Каким образом осуществляется виброизоляция машин относительно фундамента

Способ виброизоляции фундамента от колебаний машины

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.04.80 (21) 2921006/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.01.82. Бюллетень №1

Дата опубликования описания 07.01 82 (5!) М.Кл

Государственный комитет (53) УДК 624.159. .11:621.8-217 (088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

А. М. Ополченцев и Р. Д. Мишуровский (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ФУНДАМЕНТА

ОТ КО.г(ЕБАНИI I МАШИ IhI

Изобретение относится к строительству и машиностроению, а именно к способу виброизоляции фундамента от колебаний машин или виброизоляции машины от коле баний фундамента и может найти применение там, где необходимо использование эффективной активной или пассивной виброизоляции.

Известны способы виброизоляции посредством применения стержневых шарнирных подвесок с включенными упругими элементами, основанных на виброизоляции возмущающего момента, который не передается на фундамент при переходе через шарнир (1).

Недостатком этого способа является полная передача через шарнир силовой компоненты усилия, направленного вдоль стержня, и в машинах, где превалируют, например, внутренние возмущающие силы.

Кроме того, такой способ малоэффективен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ виброизоляции фундамента от колебаний машины, включающий установку на фунда2 менте виброизолирующих упругих элемен-. тов (2).

Недостатками указанного способа подвеса являются то, что происходит частичная виброизоляция только внешних возмущающих сил, значительно увеличиваются присоединительные габариты машины, виброизолируемый объект получает значительные перемещения как в процессе виброзоляции, так и в случаях кинематического воздействия.

Цель изобретения — увеличение эффективности виброизоляции фундамента от колебаний, возбуждаемых внутренними знакопеременными силами в машине.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу виброизоляции фундамента от колебаний машины перед установкой упругих элементов на фундаменте определяют направление максимальных колебаний в машине от действия внутренних сил в ней, после чего к машине жестко прикрепляют одними концами установочные

20 элементы, которые ориентируют по выявленным направлениям, а к каждому упругому элементу до его установки присоединяют опорный кронштейн, причем упругие эле896193

$0 менты с опорными кронштейнами устанавливают на фундаменте с креплением к нему в местах расположения установочных элементов и размещают свободные концы установочных элементов в опорных кронштейнах с возможностью перемещения в них по выявленным направлениям.

На фиг. 1 изображена динамическая модель машины и схема способа виброизоляции; на фиг. 2 — эпюра деформаций корпуса машины под действием внутренних знакопеременных сил.

Динамическая модель машины 1 содержит узлы 2 и 3 конструкции машины с массами М > и М2 соответственно, условно объединенные корпусом 4 машины, имеющим конечную жесткость С. Машина 1 установлена на фундаменте 5 посредством упругих элементов 6, на которых установлены опорные кронштейны 7, в которых размешают концы установочных элементов 8, жестко прикрепленных к узлам 2 и 3 конструкции машины.

Способ виброизоляции осуществляется следующим образом.

Как известно, в различного вида машинах (поршневых двигателях, насосах, компрессорах, в прессах и штампах и т. д.)

) при осуществлении рабочего процесса возникают внутренние знакопеременные периодические силы, которые, вследствие конечной жесткости корпуса (т. е. вследствие его податливости), становятся внешними, вызывая колебательные перемещения отдельных частей машины друг относительно друга, и частично передаются на фундамент через опоры машин в виде вибрации.

Из всей совокупности внутренних сил в машине 1 выбирают такие силы, которые являются основными в возбуждении колебаний в фундаменте. Как известно, эти силы равны по величине и противоположно направлены. Эти силы вызывают колебания масс М и М2 узлов 1 и 2, принятыми абсолютно твердыми телами по сравнению с сосредоточенной жесткостью С, представляющей эквивалентную жесткость корпуса 4 машины 1. Соответствующие колебания с амплитудами Ь1 и Ь). через упругие элементы 6 передаются на фундамент 5. Частотный состав этих колебаний разнообразен: низкочастотные, зависящие от частоты возмущения и высокочастотные, определяемые собственными частотами продольных колебаний двухмассовой системы.

После выделения плоскости и линий действия, определяющих внутренних знакопеременных сил Р1(1) и Р2(1), располагают в этой плоскости жестко закрепляемые к машине установочные элементы 8, устанавливают машину установочными элементами 8 в опорные кронштейны 7 с возможностью перемещения установочных элементов относительно опорных кронштейнов в плоскости действия внутренних знакопеременных сил (конструктивно, например соединение типа «шип-цапфа»), а затем крепят кронштейны к фундаменту 5 посредством виброизолирующих упругих элементов 6.

Предоставление колеблющимся частям машины дополнительных степеней свободы в направлении этих колебаний существенно увеличивает эффективность виброизоляции.

Способ виброизоляции может эффективно использоваться как с амортизированным, так и с жестким креплением машины к фундаменту.

Способ виброизоляции может применяться в целях как активной, так и пассивной виброизоляции, когда внутренние знакопеременные усилия воздействуют на фундамент и производится защита приборов, механизмов или машин от кинематического возмущения фундамента.

Способ виброизоляции фундамента от колебаний машины, включающий установку на фундаменте виброизолирующих упругих элементов, отличающиК:ея тем, что, с целью увеличения эффективности виброизоляции фундамента от колебаний, возбуждаемых внутренними знакопеременными силами в машине, перед установкой упругих элементов на фундаменте определяют направление максимальных колебаний в машине от действия внутренних знакопеременных сил в ней, после чего к машине жестко прикрепляют одними концами установочные элементы, которые ориентируют по выявленным направлениям, а к каждому упругому элементу до его установки присоединяют опорный кронштейн, причем упругие элементы с опорными кронштейнами устанавливают на фундаменте с креплением к нему в местах расположения установочных элементов и размещают свободные концы установочных элементов в опорных кронштейнах с возможностью перемещения в них по выявленным направлениям.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие, Л., «Машиностроение», 1974, с. 372.

2. Авторское свидетельство СССР № 355409, кл. F 16 F 15/02, 1969.

Редактор Т. Киселева Техред А. Бойкас Корректор A. Дзятко

3aказ 11650/16 Т ираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источник

Простейшая система виброизоляции

Виброизоляция.

Для гармонического процесса виброизоляцию определяют соотношением

Где V₁ и V₂ — виброскорости фундамента при жесткой установке машины и при установке виброизоляторов соответственно.

При жестком фундаменте виброизоляторы оценивают по снижению силы, передаваемой на фундамент

где F₁ и F₂ -величины динамических сил, передаваемых на фундамент при жесткой установке и при наличии вироизоляторов.

Система с одной степенью свободы, возбуждаемая гармонической силой F cos(ω_f t), показана на рис. 4.26. Решающими параметрами виброизолирующего крепления служат жесткость применяемых амортизаторов и масса механизма. Эти два параметра определяют основную частоту колебаний

где ω_о = 2πf₀ — собственная частота колебательной системы,

k – жесткость амортизатора, m – масса механизма.

На рис. 4.26 приведены кривые коэффициентов передач T_F = F_u / F при различных коэффициентах потерь ζ.Обозначения: F — амплитуда возмущающей силы;F_u — амплитуда силы, переданной на фундамент.

Коэффициент передачи T_F зависит, в основном, от величины отношения частоты f_f возмущающей силы к частоте собственных вертикальных колебаний f₀.

Эффективность виброизоляции амортизированной системы несколько уменьшается при ее демпфировании, однако в некоторой степени оно целесообразно, так как ограничивает амплитуду колебаний при прохождении диапазона резонансных частот.

Для простой системы без демпфирования коэффициент передачи определяется формулой

Рис. 4.26.Система с одной степенью свободы

В некоторых случаях возмущающая сила воздействует на механизм непосредственно через фундамент (см. рис. 4.26). Если допустить, что фундамент совершает гармонические колебания scos (ω_ft) (кинематическое возбуждение), то коэффициент передачи по смещению Т_А выражается формулой

где S_k — амплитуда вибрации механизма. Очевидно, что

Когда механизм возбуждается силой с постоянной амплитудой и частотой F cos (ω_f t), амплитуда его вибрации зависит от жесткости крепления.

Если f 2 – 1] (4.47)

Виброизоляция осуществляется путем установки источников вибрации на виброизоляторы (рис. 4.27.), а также гибких вставок в коммуникациях воздуховодов; применения упру­гих прокладок в узлах крепления воздуховодов, в пере­крытиях, несущих конструкциях зданий, в ручном меха­низированном инструменте и т. д.

В машиностроении для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой чаще всего применяют резиновые, пружинные и комбинированные виброизоляторы. Комбинированный виброизолятор пред­ставляет собой сочетание пружинного виброизолятора с упругой прокладкой; при этом достигается необходимая широта диапазона гасимых колебаний.

Рис. 4.27. Виброизолирующие основание для центробежного вентилятора:

3 – пружинный виброизолятор;

Упругие элементы могут быть металлическими, полимерными, волокнистыми, пневматическими, гидравли­ческими, электромагнитными.

Вибропоглощение (вибродемпфирование).Для оценки эффекта вибродемпфирования в конструкциях и элементах конструкций используется коэффициент потерь η, характеризуемый отношением энергии, поглощаемой в системе за цикл колебаний (W_Погл), к максимальной потенциальной энергии в системе (W_Пот)

Вибродемпфирующие покрытия (ВДП), можно разбить на че­тыре типа, различающиеся по виду деформации, определяющей основное поглощение вибрации (табл. 4.10): жесткие, армиро­ванные, мягкие, комбинированные.

Жесткие ВДП.В этих покрытиях поглощение энергии при колебаниях изгиба обусловлено главным образом деформа­циями растяжения — сжатия вдоль поверхности деформируемой пластины. Покрытия называют жесткими условно, так как в действительности они изготовляются из материалов, модуль упругости которых на несколько порядков меньше модуля упру­гости металла. Существует вариант жесткого покрытия с так называемым отнесенным демпфирующим слоем, который отде­лен от демпфируемой пластины прослойкой пенопласта. Отне­сение демпфирующего слоя от нейтральной плоскости пластины увеличивает деформации растяжения — сжатия при колебаниях пластины, а следовательно, и потери колебательной энергии в покрытии.

Жесткие покрытия эффективны на низких частотах коле­баний, на высоких частотах их эффективность падает (рис. 4.28).

Для жестких вибропоглощающих покрытий разрабатываются материалы на основе полимеров и жидких смол с наполните­лями, физико-механические свойства которых зависят от тем­пературы. Рабочая область температур различна для разных материалов и составляет от 20 до 70 °С.

Выпускают ВДП в виде листовых материалов или мастики. Первые наносятся на демпфированную пластину с помощью различных клеев, вторые — напылением или шпателированием. Некоторые из материалов требуют специальной термообра­ботки.

Армированные ВДП. В этих покрытиях вследствие введения металлического (армирующего) слоя основное поглощение ви­брации определяется деформациями сдвига демпфирующего слоя.

Рис. 4.28. Характерные частотные зависимости коэффициентов по­терь различных типов ВДП:

1 — жесткого; 2 — жесткого с проклад­кой; 3 — армированного; 4 — мягкого; 5 — комбинированного (мягкого с тон­ким металлическим поверхностным слоем)

Если толщина армирующего слоя близка к толщине демп­фируемой пластины, то покрытие называется слоеным, или «сандвичем». В этом случае армирующий слой может выполнять одновременно функцию несущей конструкции.

Для армированных ВДП характеристика вибропоглощения имеет вид широкой резонансной кривой с максимумом в об­ласти средних звуковых частот (см. рис. 4.28).

Армированные ВДП — это многослойные специально изго­товляемые конструкции. Так, ВДП «Полиакрил-В» состоит из армирующего слоя (алюминиевая фольга) толщиной 0,06 мм и липкого вязкоупругого толщиной 0,1 мм, соединяющего ВДП с демпфируемой пластиной.

Мягкие ВДП.В этих покрытиях энергия поглощается прежде всего вследствие колебаний растяжения — сжатия в направлении, перпендикулярном к поверхности демпфируемой пластины.

Принцип действия этих покрытий основан на том, что при определенных частотах, когда по толщине покрытия уклады­вается целое число полуволн, покрытие интенсивно поглощает колебания пластины. Поскольку для покрытий этого типа используют резины и пластмассы с малым модулем упругости, волновые резонансы начинаются на частотах в несколько сотен герц. Коэффициент потерь этих материалов достаточно высок — 0,3-0,6, а характеристика поглощения вибрации имеет вид пологой кривой, расположенной в широком диапазоне частот, ют низких до высоких (см. рис. 4.28).

Эффективность мягких ВДП возрастет, если в резиновом массиве сделать воздушные полости.

Соотношение толщины демпфируемой пластины и мягкого покрытия находится в пределах h/h₂ = 2 — 3.

Комбинированные ВДП.Комбинированные ВДП представ­ляют собой многослойные конструкции, сочетание покрытий различных типов. Они обеспечивают поглощение вибрации в более широком диапазоне частот, чем покрытия одного типа (см. рис. 4.28), или увеличение коэффициента потерь в задан­ном частотном диапазоне.

Коэффициент потерь комбинированного ВДП

где η_i — коэффициент потерь, обусловленный i-u механизмом поглощения вибрации.

Таблица 4.10

Классификация вибродемпфирующих покрытий

Виброгашение. Одним из средств борьбы с вибрацией является применение динамических успокоителей колебаний или виброгасителей. Виброгаситель, настраиваемый на одну частоту, представляет собой массу, укрепленную на пружине. При этом соотношение массы гасителя и коэффициента жесткости пружины подбирается таким образом, чтобы, собственная частота колебаний гасителя была равна частоте вынуждающей силы. В этом случае, присоединенная система (гаситель) приходит в резонансное колебание, а главная система прекращает колебательное движение.

По принципу действия виброгасители подразделяются на динамические и ударные. Динамические виброгасители по конструктивному признаку могут быть пружинными, маятниковыми, эксцен­триковыми, гидравлическими. Обычно они представляют собой дополнительную колебательную систему, крепя­щуюся на вибрирующем агрегате и настроенную таким образом, что в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата.

Эффективность действия виброгасителей ограничи­вается агрегатами с дискретным возмущающим воздей­ствием практически одной частоты. Ориентировочно маятни­ковые ударные виброгасители используют для гашения колебаний с частотой 0,4—2 Гц, пружинные — 2—10 Гц, плавающие — выше 10 Гц.

Динамическое виброгашение осуществляется также при установке агрегата на массивном фундаменте.

Средства индивидуальной защиты от вибрации классифицируются на средства защиты рук (рукавицы, перчатки и др); средства индивидуальной защиты для ног (обувь, наколенники и др.); специальная одежда.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник