Вопрос 81: Вибродемпфирующие конструкционные материалы и их применение в виброизоляторах.

При проведении исследовательских и технологических работ широко применяются автоматизированные устройства, вакуумные механические насосы, вибросмесители и другое оборудование, работа которого реализуется в динамическом режиме и сопровождается вибрацией.

Локальная или общая вибрация, действующая на человека, отрицательно влияет на его работоспособность. Поэтому при длительной работе человека с вибросистемами необходимы соответствующие меры его защиты от вибрации.

Для защиты от вибрации широкое применение

находят виброизоляторы - устройства из

конструкционных материалов (или

высокомодульных резин): пружинные элементы,

расположенные между источником вибрации и

защищаемым от вибрации объектом.

Возможно также применение пластинчатых

виброизоляторов, которые используются в качестве

демпфирующих прокладок между фундаментом и

вибросистемой.

В целях обеспечения надежной работы виброизоляторов для их изготовления применяют высокопрочные пружинные стали, а также другие конструкционные материалы, характеризующиеся определенной демпфирующей способностью. Следует заметить, что конструкционные материалы для изготовления виброизоляторов должны сохранять в процессе их эксплуатации требуемый уровень физико-механических характеристик, исключающий воз­можность их изменения в результате деформационного старения, повышения склонности к хрупкому разрушению, снижения модуля упругости и предела упругой деформации и выносливости (усталости).

В наибольшей степени удовлетворяют рассмотренным требованиям пружинные сплавы и стали. К пружинным общего назначения относят легированные стали перлитного класса. Химический состав некоторых пружинных сталей общего назначения приведен в приложении.

Эффективность применения углеродистых и легированных сталей для пружинных элементов вибросистем обусловлена повышенным содержанием в них углерода, что обеспечивает требуемый уровень их прочности в результате выделения при термообработке дисперсной фазы, блокирующей дислокации.

Наиболее широкое применение при изготовлении пружинных виброизоляторов получили кремнистые пружинные стали. Их эффективное применение объясняется тем, что наличие кремния

(1-3 %) способствует сопротивлению сталей значительным пласти­ческим деформациям. Это особенно важно для безопасной работы пружинных элементов в условиях перегрузки виброизоляторов .

Пружины из кремнистых сталей успешно эксплуатируются в условиях динамической нагрузки, поскольку такие стали характеризуются сочетанием высокой прочности и повышенной пластичности, а также вязкости. В качестве примера можно привести химический состав и свойства кремнистых пружинных сталей, применяемых для изготовления пружин, эксплуатируемых в условиях вибрационных нагрузок.

Содержание кремния в таких сталях 1,5-1,8 % при 0,48-0,55 % углерода, 0,50-0,80 % марганца. Прочность при растяжении дос­тигает 980-1470 МН/м2.

Для изготовления виброизоляторов могут быть рекомендованы также кремниемарганцевые, кремниехромистые, кремниеникелевые и кремниевольфрамовые пружинные стали. Применительно к условиям работы виброизоляторов в динамическом режиме целесооб­разно их изготовление из стали 55СГ2, содержащей 0,54 % С, 1,23 % Si, 1,66 % Мп.

Указанная марка стали после закалки и отпуска при 310 ͦ С имеет σ=1100 МН/м2, = 803 МН/м2, а после отпуска максимальный уровень предела упругости, пластичности, вязкости этой стали не хуже, чем у кремнистых сталей.