6.2. Динамическое гашение колебаний

Динамическое гашение колебаний как метод борьбы с вибрацией заключается в присоединении к объекту виброзащиты дополнительных устройств, изменяющих характеристики колебательной системы. Возможны два принципа динамического гашения. Первый основан на перераспределении колебательной энергии от объекта к гасителю, второй – на увеличении рассеяния, диссипации энергии колебаний.

В первом случае для подавления моногармонических или узкополосных случайных колебаний используют инерционные динамические гасители, которыми изменяют упругоинерционные свойства системы.

В случае широкополосной вибрации более эффективны динамические гасители диссипативного типа, вводимые в колебательную систему в виде дополнительных демпфирующих элементов, называемых поглотителями вибрации. К ним относят массивные основания машин, изготовленные из чугуна, массивные фундаменты из железобетона, устанавливаемые под машины.

Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы колебания его подошвы не превышали (по виброперемещению) установленных для заданной частоты величин по табл. 63.

Таблица 63

Частота октавных полос гармонических колебаний	Амплитуда колебаний
	На постоянных рабочих местах	В производственных помещениях без виброактивных машин
2 4 8 16 31,5 63	1,4 0,25 0,063 0,0282 0,0141 0,0072	0,57 0,1 0,025 0,0112 0,0056 0,0028

Расчет фундамента проводится в следующей последовательности:

1. Определяется кинетический момент дебаланса М_К , H / м,

М_К = G_П.Ч × е/g, (6.13)

где G_П.Ч – вес подвижной части машины, Н;

е - эксцентриситет вращающейся массы, м;

g – ускорение свободного падения, м/с ² .

2. Определяется частота вынужденных колебаний f, Гц

f = n / 60, (6.14)

где n – частота вращения, об/мин.

3.Определяется круговая частота Ω вращения вала машины, с^-1

Ω = 2 × π × f . (6.15)

4. Определяется динамическая нагрузка N, H

N_Д = M_К × (Ω ² / g). (6.16)

5. Предполагается, что машина опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных (подрессоренных) частей системы статическую осадку λ_СТ = 0,05м. Определяется суммарная жесткость K_С всех аммортизаторов, Н/м

К_С = G_ПЧ / λ_СТ. (6.17)

6_. Определяется масса М_ПЧ, кг подвижных частей машины и собственная круговая частота Ω₀, с^-1 вертикальных колебаний подрессоренных частей

M_П.Ч = G_П.Ч /g, (6.18)

_________

Ω ₀ = Ö К_С / М_П.Ч. (6.19)

7. Определяется нормальная динамическая нагрузка N_Ф, передающаяся на фундамент

N_Ф = N_Д /{(W / W₀) ² – 1}. (6.20)

8. Исходя из опыта проектирования фундаментов для машин с динамическими нагрузками, конструктивно принимаются площадь фундамента F_ф, м², и высота h_ф, м, так, чтобы его вес примерно в 2 раза был больше общего веса машины. Масса фундамента определяется по формуле

М_ф = r × F_ф × h_ф, (6.21)

где r – плотность бетона равна (1,8 ¸ 2,5) ×10 ³ кг/м ³ .

9. Определяется коэффициент жесткости К_Z, Н/м естественного основания при выбранном грунте

К_Z = F_ф × C_Z ×10^-6 , (6.22)

где С_Z – коэффициент упругого равномерного сжатия, Н/см ³ определяется по табл.64 с учетом данных в табл. 65;

F_Ф – площадь фундамента, м ^2.

10. Определяется круговая частота собственных вертикальных колебаний фундамента

______

W_Ф = Ö К_z / М_ф . (6.23)

11. Определяется амплитуда перемещения фундамента под действием динамической силы

А_ф = N_ф /{К_Z × (W / W_ф )²– 1}. (6.24)

12. Сравнить полученную амплитуду колебаний фундамента при расчетной частоте вынужденных колебаний с допускаемой амплитудой. Если

А_ф < А_ДОП, то фундамент подобран правильно.

Исходные данные для расчета виброгашения приведены в табл. 62. Тип грунта студент выбирает самостоятельно.

Таблица 64

Нормативное давление на основание условного фундамента R, 1*10 5 Па	Коэффициент упругого равномерного сжатия Сz, Н/см 3
1 2 3 4 5	20 40 50 60 70

Таблица 65

Тип грунта	R, 1×105 Па
Пески независимо от влажности: крупные; средней крупности	3,5 ¸ 4,5 2,5 ¸3,5
Пески мелкие: маловлажные; насыщенные водой.	2,0 ¸ 3,0 1,5 ¸ 2,5
Пески пылеватые: маловлажные; очень влажные; насыщенные водой.	2,0 ¸ 2,5 1,5 ¸ 2,0 1,5 ¸ 2,0
Супеси при коэффициенте пористости КПОР: 0,5 0,7	3,0 2,0
Суглинки при коэффициенте пористости КПОР: 0,5 0,7 1,0	2,5 ¸ 3,0 1,8 ¸ 2,5 1,0 – 2,0