Амплитуда колебаний

Допускаемые амплитуды колебаний зависят от местоположения машины и влияния колебаний фундамента на установленную на нем машину. Колебания с амплитудой, вполне приемлемой в случае изолированного участка или на территории большого завода, могут очень досаждать в жилых помещениях или быть серьезной помехой для работы точных инструментов.

Рауш предложил следующие величины для предельной ам­плитуды: А = 0,24/f метров для частот меньше 1800 об/мин и A = 447/f² метров для больших частот (f— частота в циклах в 1 мин).

Эксперименты Страхового общества в Бостоне показали, что при амплитуде колебаний выше 0,01/f метровов колебания ощу­щаются людьми, а когда А превышает 0,76/f ^1,3 метра, они уже причиняют беспокойство.

Частоты и амплитуды при ускорении 0,05g (табл.2)

Частота в 1/сек	Амплитуды в дюймах
5	0,0197
8	0,00615
10	0,0049
12	0,00341
15	0,00219
20	0,00122
25	0,00079

Колебания, имеющие ускорение 5% от гравитационного, ино­гда считаются критерием неприятных ощущений. Частоты и ам­плитуды, соответствующие ускорению, равному 5% ускорения силы тяжести, приведены в табл. 2.

Собственные частоты машины, фундамента и грунта

Иногда публикуются данные о собственных ча­стотах различных типов грунта. Эти данные обычно представля­ют собой собственные частоты системы грунт - вибратор, полу­ченные в опытах. Из них следует, что один и тот же грунт может иметь различные собственные частоты при вибраторах различ­ных размеров, весов и с различной динамической силой. Как об­щее правило, резонансные частоты фундаментов на песке будут в пределах от 15 до 30 1/сек; на пылеватых или глинистых пес­ках 10—20 1 /сек и на глинах 5—10 l/сек. Однако могут быть ис­ключения, выходящие за эти широкие пределы, особенно если рассматривать первую гармонику при глинистых грунтах, кото­рые имеют частоту вдвое больше основной.

Последовательность проектирования фундаментов двигателей

Первый шаг в проектировании фундамента под машину заключается в получении необходимой информации о самой машине. Необходимы следующие данные:

− Общий вес и размеры цоколя машины.

− Вес возвратно-поступательных частей, таких, как поршни, го­ловки поршней, ползуны, пальцы, часть шатуна, рассматривае­мая как возвратно-поступательная, и т. д.

− Длина шатуна.

− Радиус кривошипа.

− Вес несбалансированных вращающихся частей.

− Скорость вращения кривошипа.

Допустимая амплитуда колебаний, определяемая либо усло­виями работы машины, либо опасностью повреждений соседних зданий и созданием беспокойства для их обитателей.

Следующий шаг — ознакомление со свойствами грунта, на котором должен покоиться фундамент. Для этого обычно тре­буется бурение на некоторую глубину от поверхности и извле­чение ненарушенных образцов грунта для испытаний. Обычно требуется определение полевой влажности, плотности, сопротив­ления сдвигу и сжимаемости.

Глубина бурения ниже подошвы фундамента должна быть не менее трех или четырех ширин фундамента или глубже, если бу­дут обнаружены слабые или неоднородные грунты.

Эти данные позволят определить статическую несущую спо­собность и возможные осадки. Относительная плотность песков является хорошим критерием для оценки возможности осадок при действии вибрации. Относительная плотность определяется по формуле

где e — коэффициент пористости. Относительная плотность пес­ков в самом рыхлом состоянии равна нулю и в самом плотном состоянии — единице.

Чистые мелкие пески особенно легко уплотняются при вибра­ции. Рыхлые пески должны закрепляться, если осадка не может быть допущена. Одним из эффективных методов закрепления рыхлых песчаных грунтов является забивка свай. Другой ме­тод— нагнетание химических растворов. Нагнетание цементного раствора редко эффективно в песках, если только они не очень крупные. Слабые водонасыщенные пылеватые грунты и глины уплотняются только электроосмосом. Забивка свай в эти грунты служит главным образом для передачи нагрузки от фундамента на более глубокие плотные слои. Иногда рекомендуется выбрать и вновь отсыпать с уплотнением такие грунты, придав им более высокую плотность, что должно делаться под контролем компе­тентного специалиста по грунтам.

Дальнейший шаг — определение модуля упругости грунта и изменения этого модуля с глубиной. Это может быть сделано приближенно путем лабораторных компрессионных опытов с разгрузкой и повторной нагрузкой. По соответствующей кривой находят приращение деформаций, отвечающее среднему измене­нию напряжений в грунте и вычисляют Е как отношение

Приближенные значения Е можно также найти геофизиче­ским методом, измеряя скорости распространения волн в грунте и применяя теоретическую зависимость

где — скорость распространения волн;

— объемный вес грунта;

— коэффициент Пуассона (приблизительно 0,35 для пес- I ков, 0,4 для пылеватого грунта и глины);

— ускорение силы тяжести.

Приближенные значения Е даны в табл. 3.

Среднее значение модуля упругости E и коэффициента Паусона (табл. 3).

Грунт	E , Па
Гранит ненарушенный	4,4∙106 – 8,3∙106	0,15 – 0,24
Гранит частично выветрелый	1∙106 – 2∙106
Известняк	3∙106 – 7∙106	0,16 – 0,23
Песчаник	2∙106 – 4∙106	0,17
Плотный песок и гравий	15000 – 30000	0,3 – 0,36
Плотный песок	7500 – 1200
Рыхлый песок	1500 – 3000
Глина полутвердая	1000 – 2000
Глина тугопластичная	600 – 1200	0,4 – 0,45
Глина мягкопластичная	200 – 600
Насыпной грунт	75 – 500