4.4. Методы и средства снижения виброакустической энергии

Проблемам снижения вибрации в различных отраслях машиностроения посвящено большое количество работ, во многом отражающих новое научное направление – виброакустическую динамику машин. Появление данного научного направления обусловлено необходимостью с единых позиций решать задачи по созданию виброшумобезопасных машин и механизмов с требуемыми вибропрочностью и виброустойчивостью при возникновении быстропеременных внутренних и внешних возбуждающих воздействий. К быстропеременным процессам относятся вибрации и колебания деталей и узлов, пульсации давления газа и жидкости, акустические процессы и др. Важной особенностью быстропеременных процессов является то, что им свойственен волновой характер распространения по различным конструкциям и средам.

В общем случае методы снижения виброакустической энергии можно классифицировать по трем направлениям, сложившимся в мировой практике:

• уменьшение вибрации в источнике;

• снижение звуковой вибрации на пути её распространения по структурам конструкции;

• применение средств виброзащиты в кабине.

Амплитуда возмущающих сил в механических системах может быть уменьшена за счет: уравновешивания вращающихся или возвратно-поступательно движущихся масс; статической и динамической балансировки элементов механизмов и машин; снижения частоты вращения и внешних нагрузок; повышения точности изготовления деталей и соответствующего выбора посадок в сопрягаемых деталях.

Виброакустическая энергия источника может быть снижена за счет: нарушения синфазности колебательных процессов в корпусных, опорных, рамных, панельных и оболочных конструкциях; увеличения демпфирования и уменьшения площади излучающих поверхностей; применения материалов с улучшенными виброакустическими характеристиками и др.

Говоря о снижении вибрации в источнике ЗТМ, необходимо обратить внимание на два фактора. Во-первых, в трансмиссиях ЗТМ для передачи крутящего момента от двигателя к коробке используются крупногабаритные и массивные карданные передачи, имеющие частоту вращения, равную частоте вращения коленчатого вала двигателя. Следовательно, даже небольшие погрешности при изготовлении карданной передачи и ее монтаже на машине могут вызывать динамический небаланс при вращении. Таким образом, необходимо оценить влияние динамического небаланса карданной передачи на вибрацию, передаваемую в раму через опорные связи двигателя и коробки передач.

Во-вторых, как отмечалось раньше, следует обратить внимание на синфазность колебательных процессов, происходящих в структурах. В частности, при сгорании топливной смеси в цилиндре двигателя возникает импульс сил давления газов, который возбуждает внешние поверхности головки и блока цилиндров и деталей, прикрепленных к двигателю. Импульс сил давления газов возникает внутри двигателя, но, передаваясь на опоры двумя путями (табл. 4.2) за счет разности длины этих путей, имеет место сдвиг фаз двух сигналов на лапах.

Аналогичный процесс распространения звуковой вибрации происходит и в коробке передач при пересопряжении зубчатых колес.

К числу возбуждающих факторов в двигателе относятся также остаточная неуравновешенность кривошипно-шатунного механизма и остаточный дисбаланс маховика двигателя, который даже у новых двигателей может достигать значения 16·10³ г·мм. Суммарный дисбаланс двигателя в сборе с муфтой сцепления для теоретически уравновешенных двигателей с трехкривошипным коленчатым валом может составлять 5,86·10³ г·мм.

Контрольные вопросы

1. Назвать конструктивные особенности ЗТМ.

2. Какие основные источники вибрационной энергии существуют на транспорт- но-технологических машинах?

3. По каким элементам конструкции транспортно-технологических машин осуществляется передача вибрационной энергии в кабину оператора?

4. Дать классификацию возмущающих сил и охарактеризовать их спектры.

5. Как определяется основная частота и гармоники возмущающих сил в двигателях внутреннего сгорания?

6. Каковы причины динамической неуравновешенности карданной передачи?

7. Какие вибрационные системы имеют случайный характер возбуждения на ЗТМ?

8. Какими силами вызываются колебания рабочих органов ЗТМ? Дать классификацию рабочих органов.

9. Какие существуют методы снижения виброакустической энергии на транспортно-технологических машинах?