9.2 Виброизоляция. Виброгасящие основания

Методы уменьшения вредных вибраций от работающего оборудования можно разделить на две основные группы:

1. методы, основанные на уменьшении интенсивности возбуждающих сил в источнике их возникновения;

2. методы ослабления вибрации на путях их распространения через опорные связи от источника к другим машинам и строительным конструкциям.

Если не удаётся уменьшить вибрацию в источнике или вибрация является необходимым технологическим компонентом, то ослабление вибрации достигается применением виброизоляции, виброгасящих оснований, вибропоглощения, динамических гасителей вибрации.

Технологические мероприятия по борьбе с вредными вибрациями состоят в выборе таких технологических процессов, в которых используются машины, возбуждающие минимальные динамические нагрузки, например, переход от машин, использующих вибрационный метод уплотнения бетонной смеси к безвибрацонной технологии приготовления железобетонных изделий, когда формование осуществляется прессованием или нагнетанием под давлением бетонной смеси в форму.

В инженерной практике часто приходится разрабатывать мероприятия по уменьшению вибрации на путях её распространения от источника вибрации. Эффективным способом борьбы с вредной вибрацией является пассивная виброизоляция в сочетании с применением виброгасящих оснований. С её помощью достигается уменьшение передачи динамической силы от машины к основанию, а также уменьшение вибраций, передаваемых от основания к рабочим местам посредством размещения между ними упругих элементов (виброизоляторов или амортизаторов).

Установка машин на упругие опоры практически не ослабляет вибрации самой машины, но уменьшает передачу вибраций на поддерживающую конструкцию и, следовательно, уменьшает вибрацию рабочих мест.

Виброизоляция называется активной, если для её уменьшения используется дополнительный источник энергии. Пассивную виброизоляцию применяют в том случае, если требуется защитить рабочее место от колебаний основания или защитить основание от колебаний неуравновешенных машин.

Виброизоляторы выполняют из стальных пружин, резины и других материалов. Применяют также комбинированные резинометаллические и пружинно-пластмассовые виброизоляторы, пневморезиновые амортизаторы, в которых используют упругие свойства сжатого воздуха.

Пружинные стальные амортизаторы широко применяют в различных строительных машинах и механизмах. Они обладают высокой виброизолирующей способностью (коэффициент передачи ) и долговечностью. Однако в силу небольшого внутреннего трения стальные пружины плохо рассеивают энергию колебаний, поэтому затухание колебаний машины, установленной на стальных пружинах, происходит за 15-20 периодов. Применение пружинных виброизоляторов для машин, имеющих несколько механизмов и работающих в повторно-кратковременном режиме (например, краны, экскаваторы), не всегда возможно из-за суммирования колебаний от различных механизмов. Пружинные амортизаторы используют для виброизоляции виброплощадок, бетоносмесителей, бетоноукладчиков, вентиляторов, двигателей внутреннего сгорания и других механизмов. Стальные пружины в сочетании с гидроамортизаторами применяют для подрессоривания рабочих мест в кабинах экскаваторов, скреперов, бульдозеров и т.д.

В отличие от пружинных резиновые виброизоляторы обладают большим внутренним трением и их целесообразно применять, когда необходимо уменьшить время затухания собственных колебаний и амплитуды колебаний на резонансных режимах. Виброизолирующая способность резиновых амортизаторов меньше ( ), чем у пружинных.

В последнее время для виброизоляции широко применят виброизоляторы, использующие упругие свойства сжатого воздуха. Пневмоамортизаторы просты по конструкции и обладают высокими виброизолирующими свойствами. Амортизаторы такого типа используют в автомобильном транспорте.

Уменьшить колебания, передаваемые на рабочие места и строительные конструкции, от динамически не неуравновешенных машин (виброплощадок, дробилок, мельниц, вентиляторов, силовых установок и др.) возможно путем их установки на массивные виброгасящие основания. Конструктивно виброгасящие основания выполняют в виде железобетонной плиты, по периметру которой устраивают акустический шов, заполняемый легкими упругими материалами и предназначенный для устранения непосредственной передачи колебаний от фундамента к строительным конструкциям. Фундаменты под виброактивные машины должны удовлетворять условиям прочности и устойчивости, а интенсивность вибрации рабочих мест, размещенных на них, не должна превышать значений, установленных ГОСТ 12.1.012-90*.

Для уменьшения вибрации кожухов, ограждений и других деталей, выполненных из стального листа, применяют метод вибропоглощения (вибродемпфирования).

Метод вибропоглощения заключается в нанесении на вибрирующую поверхность упруго-вязких материалов (резины, пластиков, вибропоглощающих мастик), обладающих большим внутренним трением. Ослабление вибрации достигается за счёт поглощения энергии колебаний в упругом материале. В результате энергия колебаний преобразуется в тепло и существенно уменьшаются амплитуды колебаний, особенно на резонансных режимах.

В зависимости от динамического модуля упругости вибропоглощающие покрытия подразделяют на жесткие ( ) и мягкие ( ). Жесткие покрытия эффективны для снижения колебаний низких и средних частот, мягкие применяются для уменьшения интенсивности высокочастотных вибраций. В качестве мягких покрытий применяют листовые материалы из пластмасс (винипор, пенопласт и др.), которые приклеивают к тонким металлическим поверхностям кожухов, ограждений, вентиляторных воздухопроводов. Для покрытия вибропоглощающими материалами поверхностей сложной конфигурации используют специальные мастики, состоящие из синтетических смол и наполнителей. Высокой эффективностью обладают композиционные поглощающие материалы «Полиакрил», «Випонит», состоящие из слоёв твердой пластмассы или металла с прослойками из полимерных материалов. Оптимальная толщина вибропоглощающего покрытия составляет 2-3 толщины покрываемой конструкции.