2.1.1 Пример расчета пружинных виброизоляторов

Исходные данные

Установленный за пределами производственного помещения центробежный вентилятор серии Ц4-70 № 8 создает уровень звукового давления L= 104 дБА.

Частоты вращения коле­са вентилятора и вала электродвигателя одинаковые - 960 мин^-1.

Масса вентилятора с электродвигателем и рамой m₀ = 376 кг.

Допустимый уровень звукового давления L_ДОП = 60 дБА.

Масса 1 м² стены толщиной в половину кирпича, за которой находится установка, принять равной 208,5 кг.

Оп­ределить, превышает ли уровень шума в помещении L_П после ус­тановки вентиляционной установки на пружинные виброизолято­ры.

Решение

1. Из таблицы 1 для вентилятора с частотой вращения более 800 мин^-1 требуемая эффективность виброизоляции ΔL_T = 26 дБА.

2. Определяем расчетную частоту возбуждающей силы по формуле 1

3. По таблице 2 методом интерполяции определим параметр С =4,44.

4. При этом значении параметра С по выражению 2 вычислим пре­дельно допустимую частоту

5. По выражению 3 определим требуемую общую массу виброизолированной установки

где ε = 0,2 мм - эксцентриситет вращающихся частей установки при ее динами­ческой балансировке, мм;

m_В = 78 кг - масса вращающихся частей установки (колеса вентилятора и вала электродвигателя);

А_Д = 0,106 мм – максимально допустимая амплитуда смещения центра тяжести установки (по таблице 3 методом интерполяции).

6. Проверим соблюдение условия 5 m₀≥m_Т, так как 376 кг > 367,9 кг, то условие выполняется.

7. Принимая число виброизоляторов n_В = 4 и число пружин в од­ном виброизоляторе х=2, определим статическую нагрузку на одну пружину по выражению 6

8. По выражению 6 определим расчетную максимальную нагрузку на одну пружину

где А_Д = 0,106 мм - рассчитанная с использованием интерполяции максимально допустимая амплитуда смещения центра тяжести установки (по таблице 3).

9. Требуемую суммарную жесткость виброизоляторов в вертикаль­ном направлении определим по выражению 7

10. Требуемую жесткость одной пружины в продольном направле­нии определим по выражению 8

11. В качестве опорных примем пружины марки ДО-41 (таблица 4), для которых проверим соблюдение условий 9

12. После монтажа вентиляционной установки на виброизолирую­щие опоры уровень шума в помещении будет

что меньше допустимого уровня звукового давления L_ДОП = 60 дБА.

2.2. Расчет резиновых виброизоляторов

Начало расчета резиновых виброизоляторов аналогично расче­ту пружинных виброизоляторов.

После определения массы уста­новки вычисляют площадь поперечного сечения всех виброизоля­торов, м²

(10)

где m₀ - общая масса установки, кг;

σ - расчетное статическое напряжение в ре­зине: для мягкой резины (1...3)∙10⁵ Н/м², для резины с большей твердостью (3,1…5)∙10^s Н/м².

Рабочую высоту, м, каждого виброизолятора находят по выра­жению

(11)

где Е- динамический модуль упругости резины, Па;

ΣК_В - требуемая суммарная жесткость виброизоляторов.

Модуль упругости резины можно выбрать в зависимости от ее твердости по Шору (таблица 5).

Таблица 5 – Определение модуля упругости резины в зависимости от ее твердости по Шору

Твердость резины (по Шору)	30	35	40	45	50	55	60	65	70
Динамический модуль упругости Е∙105, Па	15	20	30	40	50	60	71	85	100

Площадь поперечного сечения одного виброизолятора, м²

(12)

где n_В - число виброизоляторов.

Далее для виброизолятора призматической формы находят сто­рону квадрата, м

(13)

а для виброизолятора цилиндрической формы - диаметр, м

(14)

Для обеспечения устойчивости виброизоляции необходимо, чтобы соблюдалось условие

1,5Н_Р ≤В≤ 8Н_Р, или 1,5Н_Р ≤ D≤ 8Н_Р. (15)

Если это условие не выполняется, необходимо или взять резину другой твердости, или принять другое число изоляторов, или уве­личить площадь их поперечного сечения, или выбрать пружинные виброизоляторы.

Полную высоту, м, виброизолятора определяют по формуле

(16)

или

(17)

После уточнения размеров виброизоляторов следует проверить обеспечиваемую эффективность виброизоляции, дБА

(18)

где (19)

- уточненная частота собственных вертикальных колебаний, Гц;

(20)

- уточненная общая жесткость всех виброизоляторов, Н/м;

F_В.У - уточненная площадь поперечного сечения всех виброизоляторов, м²;

m_О.У - уточненная масса виброизолированной установки, кг. Если общая масса установ­ки m_О ≥ m_Т, то m_О.У = m_О.

Полученное значение ΔL_У должно быть близко к выбранному ΔL_Т или меньше его.