2.1. Расчет виброизоляции

Для ослабления передачи вибрации от источника к основанию широкое применение нашли виброизоляторы в виде стальных пружин, листовых рессор или упругих материалов: резины, пробки, асбеста. Для этой же цели применяются гидравлические, пневматические и комбинированные виброизоляторы, виброплощадки на воздушных подушках, различные гибкие вставки, гибкие прокладки и т.д. Стальные пружинные виброизоляторы могут быть использованы на любых частотах, резиновые – выше 12 Гц, металлорезиновые – с 6 Гц, пробковые – свыше 20 Гц.

Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи (КП), который, если пренебречь трением, может быть рассчитан по формуле

КП= , (2.1)

где f_в – частота возбуждающей силы; f₀ – частота собственных колебаний системы.

Из формулы видно, что чем ниже собственная частота по сравнению с частотой вынуждающей силы, тем выше эффективность виброизоляции. При f_в < f₀ вынуждающая сила действует как статическая и целиком передается основанию. При f_в = f₀ наступает резонанс, сопровождающийся резким возрастанием уровня вибраций. В этом случае трение в системе уменьшает колебания. Так как пружинные виброизоляторы обладают малым затуханием, их часто совмещают с резиновыми прокладками и вкладышами. При режим резонанса не осуществляется, значение КП равно единице, а при дальнейшем увеличении частоты он становится меньше единицы, передача вибрации уменьшается.

Таким образом, установка виброизоляторов дает тем больший эффект, чем больше частоты f_в и f₀ отличаются друг от друга.

Для получения положительного результата должно выполняться условие

.

Для получения значительного эффекта должно быть выдержано соотношение

= 3...4.

Например, для ослабления общих вибраций в зоне обслуживания мощных дизелей в 100 раз (КП=0,01) собственная частота колебаний компрессора, установленного на виброизоляторы, должна быть в 10 раз меньше частоты возбуждающей силы. Если частота вращения коленчатого вала ротора дизеля n=3000 мин^-1, то частота его собственных колебаний должна быть f₀= f_в/10=n/60/10=0,5 Гц.

Эффективность виброизоляции Э (см. формулу (34)) оценивается в процентах. Например, при отношениях частот = 2,5 эффективность виброизоляции составляет 81%, а при = 3,4,5 она будет равна соответственно 87,5; 93, 96%.

Методика расчета виброизоляции сводится к определению частоты вынуждающей силы, возникающей при работе машины или агрегата, частоты собственных колебаний системы, статической осадки виброизоляторов, коэффициента жесткости виброизоляторов.

Для поршневых машин частота вынуждающей силы определяется, Гц,

f_в = , (2.2)

где n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1; m – число цилиндров; К – тактность двигателя (для четырехтактного К=2).

Для других машин, Гц,

f_в = , (2.3)

где Z – количество дебалансов (у виброплощадки – дебалансы, у вентилятора – лопасти).

Под влиянием массы машины, установленной на основание с большой массой, виброизоляторы получают статическую осадку Х_ст. Статическая осадка является основным расчетным параметром и определяется из выражения, м,

Х_ст= , (2.4)

где Q – сила от массы машины, Н; К_ж – коэффициент упругости или жесткости виброизолятора, Н/м; k – количество виброизоляторов.

Собственная частота свободных колебаний f₀ определяется, Гц,

f₀= , Гц, (2.5)