Захист від вібрації
Амплітуда швидкості вібрації (віброшвидкості)Umможе бути визначена за формулою
, (2.42)
де Fm - амплітуда вібросілі, що обурюється, Н;
μ - коефіцієнт опору, Нс / м;
m – маса системи, кг;
с – коефіцієнт системи, Н/м.
На основі аналізу формули 2.42 можна зробити такі висновки: для зменшення віброшвидкостіUтнеобхідно знижувати силуFm(знижувати віброактивність машини) та збільшувати знаменник, а саме - підвищувати опір системиμі не допускати, щоб.При рівності цих членів настає явище резонансу і рівень вібрації різко зростає.
Таким чином, для захисту від вібрації необхідно застосовувати такі методи:
• зниження віброактивності машин (зменшення силиFm)\
• відстроювання від резонансних частот ();
• вібродемпфування (збільшенняμ);
• віброгасіння (збільшеннят) – для високих та середніх частот;
• підвищення жорсткості системи (збільшенняс) – для низьких та середніх частот;
• застосування індивідуальних засобів захисту.Зниження віброактивності машин(зменшення силиFm) досягається зміною технологічного процесу, застосуванням машин з такими кінематичними схемами, за яких динамічні процеси, викликані ударами, різкими прискореннями тощо були б виключені або гранично знижені (наприклад, заміна клепки зварюванням); хорошим динамічним і статичним балансуванням механізмів, мастилом та чистотою обробки взаємодіючих поверхонь; застосуванням кінематичних зачеплень зниженої віброактивності (наприклад, використання шевронних та косозубих зубчастих коліс замість прямозубих); заміною підшипників кочення на підшипники ковзання; застосуваннямконструкційних матеріалів із підвищеним внутрішнім тертям.
Відбудова від резонансних частот() полягає у зміні режимів роботи машини і відповідно частоти вібросили, що обурює; власної частоти коливань машини шляхом зміни жорсткості системиз(наприклад, встановлення ребер жорсткості) або зміни маситсистеми (наприклад, закріплення на машині додаткових мас).
Власна частотаf0вібруючої системи визначається за формулою
.
Вібродемпфування(збільшенняμ) – це метод зниження вібрації шляхом посилення в конструкції процесів внутрішнього тертя, що розсіюють коливальну енергію в результаті незворотного перетворення її на теплоту при деформаціях, що виникають у матеріалах, з яких виготовлена конструкція. Вібродемпфування здійснюється нанесенням на вібруючі поверхні шару упруговязких матеріалів, що володіють великими втратами на внутрішнє тертя, – м'яких покриттів (гума, покриття «Агат», пінопласт ПХВ-9, мастики ВД 17-59, «Антивібрит») і жорстких (листові пластмаси, , гідроізол, листи алюмінію); застосуванням поверхневого тертя (наприклад, використання прилеглих один до одного пластин, як у ресор), встановленням спеціальних демпферів. Прикладом таких демпферів можуть бути амортизатори автомобілів, які пригнічують розгойдування машини.
Виброгасіння(збільшеннят) здійснюють шляхом встановлення агрегатів на масивний фундамент (рис. 2.22). Як видно з формули (2.42) віброгасіння найефективніше при середніх та високих частотах вібрації. Цей спосіб знайшов широке застосування при встановленні важкого обладнання (молотів, пресів, вентиляторів, насосів тощо).
Мал. 2.22. Установка агрегатів на віброгасній основі:
а – на фундаменті та ґрунті; б – на перекритті
Одним із способів придушення вібрацій є установка динамічних віброгасників, що являють собою додаткову коливальну систему з масою т1 і жорсткістю с1, власна частота якої f - частота вібрації, рівень якої необхідно знизити. Схема динамічного віброгасника показано на рис. 2.23. Динамічний віброгасник кріпиться на вібруючому агрегаті, тому в ньому в кожний момент часу збуджуються коливання, що знаходяться у протифазі з коливаннями агрегату. Недоліком динамічного віброгасника і те, що він придушує коливання лише певної частоти, відповідної його власної. Такі віброгасники застосовують в агрегатах, наприклад, турбогенераторах, що мають характерний, постійний у часі дискретний спектр вібрації.
Мал. 2.23. Схема динамічного віброгасника
На малюнку 2.24 зображено динамічний віброгасник з двома ступенями свободи та схема встановлення віброгасника на турбогенераторі. Вантажіки переміщаються по різьбленню та фіксуються гайками. Це дозволяє змінювати жорсткість віброгасника, а отже, його власну частоту і частоту вібрацій, що пригнічуються. Такі віброгасники зручно налаштовувати на задану частоту.
Підвищення жорсткості системи (збільшення з), наприклад, шляхом встановлення ребер жорсткості. Як видно з формули 2.42, цей спосіб ефективний тільки при низьких частотах і в ряді випадків середніх.
Віброізоляція полягає в зменшенні передачі коливань від джерела збудження об'єкту, що захищається, за допомогою пристроїв, що поміщаються.між ними. Для віброізоляції найчастіше застосовують віброізолюючі опори типу пружних прокладок, пружин чи їх поєднання. На малюнку 2.25 зображено типові конструкції пружинних та гумових віброізоляторів. Ефективність віброізоляторів оцінюють коефіцієнтом передачі, рівним відношенню амплітуди вібропереміщення, віброшвидкості, віброприскорення об'єкта, що захищається, або чинної на нього сили до відповідного параметра джерела вібрації:
.
Мал. 2.25. Віброізолюючі опори: а – пружинні;
б – гумові віброізолятори
Віброізоляція тільки в тому випадку знижує вібрацію, колиКП ×