4. Методика расчета виброизоляций рабочих мест

Цель расчета виброизоляции —определение числа виброизоляляторов и их геометрических характеристик, обеспечивающих снижение вибрации до допустимой величины.

Виброизолированное рабочее место, как правило, представляет собой массивную железобетонную плиту, установленную на виброизоляторы, опирающиеся на колеблющееся основание, рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема виброизоляции рабочего места: 1 —виброизолированная плита (рабочее место); 2 —виброизоляторы;3 —колеблющееся основание.

Исходными данными для расчета виброизоляции рабочего места являются виброскорость V, м/c на частоте колебаний f, Гц, масса опорной плиты Q_п, H, масса человека Q_ч, H.

В начале расчета независимо от выбранного типа виброизоляторов следует определить:

1. По ГОСТ 12.1.012-92 (табл.1) для заданной частоты вынужденных колебаний f, Гц, допустимую виброскорость рабочего места —V_доп, м/c .

2. Необходимый для данной системы виброизоляции коэффициент передачи 

 = V_доп / V .

3. Частоту собственных колебаний виброизолированного рабочего места,f, Гц

f₀ = f /( ) .

Далее расчет пружинных и резиновых виброизоляторов осуществляется по раздельным методикам.

4.1. Расчет пружинных виброизоляторов

Порядок расчета виброизоляции с использованием пружин следующий.

Последовательно определяются:

1. Статическая деформация пружинных виброизоляторов _ст, см

_ст = 0,25 /(f₀)².

2. Требуемая суммарная жесткость пружинных виброизоляторов

K_с = Q / _ст,,Н/м,

где Q —общий вес виброизолированного рабочего места;Q = Q_п+Q_ч,H

3. Выбираем количество устанавливаемых пружин — n. 

4. Жесткость одного виброизолятора K, H/м.

K = K_с / n.

5. Расчетная нагрузка на одну пружину P, H.

P = Q / n.

6. Диаметр проволоки для изготовления пружины d, см

d = 1.6   ,

где N —коэффициент, определяемый по графику, рис.2; c = D/d‑ отношение диаметра пружины к диаметру проволоки, принимается в пределах 4—10; [] —допускаемое напряжение на срез (для пружинной стали [] =(3—4,5)^.10⁸ H/cм.

Рис.2. График для определения коэффициента N

7. Число рабочих витков пружины i₁

где  —модуль упругости на сдвиг, для стали  = 810¹⁰ H/м².

8. Число нерабочих витков пружины i₂ 

i₂ = 1.5 при i<7 (на оба торца пружины) i₂ = 2,5 при i>7 

9. Полное число витков пружины i

i = i₁ + i₂ 

10. Высота ненагруженной пружины H₀, см

H₀ = i₁h₁ + ( i₂ + 0.5 )d,

где h₁ —шаг пружины, см, принимают h = ( 0.25...0.5 )D; D‑диаметр пружины, см; (D = Cd см ).

Для обеспечения устойчивости пружин, работающих на сжатие, необходимо, чтобы H₀ / D 1.5. В противном случае пружины будут неустойчивыми, и необходим их пересчет.

4.2. Расчет резиновых виброизоляторов

Для изготовления виброизоляторов выбираем марку резины и ее характеристики в соответствии с табл.2

Таблица 2.

Характеристика резин, используемых для виброизоляторов

Марка резины	Динамический модуль упругости 1105 ,Па	Марка Резины	Динамический модуль Упругости 1105 ,Па
2566	38	122	206
8508	126	9831	166
4326	226	3826	236
4068	166	2542	314
199	196	3311	250
56	72	2959	63

Порядок расчета резиновых виброизоляторов следующий.

1. Принимаем число виброизоляторов — n. 

2. Определяем площадь поперечного сечения всех виброизоляторов S_c, см² 

S_c = Q /,

где Q = ( Q_п + Q_ч ), H;  =(2‑ 4)10⁵ H/м²- расчетное статическое напряжение в упругом материале виброизолятора.

3. Площадь поперечного сечения одного виброизолятора S, см² 

S = S_c / n

4. Суммарная жесткость виброизоляторов K_c, H/см²

K_c = 4²f₀²Q / q,

где q = 981 см/c².

5. Расчетная высота виброизоляторов H_р, cм

H_p = EдS_C / K_c,

где E_д —динамический модуль упругости, Па, табл. 2.

6. Выбираем сечение виброизолятора —квадрат или окружность, исходя из его площади S. Тогда сторона квадрата сечения виброизолятора или его диаметр d, cм, определяется как

d = или d = 2

7. Полная высота виброизолятора Н, см

H = H_р + d / 8.

8. Резиновые виброизоляторы сохраняют устойчивость от опрокидывания в процессе эксплуатации при условии H<d< 1.5—2,5 H.

Если это условие не выполняется, необходимо провести перерасчет виброизоляторов.