Проектирование комбинированных виброизоляторов из стальных пружин и резиновых прокладок под вертикальный компрессор

                        Введение.

К наиболее опасным воздействиям современной техники можно отнести вибрацию. Вибрация не только снижает надежность работы узлов и деталей машин, но и оказывает вредное воздействие на работоспособность и здоровье людей. Защита человека (оператора) от вредного воздействия вибрации- актуальная инженерная задача современности.

     При постановке задач виброзащиты в исследуемой механической системе обычно выделяют две подсистемы: источник возмущения и объект защиты, соединения между собой связями,

     Связи в зависимости от своих физико-механических свойств могут передавать силы от источника возмущения объекту полностью или частично. Связи, передающие объекту динамические воздействия частично, принято называть виброизоляционными, а сами устройства виброизоляторами.    

Задача 2.7

Запроектировать комбинированные виброизоляторы из стальных пружин и резиновых прокладок под вертикальный компрессор.

Исходные данные:

      -    частота вращения вала, 280об/мин;

-  амплитуда колебания компрессора, 11.5 мм;

-  масса компрессора, 5000 кг;

-  допустимое давление на основание формулы=0.25 мПа;

-  резиновые прокладки принять – квадратными толщиной 50 мм;

-  динамический модуль упругости Е_д =20 мПа;

-  допустимое напряжение  мПа;

-  диаметр пружины d=19 мм;

-  высота пружины в свободном состоянии H_о= 0.3 м;

-  средний диаметр пружины D= 110 мм;

-  число рабочих витков i₁=6.5;

-  максимальная рабочая нагрузка на пружину 14650 Н;

-  жесткость пружины Ж_п=1.53 Н/м ;

-  масса фундамента кг;

-  опорная площадь  м² .

Расчет.

1. Определим параметр вибрации:

где : n – частота вращения ротора двигателя;

2. Определим вибро- скорость вынужденных колебаний:

Допустимое по ГОСТ 12.1.012-78 виброскорость V_доп для среднегеометрической частоты 4.66 Гц составляет :

V_доп=0.4  м/с

Параметр вибрации значительно превышает допустимое значение что требует создание виброзащитных устрйств.

Допустимая амплитуда колебания основания виброзащитной площадки по СН-245-71

3. Определим коэффициент передачи :

где : А_z- амплитуда колебания основания для данной частоты

4. Определим  частоту собственных колебаний площадки :

5. Определим расчетную жесткость всех пружин :

где : Ж_п- жесткость одной пружины Н/м;

          N – количество пружин.

6. Определим статическую нагрузку на одну пружину:

где : м_од – масса амортизационных частей установки.

7. Определим динамическую нагрузку:

8. Определим число всех витков пружины:

где :  – число рабочих витков пружины;

         1.5 – принимаем из условия  < 7;

 витков

9. Рассчитаем  коэффициент устойчивости свободно установленной пружины сжатия:

где : Н_о – высота нагруженной пружины Н_о=0.3 м;

          D -  средний диаметр пружины

Отсюда следует , что данная пружина является устойчивой.

10.     Рассчитаем площадь поперечного сечения всех резиновых прокладок:

где : - допустимое статическое напряжение в резине, Па.

11.    Найдем полную длину резиновых прокладок:

где : Н_р – рабочая высота виброизолятора Н_р=0.05 м;

          В – коэффициент учитывающий профиль резиновых прокладок. Для квадратных В = а, а – сторона квадрата – 0.5 м;

12.    Определим площадь поперечного сечения одного виброизолятора:

где : N_р – количество виброизоляторов, выбираемая по конструктивным соображениям и условиям прочности. Количество  виброизоляторов должно отвечать следующим условиям :

13.    Определим массу, приходящуюся на одну прокладку:

14.     Определим статический прогиб:

где : Е_ст – статический модуль упругости резины, Па;

Вывод : запроектирован виброизолятор из стальных и резиновых прокладок. Параметр вибрации значительно превышает допустимые значения что потребовало создание виброзащитных устройств. Расчет показал что виброзащитные устройства соответствует норме. При массе 5000 кг с частотой вращения вала 280 об/мин  коэффициент устойчивости больше минимального и размеры резиновых прокладок соответствуют данным нагрузкам.

Задача 2.12

Рассчитать основные параметры пружинных виброизоляторов воздуходувки, установленной на металлическом перекрытии, защищающих операторов от вредных воздействий вибрации. Возбуждение гармоническое.