Методы защиты от потоков энергии

Устройства для защиты от потоков энергии

При решении задач защиты от потоков энергии выделяют источник, приемник и защитное устройство, которое уменьшает до допустимых уровни потоков энргии от источника к приемнику.

В общем случае защитное устройство обладает способностями

· отражать(коэффициент поглощения)

· поглощать(коэффициент отражения)

· быть прозрачным по отношению к потоку энергии (коэффициент передачи)

· Методы защиты изоляцией (используют тогда, когда источник и приемник энергии (объект защиты) располагаются с разных сторон от защитного устройства). В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды междуисточником и приемником.

1. метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии защитным устройством

2. метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности защитного устройства.

Методы изоляции при расположении источника И и приемника ОЗ с разных сторон от ЗУ: а – энергия поглощается, б – энергия отражается

· Методы защиты поглощением (основа: увеличения потока энергии, прошедшего в защитное устройство).

1. поглощение энергии самим защитным устройством

2. поглощение энергии в связи с большой прозрачностью защитного устройства.

Методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока энергии. При этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от защитного устройства.

Методы поглощения при расположении источника И и приемника ОЗ с одной стороны от ЗУ: а – энергия поглощается, б – энергия пропускается

В большинстве случаев качественная оценка степени реализации целей защиты может осуществляться двумя способами:

1) определяют коэффициент защиты kw в виде отношения:

Эффективность защиты (дБ)

e =10lg k_w. (11.55)

Виброизоляция. Между источником вибрации и ее приемником, являющимся одновременно объектом защиты, устанавливают упругодемпфирующее устройство — виброизолятор — с малым коэффициентом передачи (рис. 11.47, а). Схематично система «источник вибраций — защитное устройство — приемник» показана на рис. 11.47, б.

Цель защиты обычно заключается в уменьшении передаваемого смещения. Степень реализации этой цели характеризуют динамическим коэффициентом защиты kх, равным отношению амплитуды смещения источника к амплитуде смещения приемника. Можно показать, что kх = z/zr. k_F называют силовым коэффициентом защиты

В общем случае энергетический коэффициент защиты можно выразить в виде k_w = k_Fk_X. По формуле (11.55) эффективность виброизоляции e =10 lg k_w

В качестве виброизоляторов используют упругие материалы и прежде всего металлические пружины, резину, пробку, войлок. Выбор того или иного материала обычно определяется величиной требуемого статического прогиба и условиями, в которых виброизолятор будет работать (например, температурой, химической агрессивностью рабочей среды и т. д.).

Резина имеет малую плотность, хорошо крепится к деталям, ей легко придать любую форму и она обычно используется для виброизоляции машин малой и средней массы (ДВС, электродвигателей и др.). В виброизоляторах резина работает на сдвиг и (или) сжатие. Жесткость резиновой подушки, работающей на сжатие, зависит от ее размеров и конструктивных особенностей, направленных на предотвращение распучивания резины в стороны при действии нагрузки.

Металлические пружины применяют обычно тогда, когда требуется большой статический прогиб или когда рабочие условия (например, температура, агрессивность среды) делают невозможным применение резины. Конструктивно пружинные виброизоляторы можно выполнить для работы практически на любой частоте. Однако металлические пружины имеют тот недостаток, что, будучи спроектированы на низкую частоту (например, 15 Гц для ДВС), они пропускают более высокие частоты.

Динамическое виброгашение. Защита от вибраций методами поглощения, основанная на общих принципах, изложенных ранее, осуществляется в виде динамического гашения и вибропоглощения.

При динамическом гашении виброэнергия поглощается ЗУ. Это устройство, отбирающее виброэнергию от источника — объекта защиты — на себя, называют инерционным динамическим виброгасителем. Его применяют для подавления моногармонических узкополосных колебаний. Инерционный динамический виброгасителей простейшего типа выполняют в виде твердого тела, упруго присоединяемого к объекту защиты в точке, колебания которой требуется погасить. Защитное устройство, увеличивающее рассеяние энергии в результате повышения диссипативных свойств системы, называют поглотителем вибраций.

Вибропоглощение — метод снижения вибраций путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих виброэнергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция, и в местах сочленения ее элементов (заклепочных, резьбовых, прессовых и др.).

Количество рассеянной энергии принято характеризовать коэффициентом потерь η. Если же η = 0, то механическая энергия не переходит в тепловую: энергия, передаваемая системе от источника в течение одного полупериода, возвращается к источнику за время второго полупериода.

Механические конструкции из небольшого числа разнородных деталей относительно большой толщины (например, корпус судна) имеют коэффициент η ≈ 3 · 10^-3 при f < 500 Гц и η ≈ 10^-3 при f > 1000 Гц; металлические конструкции из относительно большого числа разнородных толстостенных деталей (например, двигатель) или малого числа тонкостенных деталей (например, корпус автомобиля) имеют коэффициент η ≈ 10^-2, металлические конструкции из относительно большого числа разнородных деталей малой толщины (небольшие сложные агрегаты) имеют η ≈ 5 · 10^-2 при f < 500 Гц и η ≈ 5 · 10^-2 при f > 1000 Гц.

В настоящее время вибропоглощение осуществляется преимущественно путем применения конструкционных материалов с повышенным значением коэффициента потерь и вибропоглощающих покрытий.

Перспективным в вибропоглощении является нанесение на колеблющиеся поверхности элементов конструкции высокоэффективных вибропоглощающих материалов. Они могут изготовляться на основе меди, свинца, олова, битумов и других материалов. Большое распространение получила многокомпонентная система на основе полимера, способного рассеивать механическую энергию в большом количестве при основных деформациях: растяжении, изгибе, сдвиге. Из других компонентов полимерной системы главными являются пластификаторы и наполнители. Пластификаторы (низкомолекулярные труднолетучие вещества, например сложные эфиры, некоторые парафины и масла) придают полимеру требуемое сочетание свойств эластичности и пластичности. Наполнители (сажа, графит слюда и др.) сообщают материалу необходимые эксплуатационные свойства; они могут, например, повысить его прочность, облегчить обработку, снизить стоимость и т. д. Вибропоглощающий материал выпускается промышленностью в отвержденном в виде листов и мастичном состояниях.

Эффективность вибропоглощения

где L _η- и L _η+ — уровни рассеиваемой энергии до и после осуществления вибропоглощающих мероприятий.

Дата добавления: 2014-01-06