2.4.5. Захист від вібрації

Основними напрямками забезпечення вібробезпечних умов праці є: зменшення вібрації в джерелі виникнення шляхом зниження або ліквідації діючих змінних сил; відбудування від режиму резонансу шляхом раціонального вибору приведеної маси або жорсткості системи; вібродемпферування – збільшення втрат енергії на тертя при коливаннях поблизу режимів резонансу; динамічне гасіння коливань; віброізоляція (рис. 5–8).

Збільшення втрат енергії вібрації може бути досягнуте шляхом:

використання в конструкції машин матеріалів з великим внутрішнім тертям («хайдаметов» - сплавів на основі Cu-Ni, Ni-Ti, Ni-Co, твердої гуми, дельта-деревини, капрону, такстолита тощо);

нанесення на вібруючі елементи устаткування шарів пружно-в’язких матеріалів, що мають великі енергетичні втрати на внутрішнє тертя, м'яких пластмас, пінопласту, мастик, мастильних речовин;

використання поверхневого тертя (наприклад, при коливаннях вигину двох скріплених, щільно прилягаючих пластин);

переведення механічної енергії коливань в енергію струмів Фуко або електромагнітного поля.

Рис. 5 - Схема установки агрегатів на основі, яка гасить вібрацію:

а – на фундаменті і ґрунті, б – на перекритті

Рис. 6 - Схема з'єднання ділянок трубопроводу за допомогою еластичної вставки: 1 – ділянки трубопроводу, 2 – еластична вставка,

3 – фіксуючий хомут

а б

Рис. 7 - Схематичне зображення конструкції пружинних амортизаторів:

а – амортизатор з одною пружиною,

б – двохпружинний амортизатор з гумовими прокладками

Рис. 8 - Схематичне зображення гумових прокладок:

а – ребриста, б – дірчаста

Одним з найпоширеніших інженерних методів захисту від вібрацій є віброізоляція.

Розрахунок віброізоляторів зводиться до визначення їх геометричних параметрів: висоти, площі і числа прокладок, діаметра і числа витків пружини.

Порядок розрахунку гумових віброізоляторів може бути прийнятий наступний.

1. Визначають необхідну ефективність віброізоляції відповідно до приведених нижче рекомендацій:

відцентрові компресори 98%,

поршневі компресори 85...95%,

відцентрові насоси 95%,

автономні кондиціонери 90%,

відцентрові вентилятори 70...95%

2. Розраховують частоту (Гц) змушеної сили:

f = n,

де n – частота обертання вала відцентрової машини або електродвигуна, с^-1 (із двох змушуючих частот у розрахунок приймається нижча).

3. Визначають допустимі частоти f_oz власних вертикальних коливань віброізольованої установки.

При відносинах частот f/f_oz , рівних 2,5, 3, 4, 5, ефективність віброізоляції складає, відповідно, 81, 87,5, 93 і 96%.

Умовою доброї роботи віброізоляторів є

.

Для вентиляторів з частотою обертання вала n=5,83...8,33с^-1 рекомен-дується співвідношення частот:

.

4. Визначають параметри гумових амортизаторів:

величина статичного осідання віброізоляторів

,

площа поперечного переріза всіх віброізоляторів

, м² ,

де Р – вага агрегату зі станиною, Н;

 – статична напруга в гумі (для гуми з твердістю по Шору до 40 =0,098…0,29МПа, для гуми з більшою твердістю =0,29...0,49МПа);

робоча висота Н_р кожного віброізолятора

,

де Е_д – динамічний модуль пружності гуми (Е_д=7,85...9,81МПа);

поперечний розмір В кожного гумового стовпчика (діаметр або сторона квадрата) вибирається з умови

Н_р  В  1,5 Н_р ;

загальне число гумових стовпчиків

,

де S₁ – площа поперечного переріза одного стовпчика (циліндричного - , призматичного - );

повна висота кожного віброізолятора

Н = Н_р +1/8 В;

співвідношення жерсткостей віброізоляторів у поперечному і подовжньому напрямках

.

Порядок розрахунку пружинних віброізоляторів приймається наступний.

1. За конструктивними умовами визначають потрібну кількість пружинних опор. Потім розраховують зусилля Р_в у кожній пружині, зумовлене вагою агрегату.

2. Попередньо задаються значенням індексу пружини

С= D/d ,

де D – середній діаметр пружини (м), d – діаметр дроту (м), з якої виготовлена пружина. При розрахунках приймають С = 8...12

3. Визначають коефіцієнт форми пружини

.

4. З габаритних умов попередньо задаються величинами середнього діаметра D пружини і статичного осідання її  (=0,01...0,005м).

5. Задаючись допустимим значенням напруги на зріз _д – _д=0,39…0,59ГПа, визначають діаметр дроту:

, м.

Знайдене значення діаметра дроту округляють до найближчого більшого значення за сортаментом для прийнятого виду дроту (пружинна сталь).

6. Перевіряють правильність попередньої оцінки індексу пружини.

7. Визначають необхідну кількість робочих витків для одержання заданого осідання пружини

,

де G – модуль пружності при зсуві.

Для пружинних сталей у середньому G=78,5 ГПа.

Отримане число витків округляють до цілого числа або до числа, кратного 0,5.

8. Визначають довжину пружини в стиснутому стані за формулою

L_сж = t_сж (і – 2) +d (i₀ +1) ,

де i₀ – число опорних витків, i₀ = 2...3;

t_сж – крок робочих витків пружини в стиснутому стані:

t_сж = d + S,

S – мінімальний зазор між робочими витками:

S = (0,3...1,0)d

9.Визначають довжину пружини у вільному стані:

L = L_сж +  .

10. Вибирають тип пружини за таблицями, наприклад 11-17 з роботи: Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.З. – М.: Машиностроение, 1977.

Технічні характеристики і норми вібрації наведено в ДСН 3.3.6.039-99, ГОСТ 12.1.012-90.