Разработка оборудования для уплотнения балластной призмы (стр. 12 из 14)
1 – спинка сиденья; 2 – стойка; 3 – площадка виброизоляционная; 4 – вертикальные пружина (виброизоляторы)
Рисунок 5.2 – Подрессорсное сиденье
5.4 Расчёт параметров защиты от вибрации
За основной источник шума и вибрации в кабине оператора примем работу основных виброплит.
Исходные данные:
Мощность электродвигателей виброплиты, кВт55
Вынуждающая сила каждой виброплиты, кН250
Амплитуда колебаний виброплиты, мм6
Частота колебаний, Гц35
Масса машины, т93
Определить основные параметры пружинных амортизаторов виброизоляционной площадки.
При постановке задачи в исследуемую механическую систему выделили две подсистемы: источник возмущений и объект защиты, соединённые между собой связям. Силы, возникающие в связях Rи R’, вызывающие колебание объекта, называются динамическими (рисунок 5.2).
Связи, передающие объекту динамические возмущения частично, называются виброизоляционными, а сами устройства виброизоляторами (ВИ).
В расчёте приняты следующие условия:
- Источник возмущений и объект защиты считаются абсолютно твёрдыми телами, движущимся поступательно вдоль одной вертикальной оси Z;
- Приложенные к системе внешние силы FВ, а также внутренние Rи R’ считаются направленными вдоль той же оси Z (рисунок 5.3).
Рисунок 5.3 – Схема к расчету параметров защиты от вибрации
Определим виброскорость вынужденных колебаний V, м/с:
,(5.1)где f – частота возмущающей силы, Гц (f =35 Гц); AZ – амплитуда колебаний установки, м.
,(5.2)где
- возмущающая сила, Н ( =250кН); 
- масса амортизационных частей установки, кг ; 
- круговая частота, с-1 ( =2πf=219,8 c-1); 
- коэффициент перегрузки ( =1,3). 
,(5.3)где
- масса площадки, кг ( = 100кг); 
-масса оператора, кг ( =80 кг). 
; 
; 
.Параметры вибрации значительно превышают допустимое значение VДОП=0.35·10-2м/с, что требует создания виброзащитных устройств.
Допустимая амплитуда колебания основания виброзащитной площадки
[16].Коэффициент виброизоляции μ:
,(5.3) 
.Частота собственных колебаний площадки f0, Гц:
,(5.4) 
.Необходимая суммарная жёсткость виброзащитной системы:
,(5.5)где ω0 – круговая частота собственных колебаний виброизолированной установки, с-1.
;(5.6) 
; 
.Жёсткость одной пружины
’, Н/м: ’= / 
,(5.7)где – количество амортизаторов, шт.(N=4).
’= 
/ 
= 
.Статическая нагрузка на одну пружину 
, Н:
,(5.8)где
- ускорение свободного падения, м/с2. 
.Динамическая нагрузка
, Н: 
(5.9) 
.Расчётная нагрузка на пружину
, Н: 
,(5.10) 
.5.4.1 Расчёт цилиндрической пружины
Диаметр прутка
, м: 
,(5.11)где
- коэффициент, определённый по графику ( =1,2); - расчётная нагрузка на пружину, Н ( =463,7 Н); 
- индекс пружины ( =10) [10]; 
- допустимое касательное напряжение, Па ( =450Па) [17, стр. 4]. 
Принимаем
=5,6 мм.Тогда средний диаметр пружины
, мм: 
,(5.12) 
.Наружный диаметр
, мм: 
,(5.13) 
.Число рабочих витков пружины
: 
,(5.14)где
- модуль упругости при сдвиге, Па ( =80000 Па) [7.Т3]. 
.Число подрезанных витков
:Т.к.
, то = 
. 
,(5.15) 
.Высота ненагруженной пружины
, м: 
,(5.16)где
- шаг пружины, м.