4 Застосування амортизаторів для захисту еа

4.1 Види систем амортизації

Відрізняють статично визначувані і невизначувані системи. До статично визначуваних відносять системи, складені з трьох амортизаторів, точки кріплення яких розміщені не на прямій лінії. Кращім є розміщення по колу під кутами 120°. Центр кола повинен співпадати з проекцією центра ваги блока на горизонтальному площину. У цьому випадку реакція амортизаторів однозначно визначається з трьох рівнянь статиці.

До статично невизначуваних відносяться системи навантаження, в яких кількість амортизаторів перевищує три. В таких випадках на реакцію амортизаторів накладаються N-3 додаткових умов, де N - кількість амортизаторів. Розміщення точок кріплення при цьому задане. Реакція амортизаторів і їх деформації статично невизначуваних системах залежать від жорсткості амортизаторів і умов їх монтажу.

По значенню частоти власних коливань амортизатори розподіляються на низькочастотні, середньо частотні, високочастотні. Частоти власних коливань номінально навантаженого амортизатора уподовж осі не повинні перевищувати: для низькочастотних 3...4Гц, для середньо частотних 8...10Гц, для високочастотні 20...25Гц.

Діапазон частот збуджуючих впливів, у якому амортизатори спроможні віброізолювати апаратуру, складає: для низькочастотних 5...600Гц, для середньо частотних 15...600 Гц, для високочастотних 35...2000Гц.

Реальні віброізолюючі системи спроможні послаблювати тільки дуже короткі і різкі удари (з прискоренням 50…100g і тривалістю 1 мс) або тривалі, але слабі (5... 10g тривалістю 10 мс). Складно вибрати амортизатори, які б захищали одночасно від вібрацій і ударів. Це обумовлено тим, що при обмеженому ході амортизатора з малою жорсткістю (з низькою власною частотою коливань) сильний удар може довести його до упору. Ще більше перешкоджає роботі амортизаторів одночасна дія вібрацій, ударів і лінійних прискорень. Так, лінійне прискорення після досягнення усталеного значення призводять до додаткової деформації амортизаторів і може довести їх до упору. У такому випадку віброізолюючі властивості системи амортизаторів зникають і ЕА сприймає зовнішні ударні і вібраційні впливи без захисту з боку амортизаторів.

4.2 Статистичний розрахунок систем амортизації

Крім розрахунку власних частот необхідно проводити статичний розрахунок системи амортизацій, у результаті якого визначаються навантаження, які діють на кожний амортизатор, і його статичний прогін.

Щоб провести статичний розрахунок системи амортизації блока ЕА у разі дії вертикальних гармонійних вібрацій, потрібні такі початкові данні:

Р - вага блока, Н:

- координати центру ваги блока, м;

N - кількість амортизаторів;

- частота збуджуючої вібрації, Гц;

- власна частота коливань блока, Гц;

- коефіцієнт динамічності при заданої частоті вібрації ;

- допустима амплітуда вібрації блока, м;

- максимальне прискорення при вібрацій, .

У разі правильно підібраних амортизаторів амплітуда вібрації мало залежить від жорсткості k амортизаторів. Ця умова виконується, коли:

де т - маса амортизованого блока, кг.

Максимальне значення амплітуди коливань блока можна знайти по

формулі:

Значення повинно бути менше допустимої амплітуди . Якщо ця умова не виконується, слід збільшувати , тобто проміжку між блоками, або масу амортизованого блока. Потрібна вага Р блока, яка відповідає , визначається по формулі.

де - амплітуда сил збуджуючої вібрації.

Коефіцієнт динамічності при малому демпфіруванні

(4.2.1)

де - амплітуда збуджуючої вібрації.

У цьому випадку блок розглядається як тверде тіло, тобто резонансні частоти усіх елементів блока значно більше власної частоти системи блок-амортизатори. Чисельно ефективність системи амортизування визначається коефіцієнтом ефективності

(4.2.2)

Резонансні частоти елементів блока не збуджуються, коли 95%. Власні частоти елементів блока повинні відповідати умовам:

Власна частота системи амортизування визначається за формулою:

(4.2.3)

В однонаправлених системах статичне навантаження і реакція амортизаторів складають систему паралельних сил. Приклад такої системи показан на рисунок 4.2.1.

у

-хх

-у

Рисунок 4.2.1-Система з трьома опорними амортизаторами.

Статичне навантаження, рівне вазі блока, направлено паралельно осі Z.

З прийнятих умов сума сил (реакції амортизаторів) дорівнює статистичному навантаженню на Р (вазі амортизуємого блока). В умовах рівноваги суми моментів сил - реакцій відносно осей X і Z дорівнюють нулю:

(4.2.4)

де - реакція і-того амортизатора на навантаження;

- координати і-того амортизатора в горизонтальній площині.

У разі статично визначуваної системи (Рисунок 4.2.1) з трьома опорними амортизаторами, розміщеними у точках 1(), 2(), 3(), реакцію амортизаторів Р; на статичне навантаження Р знайдемо з такої системи рівнянь:

(4.2.5)

Розв'язуючи цю систему відносно невідомих одержуємо:

де - визначник третього порідку системи рівнянь. У даному випадку він дорівнює:

Координати точок кріплення амортизаторів задаються таким чином, щоб проекції точок на площину не лежали на одній прямій. У такому випадку.

У статично визначуваної системи реакції амортизаторів не залежать від їх пружних властивостей.

Жорсткість амортизаторів визначається по формулі

Розрахункова жорсткість кожного амортизатора:

(4.2.6)

де N - число амортизаторів. Потрібна статична деформація амортизаторів:

(4.2.7)

У разі статично не визначуваних систем на реакції амортизаторів накладаються додаткові умови, у відповідності до яких виходять різні варіанти амортизації, які відрізняються типорозмірами, розміщенням, величинами реакцій і деформацій амортизаторів. Число додаткових умов у загальному випадку складає:

де N - кількість амортизаторів.

При накладенні додаткових умов усі реакції амортизаторів повинні бути позитивними, як одну з додаткових умов вибирають таку:

(4.2.8)

де - відцентровий момент і - ої реакції відносно площини.

У будь-яких випадках можна довільно задати N-3 реакції і знайти три інші з рівнянь статики. Якщо усі значення виходять позитивними, то вибрана схема амортизації правильна. Зокрема, при чотирьох амортизаторах замість умови (4.2.8) можна задавати одну з реакцій. Після знаходження реакцій з системи рівнянь (4.2.5) і додаткових умов подальший розрахунок, вибір амортизаторів і вирівнювання блока під час монтажу проводяться так само, як і у статично визначуваних системах.

Тип амортизаторів визначається по значеннях іст.