Виброизоляция

Наиболее распространенным и эффективным методом снижения вибрации является виброизоляция.

Виброизолирующие конструкции предотвращают распространение вибра­ции от источника ее образования на человека и строительные конструкции зда­ния.

Используют два типа виброизолирующих устройств - фундаменты и виб­роизоляторы. Фундаменты снижают вибрацию за счет своей массы (виброгаше­ние), виброизоляторы - за счет деформации упругих элементов - амортизато­ров.

Виброизоляция бывает активной и пассивной (рис. 7.2).

а, б - активная виброизоляция; в - пассивная виброизоляция; l- изделие; 2 - подвижная рама виброплощадки;. 3 - рабочий настил; 4 - основание, 5 - амортизатор; 6 - основание амортизатора

Рис. 7.2. Схемы виброизоляции

Активная виброизоляция уменьшает передачу вибрации от источников на основание (фундамент). Пассивная виброизоляция (рис. 7.3) защищает рабочие места от вибрации (защита от вибрации на пути распространения) [33].

Основная цель виброизоляции сводится к уменьшению амплитуды коле­баний. Оборудование; создающее значительные нагрузки (компрессоры, венти­ляторы высокого давления и др.), рекомендуют устанавливать на отдельные фундаменты, не связанные с каркасом здания. Для этой цели выполняют фун­даменты двух типов - с акустическим швом и акустическим разрывом (рис. 7.4).

а — изоляция динамически неуравновешенной машины; б — изоляция рабочего места

Рис. 7.3. Пассивная виброизоляция

1 - битуминизированная прокладка из войлока; 2 - фундамент под машину; 3 - акустический шов; 4 - фундамент

Рис. 7.4. Виброизолирующий фундамент

Установка машин на самостоятельные фундаменты получила название виброгашение. Проектирование фундаментов производится по СНиП 2.2.05. Чтобы не допустить передачи вибраций от одной машины к другой через грунт, применяют устройство акустических швов с засыпкой вибрирующего фунда­мента, например, асбестовой крошкой, которая препятствует распространению колебательных движений за пределы засыпки. Для той же цели предназначены акустические щели шириной 10 см, в которых изолирующей прослойкой явля­ется воздух. Виброизоляторы устраняют жесткую связь между источником вибрации и его основанием при помощи амортизаторов, выполненных в виде стальных пружин или упругих прокладок (резины, пеноэласта и др.).

Для снижения низкочастотной вибрации до 16 Гц применяют стальные пружинные виброизоляторы, так как в силу малых внутренних потерь они спо­собны пропускать колебания высоких частот.

Упругие виброизоляторы наиболее эффективны для машин и механизмов, число оборотов рабочих органов которых более 1800 об/мин. Эффективность упругих виброизоляторов определяется статическим прогибом под весом дей­ствующей на них нагрузки. Чем больше прогиб, тем выше виброизоляция.

Применяя амортизаторы из резины, необходимо учитывать ее малую сжимаемость, обусловленную боковыми деформациями. В связи с этим рези­новые амортизаторы должны иметь форму, допускающую свободное растяги­вание резины в стороны, например форму ребристых или дырчатых плит иди прокладок (рис 7.5)

а - ребристая прокладка; б - дырчатая прокладка Рис: 7.5. Резиновые прокладки-амортизаторы

Использование сплошного резинового листа в качестве амортизатора ни­какого эффекта виброизоляции не даст. В этом случае изоляцию следует вы­полняет в виде ленты, ширина которой не должна превышать толщину более чем в 2.. 3 раза, что позволит резине при ее осадке расширяться в стороны.

Учитывая достоинства и недостатки пружинных и резиновых амортизато­ров, широкое применение на практике нашли комбинированные пружинно ре­зинное виброизоляторы (рис. 7.6). Пружина в комбинированных виброизолято­рах обеспечивает их большую механическую прочность и осуществляет гаше­ние низкочастотного спектра вибрации, а резиновая часть (стакан) изоляцию

1 - опорная плита; 2 - пружина; 3 - шайба металлическая; 4 — нижняя плита;

5 - резиновая шайба

Рис. 7.6. Пружинно-резиновый амортизатор

Виброизоляцию в производственных помещениях можно осуществлять упругими элементами, вмонтированными в места прохода через стены трубо­проводов различного технологического назначения, в том числе воздуховодов вентиляционной системы.

Показателем качества виброизолятора является коэффициент передачи (К_П), который показывает, какая доля динамической силы машины или меха­низма передается через амортизаторы к основанию. Виброизоляция тем лучше, чем меньше значение К_п.

Коэффициент передачи определяют отношением частоты возмущающей силыƒк частоте собственных колебаний агрегатаƒ0, установленного на аморти­заторах.

Пренебрегая трением, К_п можно определить по формуле

K_u=\/[(f/fof - \] (7.3)

Из формулы видно, что чем ниже собственная частота по сравнению с час­тотой возмущающей силы, тем выше эффективность виброизоляции. Если час­тота вынужденных колебанийf мала по сравнению с частотой собственных ко­лебаний f0 изолируемой системы, то применение амортизаторов в этом случаях практически бесполезно.

Виброизоляция более эффективна, когда отношение частот вынужденных и собственных колебаний a =f/ f0 = 2,5... 5,0, что соответствует Кп ⁼ 1/8... 1/15.

Эффективность виброизоляции определяют по формуле (дБ)

(7.4)

где К_п - коэффициент передачи вибрации;

lg - десятичный логарифм.

Виброизоляция для механического оборудования должна обеспечивать получение AL (дБ) не менее значений, приведенных в табл. 7.3.

Таблица 7.3 - Эффективность виброизоляции

Потребную величину снижения виброскорости определяют по формуле

(дБ)

(7.5)

где L_v - измеренное значение уровня виброскорости, дБ,

L_vнорм - нормируемое значение уровня виброскорости (табл. 7.1).

Коэффициент передачи вибрации определяется по формуле (7.3) или из выражения

4-ALU/20

(7.6)

где AL_V - эффективность виброизоляции, дБ.

Частоту собственных колебаний определяют по формулам

1 Г~к"

(7.7)

f0 =

Хст

(7.8)

где К — жесткость виброизолятора, Н/м;

Q - вес виброизолированной машины, Н (Q = Mg); Хст~ статическая осадка виброизолятора, м.

При известном К_п частоту собственных колебаний можно определить из выражения

Л= ^L . (⁷-⁹)

Статическую осадку виброизолятора рассчитывают по формуле

Q h-o

Q _

/С cm — I —

К

(7.10)

где Q - вес машины и плиты, Н;

_z — упругость виброизоляторов в вертикальном направлении, Н/м;

h - высота виброизолятора, м;

а — напряжение в материале виброизолятора; Н/м;

о = Q/S;

(7.11)

Ед - динамический модуль упругости амортизатора, Н/м; S - площадь всех виброизоляторов, м2.

Вынужденную частоту легко рассчитать, если имеется один источник возбуждения динамических сил, например, для электродвигателя

/ = -60

(7.12)

где n — частота вращения, об/мин.