Способы виброзащиты

Лекция 7. Виброзащита машин и механизмов.

Главная

Вопросы для самопроверки

- Что в механических системах называется вибрациями?

- Какую виброактивность механизма или машины называют внешней, а какую - внутренней?

- Какая механическая система или звено считаются неуравновешенными?

- Изложите основные положения метода замещающих масс?

- Как осуществить полное статическое уравновешивание кривошипно-ползунного механизма?

- Как осуществить статическое уравновешивание вертикальной составляющей сил инерции в кривошипно-ползунном механизме?

- Какие звенья механизмов называются роторами?

- Что понимают под динамической балансировкой ротора?

- Перечислите виды неуравновешенности роторов?

- Как проводится статическое уравновешивание ротора при проектировании?

- Как проводится динамическая уравновешивание ротора при проектировании?

Как отмечалось ранее, при движении механической системы под действием внешних сил в ней возникают механические колебания или вибрации. Эти вибрации оказывают влияние на функционирование механизма и часто ухудшают его эксплуатационные характеристики: снижают точность, уменьшают КПД и долговечность машины, увеличивают нагрев деталей, снижают их прочность, оказывают вредное воздействие на человека-оператора. Если не удается уравновесить и сбалансировать отдельные звенья и механизм в целом, то для снижения влияния вибраций используют различные методы борьбы с вибрацией. С одной стороны при проектировании машины принимают меры для снижения ее виброактивности (уравновешивание и балансировка механизмов), с другой - предусматриваются средства защиты как машины от вибраций, исходящих от других машин (для рассматриваемой машины от среды), так среды и операторов от вибраций данной машины.

Основными способами снижения вибрации механизма являются применения:

– демпферов – устройств, предназначенных для увеличения сил сопротивлению колебаниям, зависящих от амплитуд и скорости колебаний; однако этот способ не всегда эффективен и не приводит к желаемым результатам;

– виброзащитных систем, гасящих динамические воздействия на машину путем воздействия дополнительными динамическими нагрузками.

В соответствии с этим существуют два основных способа виброзащиты: виброгашение и виброизоляция.

Виброгашение достигается тем, что к машине присоединяются дополнительные колебательные системы – динамические виброгасители (рис. 7.1).

В общем виде динамический виброгаситель состоит из виброзащищаемого объекта 1, обладающего массой и принудительно колеблющейся массы 2 величиной , соединенных упругими связями (пружинами): между собой – с жесткостью С ₂, между защищаемой массой и рамой машины или фундаментом – с жесткостью С ₁.

Как правило, <. Соотношения и , С ₁ и С ₂ подбираются такими, чтобы собственная частота колебаний виброгасителя была равна частоте вынуждающей внешней силы , где р – частота. При этом виброгаситель должен быть настроен на частоту вынуждающей внешней силы.

Закон гармонических колебаний имеет вид . При этом период колебания , частота колебаний , где – начальная фаза; – круговая частота.

Рис.7.1. Принципиальная схема динамического виброгасителя

Пусть на тело массой m, колеблющееся по гармоническому закону, действуют две силы:

– восстанавливающая со стороны пружины ;

– возмущающая (например, сила инерции) ,

или .

Так как система находится в равновесии, то , или

, (1)

где круговая (угловая) частота свободных гармонических колебаний системы

При действии на массу внешней возникающей силы, описываемой законом , уравнение (1) будет иметь вид

.

Уравнение движения двухмассовой системы (при возмущающей силе, действующей на массу и равной ) имеет вид

,

где и – координаты, отсчитываемые от положения статического равновесия; и – коэффициенты жесткости пружины.

Для виброгашения массы используют явление антирезонанса, заставляя колебаться в противофазе к защищаемой массе. Для этого определяют величины и из условия .

Недостатком способа является то, что виброгаситель действует только при неизменной частоте колебаний защищаемого объекта. Изменение его частоты резко увеличивает вибрацию и требует новой настройки виброгасителя.

Чувствительность виброгасителя к изменению частоты защищаемого объекта будет не так велика, если виброизоляторы обладают значительным трением путем введения в систему демпферов (амортизаторов).

Виброизолятор состоит из упругого элемента и амортизатора (рис.7.2).

Рис. 7.2. Принципиальная схема виброизолятора

Виброизолятор имеет коэффициент демпфирования .

Уравнение движения колеблющейся системы имеет вид

, (2)

где Q – обобщенная реакция амортизатора.

Решая уравнение (2) движения системы, находят величину Q, а по ней подбирают амортизатор с нужной характеристикой.

Дата добавления: 2014-01-05