2.3. Расчет резиновых виброизоляторов

Резиновые (упругие) виброизоляторы (прокладки) хорошо задерживают распространение вибраций высокой частоты, возникающих при большом числе оборотов машины (2000 об/мин и более). На резиновых прокладках можно монтировать машины значительных мощностей, соответственно подобрав количество опорных точек, качество и величину прокладок. Недостатком резиновых виброизоляторов является их недолговечность. Резиновые выброизоляторы со временем становятся жестче и через 5 – 7 лет их необходимо заменять. Кроме того, с их помощью нельзя получить очень низкие собственные частоты колебаний системы, которые необходимы для тихоходных агрегатов из-за неизбежной в этом случае перегрузки прокладок, значительно сокращающей срок их службы.

При использовании резиновых виброизоляторов (прокладок) следует предусмотреть меры для обеспечения деформации в горизонтальной плоскости. Для этого резиновые виброизоляторы должны иметь форму ребристых или дырчатых плит (см. рис. 2.1).

Расчет резиновых выброизоляторов сводится к определению их площади, рабочей высоты и эффективности виброизоляции. Исходя из конструктивных особенностей машины, задаются числом виброизоляторов. Практически, в большинстве случаев число виброизоляторов определяется количеством точек крепления, а площадь виброизоляторов – площадью основания и при расчете приходится варьировать материалом и толщиной.

а б

Рис. 2.1.Резиновый виброизолятор: ребристый (а) и дырчатый (б).

Площадь резиновых элементов, исходя из условия прочности резины, определяется по формуле, м²,

(2.17)

где Q – нагрузка, приходящая на все резиновые виброизоляторы, H; [] – допустимое напряжение для материала резинового виброизолятора (для мягкой резины рекомендуется принимать равным 0.810⁵ H/м², для твёрдой – 410⁵ H/м²).

Определяется площадь одного резинового элемента, м²,

(2.18)

где n_p – число резиновых элементов.

Определяется рабочая высота резиновых виброизоляторов, м,

(2.19)

где E_g – динамический модуль упругости, Н/м² (табл. 2.3); K_ж – коэффициент жесткости резины, Н/м.

Таблица 2.3.

Характеристика резиновых материалов

Вид резины	Допустимые напряжения, , Н/м²	Динамический модуль упругости, Е_g, Н/м²
Губчатая	0,0310⁶	310⁶	100
Мягкая	0,0810⁶	510⁶	63
В виде ребристых плит или плит с отверстиями	(0,08…1) 10⁶	410⁶	50
Специальных сортов	(0,3…0,4) 10⁶	1010⁶	25
ИРП 1346	(0,2…0,3) 10⁶	3,910⁶	20

Высота квадратного резинового виброизолятора должна быть не менее четверти его ширины, B,

Определяется фактическая статическая осадка виброизолятора, м,

Определяется частота собственных колебаний по формуле (2.5), коэффициент передачи (КП) по формуле (2.1), значение f_впо формуле (2.2) и эффективность виброизоляции по формуле (2.16). Если эффективность при расчете получилась < 81%, то в расчете резиновых виброизоляторов проводятся следующие изменения:

выбирают тип резины с меньшим динамическим модулем упругости;
увеличивают массу машины путём присоединения к ней дополнительной массы;
переходят на другие виды виброизоляторов, например, пружинные или комбинированные.

Пример расчета пружинных виброизоляторов

Р ассчитать виброизоляцию двигателя внутреннего сгорания при испытании на стенде. Масса двигателя – 200 кг; максимальная частота вращения 4500 мин^-1; масса асинхронного электродвигателя с плитой – 400 кг; максимальная частота вращения – 4000 мин^-1 . Вид стенда с двигателем приведен на рис. 6.

Рис. 2.2. Стенд с двигателем внутреннего сгорания

1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – карданный вал; 3 – асинхронный трёхфазный электродвигатель; 4 – плита; 5 – комбинированные виброизоляторы.

Процесс испытания двигателя состоит из трёх этапов: холодной приработки двигателя путём вращения его электродвигателем, приработки двигателя на холостом ходу, приработки двигателя под нагрузкой и приёмки (табл.2.4).

Таблица 2.4.

Режимы приработки двигателя

Стадия приработки	Частота вращения мин^-1	Продолжительность, мин.
Холодная приработка	400 - 600	35
Горячая приработка на холостом ходу	1 000 - 1 500	85
Приработка двигателя под нагрузкой и приёмка его при работе на полной нагрузке с максимальной частотой вращения	4 000	120

Устройства, к которым относится данный вид двигателя, имеют широкий диапазон частот вынужденных колебаний. Для виброизоляции в этом случае целесообразно применять комбинированные резинометаллические виброизоляторы, способные эффективно снизить колебания в широком диапазоне частот.

Решение.