Динамическое воздействие машины на фундамент и основные методы виброзащиты

ГЛАВА 7. Проектирование по динамическим критериям

Проектирование машин по динамическим критериям включает рассмотрение возможности их виброактивности путём балансировки роторов и статического уравновешивания механизмов, которое производится методом заменяющих масс, и виброзащиты основания. Возникающие при работе колебания увеличивают динамические нагрузки в деталях машин. Применение маховика позволяет снизить амплитуду крутильных колебаний в месте его установки, эффективным способом гашения колебаний в широком диапазое частот является применение динамических гасителей и демпферов.

Динамическое воздействие машины на фундамент и основные методы виброзащиты

Динамические критерии отражают изменение сил, действующих при движении механизма. Для расчёта усилий, передающихся машиной на фундамент, выделяют внешние и внутренние силы, под последними понимаются силы взаимодействия в кинематических парах и силы инерции звеньев. Поскольку сумма усилий в кинематических парах равна нулю, то их определени не требуется. Главный вектор сил инерции i – того звена приложен в центре масс звена

где m_i – масса звена; a_Si– ускорение центра масс.

Главный момент сил инерции равен

где J_iS– момент инерции звена относительно центра масс S; – угловое ускорение i – того звена.

В результате для звеньев, находящихся в динамическом равновесии под действием внешних сил и сил инерции можно записать

где – векторная сумма внешних сил, действующих на i - тое звено ; – сумма моментов пар и реальных сил; – момент главного вектора сил инерции; – сумма моментов внешних сил.

Суммарное усилие, передающееся машиной на фундамент равно

где – сумма сил тяжести звеньев машины, – сумм сил инерции звеньев. Таким образом, воздействие машины на фундамент можно разложить на две составляющие:

1. статистическую, определяемую силами тяжести и моментом внешних сил;

2.динамическую, связанную с силами инерции при движении звеньев.

Динамическое воздействие машины на основание вызывает вибрации, которые могут восприниматься другими машинами и человеком. Вредными последствиями вибрации могут быть:

· Увеличение динамических нагрузок на звенья и кинематические пары, вызывающие повышенный износ или усталостные поломки;

· Нарушение закона движения звеньев, устойчивости движения и протекания рабочего процесса машины;

· Повышенный шум, оказывающий непосредственное влияние на работоспособность и здоровье человека.

Суммарное воздействие машины на основание, т.е. главный вектор сил инерции всех подвижных звеньев механизма, равен:

,

где m_Σ – суммарная масса подвижных звеньев; a_s – ускорение центра масс механизма. Поэтому условие будет выполнено только при условии . Таким образом, при полном статическом уравновешивании механизма центр масс его должен быть неподвижным. Например, можно провести статическое уравновешивание, размещая на подвижных звеньях механизмов корректирующие массы, усилия которых действуют в противоположном направлении силам инерции звеньев. По этой причине их часто называют противовесами. Целью уравновешивания машины является снижение или полное исключение динамического воздействия машины на основание. При выбранной конструкции машины и способа управления можно снизить интенсивность колебаний ее следующими способами:

1. Снижение интенсивности источника колебаний в машине, (уменьшение виброактивности). С этой целью производят как балансировку отдельных деталей так и уравновешивание всего механизма. Применение пружинных разгружающих устройств в машине с целью перераспределения усилий в течение цикла и снижения амплитуды силового воздействия на главный вал машины;

2. Устранение резонансных явлений в машине, снижение частоты периодического движения по сравнению с собственными частотами, увеличение диссипации энергии колебаний в машине, демпфирование их.

3. Формирование дополнительных динамических воздействий с помощью динамических гасителей колебаний.

4. Виброизоляция машины от основания с помощью виброзащитного устройства, например, пневматическая подвеска в автомобиле.

Оценка эффективности виброзащитных устройств – демпферов, динамических гасителей и виброизоляторов принято производить на критериальной основе коэффициентом эффективности, представляющим отношение параметров колебаний (например, амплитуды) с виброзащитным устройством к значению этого параметра без виброзащиты. Для оценки воздействия эффективности виброизоляции основания часто применяют обратное отношение – коэффициент динамичности, представляющий собой отношение усилия, передаваемого на основание, к максимальному значению динамических усилий и т.п. Эти коэффициенты могут быть выбраны в качестве динамических критериев оптимизации при проектировании машин.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 254; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!