5.4.2. Методы зашиты от вибрации на путях ее распространения

Применяются как для снижения вибрации самого оборудования, так и для снижения гигиенической вибрации на опорных поверхностных машинах. Согласно ГОСТ 26568-85 методы защиты от вибрации на путях распространения подразделяются на:

• Вибродемпфирование

• Виброгашение

• Виброизоляцию

• Организационные мероприятия и средства индивидуальной защиты от вибрации

Вибродемпфирование

Снижение вибрации происходит за счет перевода колебательной энергии в тепловую при помощи увеличения активного сопротивления системы -m, в основном за счет. увеличения внешнего и внутреннего трения -h (см. формулу 5.5.).

На стадии проектирования метод реализуется при выборе материалов, из которых изготавливаются детали ротора и статора. Коэффициенты внутреннего трения (внутренних потерь) -h конструкционных материалов чугуна и стали имеют низкие значения, изменяются в диапазоне: h=0,001-0,01 для СтЗ...Ст40, CrlO...Cr45.

Эти материалы виброактивны и практически не снижают вибрацию. Применение легированных материалов с высоким коэффициентом h=0,02-0,1 с использованием марганца Мn, хрома Сr, никеля Ni, титана Ti, кобальта Со, а также полимерных материалов приводит к погашению колебательной энергии этими материалами и снижению вибрации оборудования. На стадии эксплуатации применяются листовые или мастичные материалы на резиновой основе для покрытия ими наружных поверхностей машин, такие как: лента «Изол» , антивибрит , мастика ВД-17 , батил , каучук.

Надежность покрытия и эффективность работы этих материалов зависит от качества обработки наружных поверхностей оборудования перед покрытием. Хорошими вибродемпфированными свойствами обладает гальванопокрытие (h=0,01) и различные смазки (h=0,02-0,04). Эффективность вибродемпфирования достигается на всех режимах работы, но особенно, в резонансной области при равенстве нулю реактивного сопротивления колебательной системы,

Виброгашение

Снижение вибрации осуществляется за счет увеличения реактивного сопротивления системы

В дорезонансной области эффект достигается за счет увеличения жесткости колебательной системы К, например, корпуса машины, путем выбора соответствующей конфигурации корпуса (сферическая форма обладает максимальной жесткостью) или введением дополнительных ребер жесткости. В зарезонансной области виброгашение реализуется увеличением массы колебательной системы, как правило за счет увеличения массы фундамента машины - М. Выбор массы фундамента производится по формуле:

где : М - масса фундамента машины, кг. т - масса самой машины, кг. fф - собственная частота фундамента, Гц. fp - рабочая (вынужденная) частота машины, Гц.

Анализ формулы ( 5.8.) показывает:

- Если ¦ф / ¦р =l - резонанс на фундаменте. Недопустимый режим работы, М³¥ ;

- Если ¦ф / ¦р = 1,41 - тяжелый режим работы фундамента, M=40m. - Если ¦ф / ¦р = 3...4 - оптимальная область работы фундамента. При ¦ф / ¦р = 3, М³5т, при ¦ф / ¦р = 4, M³2.7m; В теплоэнергетики для снижения вибрации паровых турбин могут применяться динамические виброгасители в виде вертикальных удлиненных шпилек, устанавливаемые на противоположенных разъемах машин. Некоторое уменьшение вибрации достигается за счет противофазного колебательного процесса шпилек при работе турбины. Эффект от правильного выбора масс виброгасящих шпилек с соответствующими частотами собственных колебаний.

Виброизоляция

Осуществляется введением в колебательную систему дополнительных упругих элементов в виде пружин сжатия или растяжения, резиновых прокладок или воздушных прослоек. Эффект достигается за счет перевода колебательной энергии в энергию упругих элементов и рассеивания ее в окружающую среду. Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи Кп:

виброскорости фундамента и машины.

Чем меньше Кп, тем меньше вибрация фундамента.

Величина Кп определяется так:

, , ( 5.9)

где : ¦_р - рабочая ( вынужденная ) частота вращения машины;

¦_о - собственная частота колебания машины на виброизоляторах, определяется по известному выражению:

где К - жесткость виброизолятора (резины, пружины) (Н/м).

m - масса машины, кг.

Если ,например, станок стоит на пружинных виброизоляторах, то жесткость колебательной системы принимается равной жесткости пружин.

Анализ формулы (5.9.) показывает:

- Если ¦_р / ¦_о =1 - наступает резонанс. К_п=¥ . Применение виброизоляции бессмысленно.

- Если ¦_р / ¦_о =1,41, К_п =1. Эффект от применения виброизоляции отсутствует.

- Если ¦_р / ¦_о =3..4, К_п=1/8 .. 1/15, оптимальная область применения виброизоляции. При этом, если К_п<1/15 - наступит потеря устойчивости из-за того, что низкое значение К_п достигается при малой жесткости виброизолятора. Если К_п>1/8, то виброизоляторы будут иметь большие габариты и металлоемкость. Если коэффициент передачи известен, то можно определить снижение вибрации на фундаменте машины по формуле:

, дБ. ( 5.10)

Например: Если К_п = 0,1, то DL_v = 20 дБ - есть снижение вибрации на фундаменте.