и собственной частоты колебаний системы. Виброизоляторы снижают передачу динамических сил на защищаемый объект при условии (рисунок 3.3)
f/f0 >√2
f -частота возбуждения, Гц;
f0 - собственная частота системы, Гц.
Рисунок 3.3 - Зависимость коэффициента передачи µ от отношения f/f0: 1 - при использовании стальных пружинных виброизоляторов; 2 - при применении резиновый виброизоляторов; 3 - область виброизоляции.
При гармонических колебаниях значение коэффициента передачи (без учета затухания в виброизоляторах) может быть определено по формуле
µ=1/((f/f0)2-1), (3.9)
Из формулы (3.9) видно, что чем больше статическая деформация виброизоляторов, под силой веса изолируемого объекта, тем ниже собственная частота колебаний системы и, соответственно, выше эффективность виброизоляций.
Основными параметрами виброизоляторов определяющими их практическое; использование, являются жесткость, Н/м; соотношение жесткостей в различных направлениях; коэффициент вязкого трения, Н • с/м; допустимая деформация под нагрузкой, м.
Виброизоляторы выполняют из стальных пружин, резины и других материалов. Применяются также комбинированные резинометаллические и пружинно-пластмассовые виброизоляторы, пневморезиновые амортизаторы и т.д.
Пружинные виброизоляторы обладают высокой виброизолирующей способностью и долговечностью. Их недостатком является то, что из-за небольшого внутреннего трения они плохо рассеивают энергию колебаний. Поэтому затухание колебаний машины, установленной на пружинных виброизоляторах, происходит за 15 .20 периодов. Наиболее часто пружинные виброизоляторы используют для виброизоляции виброплощадок, бетономешалок, бетоноукладчиков, вентиляторов.
Резиновые виброизоляторы в отличие от пружинных обладают большим внутренним трением. Их целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо уменьшить время затухания собственных колебаний и амплитуды колебаний в резонансных режимах.
В резиновых виброизоляторах упругий элемент может работать на сжатие или на сдвиг. Виброизоляция при работе резинового элемента на сдвиг более эффективна, чем на сжатие, так как модуль упругости резины на сдвиг значительно меньше модуля упругости на сжатие.
Наиболее простые 6иброизоляторы, в которых резина работает на сжатие, - это прокладки и коврики (сплошные). Они применяются для защиты от высокочастотной вибрации. Для уменьшения жесткости ковриков в их конструкции предусматривают различные пазы, выступы, отверстий и т.п., расположённые в шахматном порядке. Вследствие этого резина начинает работать также и на сдвиг. Коврики можно устанавливать железобетонные фундаменты, под лапы машин. Выпускают их нескольких типоразмеров, отличающихся характеристиками. Жесткость ковриков достаточно низкая, и они могут обеспечить собственную частоту от 10 Гц и выше. Их укладывают друг на друга для уменьшения жесткости или, наоборот, раскладывают параллельно при установке тяжелого оборудования. Для легких машин их режут на части.
В последнее время для виброизоляции широко применяют виброизоляторы, использующие упругие свойства сжатого воздуха. Пневморезиновые виброизоляторы просты по конструкции и обладают высокими виброизолирующими свойствами. Они широко применяются в автомобильном и железнодорожном транспорте, на виброплощадках, виброгрохотах и другом виброактивном оборудовании.
Рассчитаем виброизоляцию виброплощадки и виброгасящее основание (фундамент) с обеспечением допустимых параметров вибрации рабочих мест в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90.
Выполним расчет виброизоляции виброплощадки СМЖ - 200Б с вертикально-направленными колебаниями грузоподъемностью 10 т; общий вес Q = 13 860 Н, в том числе подвижных частей Qnq=11300 H; частота колебаний 50 Гц; максимальный кинетический момент дебалансов М = 5200 Н/см; амплитуда колебаний виброплатформы а = 0,5 мм; размер виброплатформы 6 X 2,2 м; грунт - песок мелкий, маловлажный.
Решение. Рассчитаем виброизоляцию с применением пружинных виброизоляторов.
Определяем динамическую силу, создаваемую дебалансами вибраторов:
F = µω2/q = 5200(2 ∙ 3,14 ∙ 50)2/981 = 522629 Н, (3.10)
где ω = 2πf - круговая частота вибраторов, c-1.
Суммарная жесткость пружинных виброизоляторов (при конструировании виброплощадок λст пружинных амортизаторов принимают 0,3 .0,5 см):
К = Qп.ч / λст = 113000/0,005 = 22 600 000 Н/м. (3.11)
Собственная частота колебаний:
f0 = 5/√λст = 5/√5 = 7,05 Гц. (3.12)
Определяем коэффициент передачи по формуле (3.9)
µ = 1/((50/7,05)2 – 1) = 1/49
Динамическая сила, передаваемая на основание,
F0 = Fµ = 522 629/49 = 10 666 Н. (3.13)
Для расчета амплитуды перемещений основания (неподрессоренной части) виброплощадки необходимо найти:
минимальную площадь основания виброплощадки
S0 = Q/R =128 600/(2 - 105) = 6430 см2, (3.14)
где R = 2 • 105 Па - допустимое нормативное давление на грунт условного фундамента;
жесткость основания под виброплощадкой
Кф = F0cz = 6430 • 40 = 257 200 Н/м, (3.15)
где сz = 40 Н/см3 - коэффициент упругого равномерного сжатия
При применении пружинных виброизоляторов амплитуда перемещений основания превышает допустимые уровни. Для их снижения требуется устройство виброгасящего основания (фундамента).
Рассчитаем виброгасящее основание.
Для виброплощадок с вертикально направленными колебаниями минимально необходимый вес фундамента, при котором колебания не будут превышать допустимых, определяем по формуле
Qф = g(a∙К+Кф∙аф)/(аф∙ω2), (3.16)
где ω = 2πf = 314 с-1 -угловая частота колебаний;
Q0 -вес неподвижной части (основания) виброплощадки, Н.
Для виброплощадок, работающих с частотой не ниже 3000 кол/мин, можно пользоваться упрощенной формулой
Qф = 1,1…1,2∙q∙a∙К/(аф∙ω2). (3.17)
Необходимый вес фундамента:
Qф = (1,1∙9,81∙0,0005∙22600000)/(0,000009∙3142) = 137416 Н,
Принимаем вес фундамента Qф = 140 000 Н.
Определяем собственную частоту колебаний фундамента по формуле (3.9)
fф = (1/6.28) ∙ (257200 ∙ 981/165600) = 6.22 Гц,
где 
- масса фундамента и основания виброплощадки, кг.
Амплитуда перемещений фундамента:
aф = 10666/(257200(502/6,222 -1)) = 0,00065 см = 0,0065 мм < адоп = 0,009 мм,
При применении пружинных виброизоляторов и виброгасящего основания амплитуда перемещении фундамента не превышает допустимой величины [34].
2. Расчет звукоизолирующего кожуха
Одним из эффективных способов уменьшения шума является заключение источника в звукоизолирующий кожух.
Скачать реферат