БТ.up_zashita_ot_vibracii УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
.pdf
> рассчитываются значения коэффициента передачи для
различных частот вынужденных колебаний f = 16; 31,5; 63 Гц по формуле:
= |
|
|
1 |
|
; |
(4.23) |
|
|
|
|
|||
|
f |
2 |
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
− 1 |
|
||
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||
|
f0 |
|
|
|
|
|
> производится анализ зависимости расчетных значений от
соотношения f |
/ f0 по графику рис.4.3. |
|
|
|
Рис.4.3. График зависи- |
||
|
мости |
коэф- |
|
|
фициента |
пе- |
|
|
редачи |
|
от |
|
соотношения |
||
|
f / f0 |
|
для |
оценки эффек- тивности виб- роизоляции: а 0 при использо- вании сталь- ных пружинных виброизолято- ров; б 0 при ис- пользовании резиновых виб- роизоляторов; в – область эффективной виброизоляции.
11. Делается вывод об эффективности виброизоляции.
81
Задание 4.3. Рассчитать виброгасящее основание (фундамент) под виброплощадку (рис.4.4). Размеры площадки 6269×1780×1020мм. Расчетный общий вес площадки
Q= 74200Н, в том числе вес подвижных частей
Q= 62780Н, мощность привода 28кВт, частота
вращения 3000мин-1, кинематический момент дебалансов M=2900Н/см, допустимое значение амплитуды виброперемещений стола a = 0,4мм. Преду-
смотреть выполнение виброизоляциидоп в виде цилиндрических стальных пружин. Варианты исходных данных приведены в табл.4.3.
Рис. 4.4. Схема установки динамиче- ски неуравновешенной ма- шины на виброгасящий фундамент
Таблица 4.3.
Исходные данные к заданию 4.3
Исходные |
Ед. |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|||
данные |
изм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота |
виб- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рирования, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
f |
|
Гц |
25 |
25 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
63 |
63 |
63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Коэффициент |
3 |
20 |
40 |
50 |
60 |
70 |
20 |
40 |
50 |
60 |
70 |
||
упругого рав- |
Н/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
номерного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сжатия |
грунта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(табл.3.2), С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Указания к решению
82
Расчет виброгасящего основания (фундамента) сводится к проверке амплитуды виброперемещения вынужденных колебаний фундамента и собственной частоты колебаний фундамента. Собственная частота колебаний фундамента должна отличаться от частоты вынужденных колебаний не менее чем в 1,5 раза. При этом, для того, чтобы колебания подошвы фундамента не превышали (по виброперемещению) установленных для заданной частоты величин, фундамент должен иметь значительную массу.
1. Определяется динамическая нагрузка N , создаваемая дебалансами валов виброплощадки:
Mω |
|
||
= |
|
, Н, |
(4.24) |
g |
|||
где ω = 2 πf – круговая частота вала машины, с–1; |
g > ускорение |
||
свободного падения, 980см/сек2; M – кинетический момент дебаланса, Н/см.
2. Суммарная жесткость пружинных амортизаторов определяется с учетом предположения, что виброплощадка опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных (подрессоренных) частей установки статическую осадку
Х= 0,5см (рис.4.4) :
|
|
|
|
|
Xпч . |
|
|
|
|
|
||
cт |
|
|
K |
= |
Q |
|
|
, Н/м. |
|
(4.25) |
||
3. |
|
|
cт |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Определяется масса подвижных частей виброплощадки: |
||||||||||||
|
|
m |
= |
Q |
|
, Н·с2/см. |
|
(4.26) |
||||
|
|
|
g |
|
||||||||
|
4. |
Определяется собственная круговая частота вертикальных |
||||||||||
колебаний подрессоренных частей виброплощадки ω |
: |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ω |
пч= |
|
пч . |
, с–1. |
|
(4.27) |
|||
|
|
|
|
m |
|
|||||||
|
5. |
|
083 |
|
|
|
пч |
|
|
|||
|
Определяется нормальная динамическая нагрузка, передаю- |
|||||||||||
щаяся на фундамент: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
N |
= |
|
|
N |
|
, Н. |
(4.28) |
|
|
ω |
|
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
||||
ф |
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
||||||
|
|
|
ω |
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ми нагрузками показывает, что вес его должен быть примерно в 2 раза больше общего веса виброплощадки. Исходя из данного условия прини-
6. Опыт проектирования фундаментов0 под машины с динамически-
маем Q |
= 140000Н и F = 640×180 = 115200см2. Масса фундамента |
|||||||||||||||||
определяется по формуле: |
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
m |
|
|
= |
|
, Н·с2/см. |
|
(4.29) |
|||||||||
|
|
|
|
g |
|
|||||||||||||
7. Определяется коэффициент жесткости естественного основа- |
||||||||||||||||||
ния: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
z |
= F C , Н/см2, |
|
(4.30) |
||||||||||||
где С |
|
|
|
|
|
|
ф |
z |
|
|
-1 |
|
|
|
сжатия грунта |
|||
− коэффициент упругого |
|
равномерного |
||||||||||||||||
(табл.3.2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Определяется круговая частота собственных вертикальных |
||||||||||||||||||
колебаний фундамента: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω |
|
= |
|
|
|
mz , с |
. |
|
|
|
(4.31) |
|||||
9. Определяется амплитуда перемещения фундамента под дей- |
||||||||||||||||||
ствием динамической силы: |
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
a |
= |
|
|
|
|
Nф |
|
|
|
, см. |
(4.32) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
K |
|
ω |
−1 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
ф |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ф |
|
|
|
|
z |
ω 2 |
доп |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
84 |
|
|
ф |
и делается вывод. |
||||||||
10. Сравнивается значение a |
|
с a |
||||||||||||||||
Задание 4.4. Установить эффективность виброизоляции вентиляционной установки с электрическим приводом, выполненную из стальных пружин. Исходные данные принять из табл.4.4.
Таблица 4.4
Исходные данные к заданию 4.4
Исходные |
Ед. |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||||
данные |
изм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|||||
Вес установки, P |
|
|||||||||||||
кгс |
1200 |
1100 |
1000 |
1150 |
1250 |
1050 |
950 |
1350 |
1400 |
1450 |
||||
Частота |
враще- |
|
800 |
800 |
850 |
860 |
870 |
820 |
840 |
810 |
820 |
810 |
||
ния вала |
|
элек- |
об/м |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
тродвигателя, n |
ин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Количество |
виб- |
|
4 |
4 |
4 |
6 |
6 |
6 |
8 |
8 |
8 |
4 |
||
роизоляторов |
шт |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
допустимая |
ам- |
|
0,12 |
0,10 |
0,11 |
0,15 |
0,14 |
0,12 |
0,10 |
0,11 |
0,15 |
0,15 |
||
плитуда |
смеще- |
мм |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ния, a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 4.5. Электрогенератор установлен на резинометаллических амортизаторах с суммарной жесткостью K
Сравнить параметры вибрации с допустимыми значениями. Исходные данные для расчетов принять из табл.4.5.
Таблица 4.5
Исходные данные к задаче 5
Исходные |
Ед. |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|||
данные |
изм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Масса генера- |
кгс |
2000 |
2100 |
2200 |
2150 |
2250 |
2050 |
1950 |
2350 |
2400 |
2450 |
||
тора, m |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота |
вра- |
|
800 |
800 |
850 |
860 |
870 |
820 |
840 |
810 |
820 |
810 |
|
щения |
вала |
об/мин |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
установки, |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество |
виб- |
|
6 |
6 |
6 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
8 |
8 |
|
роизоляторов |
шт |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 4.6. Рассчитать виброизоляцию виброплощадки и виброгасящее основание (фундамент) с обеспечением допустимых параметров вибрации рабочих мест. Виброизоляторы пружинные. Виброплощадка с вертикально направленными колебаниями грузоподъемностью P. Размер виброплатформы 6 × 2,2м. Исходные данные для расчетов принять из табл.4.6.
85
Таблица 4.6
Исходные данные к заданию 4.6
Исходные |
Ед. |
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
данные |
изм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузоподъемность |
т |
11 |
10,5 |
9,5 |
10 |
|
9,0 |
11 |
10,5 |
9,5 |
10 |
||
виброплощадки, |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
общий вес Q |
Н |
14500 |
13900 |
13000 |
13250 |
12250 |
14250 |
13850 |
12500 |
12900 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вес подвижных |
Н |
11898 |
11398 |
10660 |
10720 |
10860 |
11690 |
11350 |
10250 |
10580 |
|||
частей Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота |
коле- |
Гц |
30 |
30 |
30 |
40 |
|
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
|
баний f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Максимальный |
Н/см |
5370 |
5200 |
4810 |
4900 |
4530 |
5270 |
5120 |
4625 |
4773 |
|||
кинематический |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
момент дебалан- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сов M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
амплитуда |
коле- |
мм |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
||
баний |
виброп- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
латформы a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид грунта |
|
|
Песок |
Песок |
Песок мелкий |
Песок |
мел- |
Песок пылев- |
Песок |
Песок |
Песок мелкий |
Песок |
м |
|
|
|
крупный |
средней |
маловлажный |
кий насы- |
лажный ма- |
крупный |
средней |
маловлажный |
кий |
на |
|
|
|
|
|
крупнос- |
|
щенный |
во- |
ловлажный |
|
крупнос- |
|
щенный |
|
|
|
|
|
ти |
|
дой |
|
|
|
ти |
|
дой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П Р И Л О Ж Е Н И Я
87
Приложение 1
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Термин |
Определение |
||
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
Амплитуда гармони- |
Максимальное значение величины (характеризующей |
||
ческих колебаний |
вибрацию) при гармонических колебаниях (вибрации) |
||
(вибрации) |
|
|
|
Активная |
|
|
Вибрационная защита, использующая энергию до- |
виброзащита |
|
полнительного источника |
|
Болезнь движения |
Рвотный рефлекс, тошнота и недомогание, провоци- |
||
|
|
|
руемые движением самого человека или окружающих |
|
|
|
его предметов (среды) |
Вибрация |
|
|
Движение точки или механической системы, при ко- |
|
|
|
тором происходят колебания характеризующих его ска- |
|
|
|
лярных величин |
Вибрационная |
безо- |
Отсутствие условий, приводящих или способных |
|
пасность |
|
|
привести к ухудшению состояния здоровья человека |
|
|
|
или к значительному снижению степени комфортности |
|
|
|
его труда в результате неблагоприятного воздействия |
|
|
|
вибрации |
Вибрационная |
актив- |
Свойство машины производить вибрацию во время |
|
ность |
[виброактив- |
работы |
|
ность] машины |
|
||
Виброопасная машина |
Виброактивная машина, способная в условиях нор- |
||
|
|
|
мального применения производить вибрацию выше |
|
|
|
той, что допускает не заявлять и не подтверждать ее |
|
|
|
вибрационную характеристику |
Вибровозбудитель |
Устройство, предназначенное для возбуждения виб- |
||
|
|
|
рации и используемое самостоятельно или в составе |
|
|
|
другого устройства |
Вибрационная защита |
Совокупность средств и методов уменьшения вибра- |
||
|
|
|
ции, воспринимаемой защищаемыми объектами |
Виброперемещение |
Составляющая перемещения, описывающая вибра- |
||
|
|
|
цию |
Виброскорость |
Производная виброперемещения по времени |
||
Виброускорение |
Производная виброскорости по времени |
||
Виброизоляция |
Метод вибрационной защиты посредством устройств, |
||
|
|
|
помещаемых между источником возбуждения и защи- |
|
|
|
щаемым объектом |
Виброизолятор |
Устройство, осуществляющее виброизоляцию |
||
Динамические |
харак- |
Параметры, характеризующие состояние объекта и за- |
|
теристики |
объекта |
висящие от свойств средств защиты |
|
виброзащиты |
|
|
|
88
1 |
|
2 |
Динамические |
харак- |
Силовые и кинематические параметры, не зависящие |
теристики источника |
от свойств средств виброзащиты |
|
возбуждения |
вибра- |
|
ции |
|
|
Динамическое гаше- |
Метод вибрационной защиты посредством присоеди- |
|
ние вибрации |
|
нения к защищаемому объекту системы, реакции кото- |
(динамическое |
|
рой уменьшают размах вибрации объекта в точках при- |
виброгашение) |
|
соединения системы |
Демпфер |
|
Виброзащитное устройство или его часть, создающая |
(амортизатор, |
|
демпфирование вибрации |
гаситель колебаний) |
|
|
Допустимый уровень |
Уровень фактора, который не вызывает у человека |
|
вибрации в жилых и |
значительного беспокойства и существенных измене- |
|
общественных здани- |
ний показателей функционального состояния систем и |
|
ях |
|
анализаторов, чувствительных к вибрационному воз- |
|
|
действию |
Объект виброзащиты |
Вибрирующий объект, вибрацию которого необходи- |
|
|
|
мо снизить до требуемого уровня |
Октавная полоса |
Полоса частот, у которой отношение верхней гранич- |
|
частот (октава) |
|
ной частоты к нижней равно 2 |
Путь распространения |
Элементы устройств, расположенные между источни- |
|
вибрации |
|
ком возбуждения вибрации и объектом виброзащиты, |
|
|
по которым распространяется вибрация |
Полоса частот |
|
Совокупность частот в рассматриваемых пределах |
Полуоктавная полоса |
Полоса частот, у которой отношение верхней гранич- |
|
частот (полуоктава) |
ной частоты к нижней равно |
|
|
|
|
Пассивная |
|
Вибрационная защита, не использующая энергию до- |
виброзащита |
|
полнительного источника |
Предельно |
|
Уровень фактора, который при ежедневной (кроме |
допустимый уровень |
выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю |
|
(ПДУ) вибрации |
|
в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать |
|
|
заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, об- |
|
|
наруживаемых современными методами исследований |
|
|
в процессе работы или в отдаленные сроки жизни на- |
|
|
стоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ |
|
|
вибрации не исключает нарушение здоровья у сверх- |
|
|
чувствительных лиц |
Порог чувствительно- |
Низший уровень вибрации, при котором человек еще |
|
сти к вибрации |
|
способен ощущать ее воздействие |
|
|
|
Спектр частот |
|
Совокупность частот гармонических составляющих |
|
|
колебаний, расположенных в порядке возрастания |
Спектральный анализ |
Определение спектра колебаний (вибрации) или |
|
колебаний (вибрации) |
спектра частот |
|
89
1 |
2 |
Среднегеометрическая |
Квадратный корень из произведения граничных час- |
частота полосы |
тот полосы |
(среднегеометрическая |
|
частота) |
|
Синдром локальной |
Комплексные симптомы (неврологической, сосуди- |
вибрации. |
стой и скелетно-мышечной систем), связанные с нару- |
|
шением здоровья вследствие воздействия локальной |
|
вибрации |
Третьоктавная полоса |
Полоса частот, у которой отношение верхней гранич- |
частот (треть октавы) |
ной частоты к нижней равно |
|
|
|
|
Укачивание |
Процесс воздействия низкочастотных колебаний, |
|
способный привести к болезни движения |
Коэффициент |
Взятая с противоположным знаком производная ха- |
жесткости |
рактеристики восстанавливающей силы или момента |
Коэффициент переда- |
Отношение амплитуды виброперемещения; (вибро- |
чи при виброизоляции |
скорости, виброускорения защищаемого объекта или |
(коэффициент |
действующей на него силы) к амплитуде той же вели- |
передачи) |
чины источника возбуждения при гармонической виб- |
|
рации |
Комфорт |
Субъективное ощущение хорошего самочувствия в |
|
условиях воздействия внешних факторов, включая |
|
вибрацию и удар |
Корректированный |
- одночисловая характеристика вибрации, опреде- |
уровень вибрации |
ляемая как результат энергетического суммирования |
|
уровней вибрации в октавных полосах частот с учетом |
|
октавных поправок |
Механические |
Колебания значений кинематической или динамиче- |
колебания |
ской величины, характеризующей механическую систе- |
|
му |
Частота периодических |
Величина, обратная периоду колебаний (вибрации) |
колебаний (вибрации) |
|
(частота) |
|
Чувствительность к |
Субъективное восприятие человеком наличия воз- |
вибрации |
действующей на него вибрации |
90