5.5.3. Отстройка от режима резонанса

Для ослабления вибраций существенное значение имеет наложение резонансных режимов работы, т.е. отстройка собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынуждающей силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют двумя путями: либо изменением характеристик системы (массы или частоты), либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынуждающей силы). Второй метод осуществляют на стадии проектирования, т. к. в условиях эксплуатации режимы работы определяются условиями технологического процесса.

5.5.4. Динамическое виброгашение

Виброгашение– это способ снижения вибрации путем введения в систему дополнительных реактивных сопротивлений.

Чаще всего динамическое виброгашение осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Массу фундамента выбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1 – 0,2 мм, а для особоответственных сооружений – 0,005 мм. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту.

В машиностроении наибольшее распространение получили динамические виброгасители (рис. 5.3), уменьшающие уровень вибрации за счет воздействия на объект защиты реакций виброгасителя. Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в каждый момент времени в нем возбуждаются колебания находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата.

Рис. 5.3. Динамический виброгаситель: q – жесткость гасителя; m – масса гасителя;

Q – жесткость агрегата; М – масса агрегата

При установке динамического виброгасителя должно быть обеспечено условие:

(5.9)

где собственная частота гасителя f₀настроена на основную частоту агрегатаf;q– жесткость гасителя;m– масса гасителя.

5.5.5. Вибродемпфирование

Вибродемпфирование– это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной системы в тепловую энергию.

Увеличение тепловых потерь в системе может производиться следующими путями:

1) использованием материалов с большим внутренним трением в качестве конструкционных;

2) нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение;

3) применением поверхностного трения.

Значение параметра η = mω/q– коэффициента потерь, характеризующего диссипативные силы в колебательной системе – для основных конструкционных материалов (чугунов и сталей) составляет 0,001 – 0,01.

Значительно большее внутреннее трение имеют сплавы на основе систем никеля: медь – никель, титан – никель, кобальт – никель. Коэффициент потерь этих сплавов составляет 0,02 – 0,1. С точки зрения вибраций наиболее предпочтительным является использование в качестве конструкционных материалов пластмасс, дерева, резины.

Когда применение полимерных материалов в качестве конструкционных не представляется возможным, для снижения вибраций используют вибропоглощающие покрытия. Действие покрытий основано на ослаблении вибраций путем перевода колебательной энергии в тепловую при деформации покрытий.

В зависимости от значения динамического модуля упругости (Е) покрытия подразделяются на жесткие (Е=10⁸– 10⁹Па) и мягкие (Е£10⁷Па). Действие покрытий первой группы проявляется на низких и средних частотах, второй – на высоких.

Покрытия из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола) и слоя фольги увеличивает жесткость покрытия. Коэффициент потерь составляет 0,15 – 0,4.

Мягкие покрытия – мягкие пластмассы, материалы типа резины (пеноэласт, технический винипор), пенопласт, поливинилхлоридные пластики. Коэффициент потерь этих покрытий – 0,05 – 0,5.

Если не представляется возможным обеспечить качественное соединение покрытий с обрабатываемой поверхностью или последняя имеет сложную конфигурацию, то используют мастичные покрытия. Наибольшее распространение получили мастики типа «Антивибрит» на основе эпоксидных смол. Коэффициент потерь мастик составляет 0,3 – 0,45. Используют мастики в машиностроении для снижения вибрации и шума вентиляционных систем, компрессоров, насосов, трубопроводов.

Хорошо поглощают колебания смазочные материалы.