Полная версия

Главная arrow БЖД arrow БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ)

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Снижение виброактивности источника вибрации.

Поскольку причиной вибрации являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия, то общим подходом к снижению виброактивности является уменьшение энергии возмущающих сил за счет уменьшения частоты вращения и уменьшения вращающихся масс, а также перераспределение этой энергии во времени.

К эффективным средствам снижения виброактивности источника относятся следующие способы защиты от вибрации: балансировка вращающихся частей машин; уменьшение зазоров в соединениях; повышение точности изготовления деталей; замена металлических деталей механизмов на пластмассовые с высокими демпфирующими свойствами.

Отстройка от резонансных частот.

Собственная частота /о механической системы определяется по формуле /0 =

1 Гс

= —- —, поэтому для ее изменения следует изменять массу 2пт

системы (обычно за счет увеличения массы) или ее жесткость за счет введения ребер жесткости и т.п.

Вибропоглощение (вибродемпфирование).

Это метод виброзащиты, при котором снижение вибрации происходит за счет рассеяния энергии механических колебаний в результате необратимого преобразования ее в тепловую при деформациях, возникающих в материале, из которого изготовлена конструкция, и в местах соединения ее элементов.

Для количественной оценки вибропоглощения обычно используют коэффициент потерь.

Для конструкционных материалов (сталь, дюраль) коэффициент потерь имеет порядок 10 4. Для реальных конструкций, выполненных из этих материалов, коэффициент потерь резко возрастает и составляет 10 2—10 3, что объясняется дополнительными потерями в узлах соединений отдельных элементов.

Используется несколько методов демпфирования конструкций:

изготовление элементов конструкций из материалов, обладающих большим коэффициентом потерь. К таким материалам можно отнести чугун, сплавы меди и марганца, нскоторые виды пластмасс. Так, сплавы меди имеют коэффициент потерь, равный 0,2, а текстолит — 0,4;

— нанесение на элементы конструкций вибродемпфирующих покрытий (ВДП);

использование вибродемпфирующих засыпок из сухого песка, чугунной дроби, а также жидкостных прослоек.

Вибродемпфирующие покрытия подразделяются на жесткие, армированные, мягкие и комбинированные (рис. 11.3).

Жесткие ВДП представляют собой слой жесткой пластмассы (2), нанесенной на конструкцию (1). Жесткие ВДП изготовляются в виде листов или мастик. Важным требованием их использования является плотность приклейки (отсутствие воздушных зазоров и неироклеев). Покрытия бывают и многослойные. С увеличением толщины покрытия до определенных пределов коэффициент потерь растет. На практике ограничиваются толщиной покрытия, не превышающей двух толщин материала пластины. Жесткие покрытия этого типа дают наибольший эффект на низких и средних частотах, на высоких частотах более 50 Гц их эффективность надает.

Виды ВДП

Рис. 113. Виды ВДП:

а — жесткое; б — армированное; в — мягкое

Армированные покрытия представляют слой вязкоупругого материала, на который нанесен тонкий армирующий слой (3) жесткого материала (металла). Так, ВДГ1 «Поли- акрил-В» состоит из армирующего слоя (алюминиевая фольга) толщиной 0,06 мм и липкого вязкоупругого толщиной 0,1 мм, соединяющего ВДП с деформируемой пластиной.

Мягкие ВДП представляют собой слой вязкоупругого материала (4). Коэффициент потерь этих материалов достаточно высок, а характеристика поглощения вибрации имеет вид пологой кривой, расположенной в диапазоне средних и высоких частот (J = 1+4 Гц). В качестве мягких поглощающих покрытий используют технические резины с коэффициентом потерь более 0,1. Демпфирующий эффект таких покрытий возрастает, если в них имеются внутренние воздушные полости, глубиной Д.

Параметры некоторых ВДП и материалов приведены в табл. 11.3.

Таблица 11.3

Параметры некоторых вибропоглощающих материалов

Название материала

И

Мастики:

Антивибрит-2;

А-2

  • 0,44
  • 0,4

Войлок

0,2

Резина 8987

0,2

Стеклопластик

0,02

Виброизоляция. Это метод виброзащиты, заключающийся в ослаблении связи между источником вибрации и объектом защиты путем размещения между ними виброизолирующего устройства (виброизолятора). Виброизоляция машин и оборудования в зданиях и сооружениях проектируется с целью снижения колебаний последних до уровней, которые не опасны для их несущей способности или допустимы с гигиенической точки зрения. При виброизоляции используются опорный и подвесной варианты опоры механизма через виброизоляторы на основание (рис. 11.4). В качестве основания могут служить пластины, плиты, балки и более сложные конструкции.

Опорный (а) и подвесной (б) варианты виброизоляции

Рис. 11.4. Опорный (а) и подвесной (б) варианты виброизоляции

Динамическая модель простейшей виброзащитной системы с одной степенью свободы представлена на рис. 11.5. Она состоит из массы т (кг) и виброизолятора, представленного в виде параллельно соединенных пружины и демпфера (вязкого сопротивления), характеризуемых соответственно коэффициентом жесткости (жесткостью) с и коэффициентом сопротивления k. Сила, с которой виброизолятор, размещенный между основанием и массой, действует на них, будет определяться его деформацией.

Количественно степень передачи вибрации на основание

Rо

можно охарактеризовать коэффициентом передачи Ки -р-

Если пренебречь демпфированием в системе виброизоляции, то выражение для коэффициента передачи Ки приводится к виду Динамическая модель виброзащитной системы

Рис. 11.5. Динамическая модель виброзащитной системы

Графики зависимости Ки от относительной частоты (Ь = со / со0, где со0 = 2л/0 для различных малых значений относительного демпфирования в, представлены на рис. 11.6. Из представленных графиков следует, что при изменении со в интервале от 0 до 1 коэффициент передачи Кп > 1 при любом демпфировании в системе. На резонансе при б) = 1 коэффициент передачи Ки> 1.

Поскольку условие эффективности виброзащиты определяется неравенством Ки < 1, то оно выполняется при й)> V2. Таким образом, для удовлетворения целей виброзащиты необходимо, чтобы собственная частота системы была бы по крайнем мере в V2 раз ниже частоты возбуждения, т.е. со > Причем, чем больше частота возбуждения превышает собственную частоту системы, тем больший эффект виброизоляции можно получить. Если частота возбуждения фиксирована, то для повышения эффективности виброзащиты собственную частоту системы нужно делать как можно меньше. В области виброзащиты, как следует из рис. 11.6, демпфирование играет отрицательную роль. Однако наличие демпфирования существенно снижает амплитуду резонансных колебаний, что бывает особенно важно, если

Зависимость коэффициента передачи от частоты при эксплуатации машины могут иметь место резонансные режимы, например, при ее разгоне или торможении

Рис. 11.6. Зависимость коэффициента передачи от частоты при эксплуатации машины могут иметь место резонансные режимы, например, при ее разгоне или торможении.

Эффективность виброизоляции оценивают и в децибелах, используя формулу

Конструктивно виброизоляция выполняется либо в виде отдельных опор, либо в виде слоя упругого материала, укладываемого между машиной и основанием.

Виброизоляторы в общем случае включают в себя следующие детали: упругий элемент, воспринимающий массу машины и снижающий передачу вибрации; демпфирующий элемент, снижающий амплитуду колебаний на резонансных режимах; ограничители перемещений, функционирующие при высоких уровнях возмущающих воздействий; элементы крепления виброизолятора к машине и основанию.

В качестве упругих элементов используют рессоры, пружины, резиновые и резино-металлические элементы (рис. 11.7).

Упругие элементы виброизоляторов

Рис. 11.7. Упругие элементы виброизоляторов:

а — резина, работающая на сжатие; б — резина, работающая на сдвиг; в — рессора; г — пружина

Наиболее распространенным материалом, используемым для виброизоляторов, является резина. По характеру работы резиновые виброизоляторы делятся на два типа: работающие на сжатие и на сдвиг. На рис. 11.8 показано несколько типовых конструкций сварных резино-металлических опорных виброизоляторов.

Типовые конструкции резино-металлических виброизоляторов (а — в)

Рис. 11.8. Типовые конструкции резино-металлических виброизоляторов в):

  • 1 верхняя пластина; 2 — резиновый массив;
  • 3 — нижняя пластина

В практике виброзащиты нашли применение и цельнометаллические виброизоляторы, в которых используется стальная пружина в сочетании с онорно-демфирующим элементом из металлорезины (рис. 11.9). Они обладают преимуществами металла (прочностью) и резины (высокими потерями).

Цельнометаллические (пружинно-сетчатые) виброизоляторы

Рис. 11.9. Цельнометаллические (пружинно-сетчатые) виброизоляторы:

1 — стальная пружина; 2,3 — опорно-демпфирующие подушки из металлорезины (МР)

Заметим, что пружинные стальные виброизоляторы широко применяются в приборостроении, автомобиле- и тракторостроении вследствие простоты конструкции, практической независимости их эффективности от внешних условий, возможности получения эффекта на низких частотах.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>