Виброзащита машин и механизмов

 

 

Главная

Лекция 7. Виброзащита машин и механизмов.

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.

 

Способы виброзащиты

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 С2, между защищаемой массой и рамой машины или фундаментом – с жесткостью С1.

Как правило, <. Соотношения  и , С1 и С2 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.

 

Вопросы для самопроверки

- Расскажите о целях и методах виброзащиты машин и механизмов ?

- Проанализируйте силовое взаимодействие двух тел, к одному из которых приложена внешняя сила изменяющаяся по гармоническому закону ?

- Определите область эффективности виброизолятора ?

- Определите область эффективности динамического гасителя ?

- Как осуществляется настройка динамического гасителя ?


email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

 

Теоретическая механика   Сопротивление материалов

Прикладная механика  Детали машин  Строительная механика

 

 

 

 


Directrix.ru - рейтинг, каталог сайтов