Защита от вибрации
Линейные вибросистемы состоят из элементов массы, упругости и демпфирования. В общем случае в системе действуют силы инерции, трения, упругости и вынуждающие.
Сила энерции, как известно, равна произведению массы М на ее ускорение
FМ = М х dv / dt,
где v — виброскорость.
Сила FM направлена в сторону, противоположную ускорению,
Упругий элемент принято изображать в виде пружины, не имеющей массы (рис. 11.44, а). Чтобы переместить конец пружины из точки с координатой ХО (ненапряженное соотношение) в точку с координатой X1, к пружине необходимо приложить силу; при этом сила действия упругого элемента, или восстанавливающая сила, будет правлена в противоположную сторону и равна
где G — коэффициент жесткости, Н/м; х = х1, — х0 - смещение конца пружины, м.
При вибрации упругих систем происходит рассеяние энергии в окружающую среду, а также в материале упругих элементов и в узлах сочленения деталей конструкции. Эти потери вызываются силами трения — диссипативными силами, на преодоление которых непрерывно и необратимо расходуется энергия источника вибрации.
Если рассеяние энергии происходит в элементе демпфирования (рис. 11.44, б), т. е. в вязкой среде (среде с вязким сопротивлением), диссипативная сила Fs пропорциональна виброскорости и носит и звание демпфирующей:
Fs = Sv
Сила Fs всегда направлена против скорости, коэффициент S (Н с/м) называют импедансом, или сопротивлением элемента демпфирования.
Рис. 11.44. Схематическое изображение элементов упругости (а) и демпфирования (б)
Защитнoe устройство — упругодемпфирующий элемент. В больше случаев расчет сложных защитных устройств сводится к распростого защитного устройства, состоящего из элемента упругости (.цемента демпфирования, соединенных параллельно.
Виброизоляция. Между источником вибрации и ее приемником являющимся одновременно объектом защиты, устанавливают упругодемпфирующее устройство — виброизолятор — с малым коэффициентом передачи (рис. 11.47, а). Схематично система «источник вибраций — защитное устройство — приемник» показана на рис. 11.47, б.
Рис. 11.47. Виброизоляция:
а —устройство виброизоляции (1 — источник; 2 — виброизолятор; 3— приемник); б — схема системы И — ЗУ — П
Динамическое виброгашение. Защита от вибраций методами поглощения, основанная на общих принципах, изложенных ранее, осуществляется в виде динамического гашения и вибропоглащения.
При динамическом гашении виброэнергия поглощается ЗУ. Это устройство, отбирающее виброэнергию от источника – объекта защиты – на себя, называют инерционным динамическим виброгасителем. Его применяют для подавления моногармонических узкополосных колебаний.
Вибропоглощение. Вибропоглощение — метод снижения вибраций путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих виброэнергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция, и в местах сочленения ее элементов (заклепочных, резьбовых, прессовых и др.).
В настоящее время вибропоглощение осуществляется преимущественно путем применения конструкционных материалов с повышенным значением коэффициента потерь и вибропоглощающих покрытий.
Защита от шума, электромагнитных полей и излучений
Уровень интенсивности в свободном волновом поле. Уравнение плоской волны, не затухающей с расстоянием, в комплексной форме имеет вид:
Звукопоглощение. Для уменьшения отраженного звука применяют устройства, обладающие большими значениями коэффициента поглощения, к ним относятся, например, пористые и резонансные поглотители.
Звуковые волны, падающие на пористый материал, приводят воздух в порах и скелет материала в колебательные движения, при которых возникает вязкое трение и переход звуковой энергии в теплоту.
Звукоизоляция. Звукоизоляция — уменьшение уровня шума с помощью защитного устройства, которое устанавливается между источником и приемником и имеет большую отражающую и (или) поглощающую способность. Обычно роль защитных устройств выполняют глушители шума, экраны или стенки изолированных объемов. Например, защитным устройством является кожух, которым закрывают машины и механизмы, или кабина, в которой находится оператор, управляющий рабочим процессом. Стенки кожухов и кабин изготовляют из листового проката и покрывают изнутри звукопоглощающим материалом.
Из книги 2, стр. 223-247