Защита от вибрации

Совокупность методов и средств для уменьшения вредного воздействия вибрации на человека, приборы и механизмы называются виброзащитой.

Средства защиты от вибрации подразделяются на коллективные и индивидуальные. Предпочтительными являются средства коллективной защиты.

Виброзащита осуществляется следующими основными методами:

- снижением виброактивности источника вибрации;

- применением вибродемпфирующих (вибропоглощающих) покрытий, приводящим к снижению интенсивности пространственной вибрации конструкции, за счет рассеяния энергии механических колебаний;

- виброизоляцией, когда между источником и защищаемым объектом размещается дополнительное устройство, так называемый виброизолятор. Различают виброизоляцию при силовом и кинематическом возбуждении;

- динамическим гашением вибрации, при котором к защищаемому объекту присоединяется дополнительная механическая система, изменяющая характер его колебаний. Средства реализации этого метода: динамические виброгасители и фундаменты (основания);

- активным гашением вибрации, когда для виброзащиты используется дополнительный источник вибрации, который в сравнении с основным источником генерирует колебания той же амплитуды, но противоположной фазы.

К средствам индивидуальной защиты относятся виброзащитные: подставки, сиденья, рукоятки, рукавицы, обувь. Снижение вибрации в источнике ее возникновения, посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил:

- большое значение имеет выбор рабочих режимов (тщательный подбор зубчатых передач, в шпиндельных узлах желательно применение подшипников скольжения, а не подшипников качения);

- изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций;

- уменьшение неровностей профиля пути самоходных и транспортных машин;

- повышение нивелирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин.

Отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы (исключение резонансных режимов работы, т.е. отстройка собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынуждающей силы (собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяют либо расчетным путем, либо экспериментально на специальных стендах) устраняются резонансные режимы двумя методами:

- изменение характеристик системы (массы и жесткости, жесткость системы изменяют путем введения в конструкцию ребер жесткости или изменением упругих характеристик системы);

- установление нового рабочего режима (осуществляется на стадии проектирования, так как при эксплуатации режимы определяются условиями технологического процесса).

Вибродемпфирование – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования. С этой целью, в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Механизмы демпфирования колебаний в упругих средах многообразны. Это вязкое (жидкостное) трение, механический гистерезис, пластическое течение, вызываемое текучестью материала, релаксация. В любой конструк-ции наблюдаются все указанные типы потерь, хотя доминирует обычно одни из них.

Используется несколько методов демпфирования конструкций:

- изготовление деталей из материалов, обладающих большим коэффициентом потерь: чугун, сплавы меди и марганца, некоторые виды пластмасс. Так сплавы меди имеют коэффициент потерь равный 0,2, а текстолит – 0,4;

- нанесение на конструкцию вибродемпфирующих покрытий (ВДП);

- использование вибродемпфирующих засыпок из сухого песка, чугун-ной дроби, а также жидкостных прослоек.

Динамическое гашение колебаний – присоединение к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта в точках присоединения системы. Динамическое гашение колебаний – присоединение к защищаемому объекту дополнительно колеблющейся массы, работающей в противофазе с основной возмущающей силой.

Чаще всего виброгашение осуществляют путем установки вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,2мм, для особо ответственных сооружений 0,005мм. Расчет фундаментов ведут по СНиП.

Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой m и жесткостью q, собственная частота которой f0 настроена на основную частоту f колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость Q. В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия:

, (трением пренебрегаем).

Недостатком динамического виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебаний. Незначительные изменения частоты вибраций агрегата резко снижают эффективность действия виброгасителя, так как выводят его из резонансного режима работы (устанавливают на турбогенераторах, силовых установках в судостроении, там, где агрегаты имеют постоянный по времени дискретный спектр вибраций, практически одной частоты).

В ударных виброгасителях осуществляется переход кинетической энергии относительно движения контактирующих элементов в энергию деформации с распространением напряжений из зоны контакта по взаимодействующим элементам. В результате энергия распределяется по объему соударяющихся элементов виброгасителя, вызывая их колебания и вместе с тем рассеяние энергии вследствие сил внутреннего и внешнего трения.

По типу ударные виброгасители подразделяются на:

- маятниковые (гашение колебаний 0,4-2Гц),

- пружинные (2-10Гц),

- плавающие (выше 10 Гц).

5. В иброизоляция осуществляется путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи (в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин), препятствующей передаче вибрации от машины - источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции, эта упругая связь может использоваться также для ослабления передачи от основания на человека.

Конструктивно виброизоляция выполняется либо в виде отдельных опор либо в виде слоя упругого материала, укладываемого между машиной и основанием обычно в двухзвенной схеме.

Виброизоляторы в общем случае включают в себя: упругий элемент, воспринимающий вес машины и снижающий передачу вибрации; демпфи-рующий элемент, снижающий амплитуду колебаний на резонансе; ограничи-тели перемещений, функционирующие при высоких уровнях возмущающих воздействий; элементы крепления виброизолятора к машине и основанию.

В качестве упругих элементов используют рессоры, пружины, резино-вые и резинометаллические элементы, пневматические баллоны (обычно регулируемые), прессованную стальную проволоку – металлорезину (МР).

Наиболее распространенным материалом, используемым для виброизо-ляторов, является резина. Широко используют резинометаллические свар-ные виброизоляторы, у которых упругий резиновый элемент привулканизи-рован к металлическим деталям.

Поиск по сайту: