Определение уровня шума и вибрации в производственных помещения (стр. 13 из 14)
Цель работы – определение числа виброизоляторов и их геометрических характеристик, обеспечивающих значения коэффициента передачи, при котором вибрация рабочего места оператора снижается до допустимой величины. Наибольшее распространение в настоящее время получили пружинные и резиновые амортизаторы.
Расчет пружинного амортизатора
Пружинные амортизаторы целесообразно использовать для виброизоляции при сравнительно низкой частоте менее 33Гц и значительной амплитуде колебаний системы, а также при наличии высоких температур, масел, паров щелочей и кислот. В качестве пружинных амортизаторов чаще всего применяются стальные витые пружины, изготовляемые из прутка круглого сечения.
Исходные данные при проектировании виброизоляции рабочего места в случае гармонических вибрации основания: частота f колебаний, на которой проводятся испытания; амплитуда смещения Аосн вынужденных колебаний виброизолируемой плиты основания; нормативные значения амплитуды смещения основания Анорм в соответствии с ГОСТ 12.1.012-78; габариты плиты а*в ; массы опорной плиты М, оператора m, оборудования mоб. (Масса оборудования принимается во внимание в том случае, когда она располагается но опорной плите рабочего места).
При расчете используется соотношение:
(1)где f0 – собственная частота виброизолируемого рабочего места, включая оператор, опорную плиту и виброизоляторы.
Расчет виброизоляции рабочего места в случае вертикальных вибраций, которые чаще всего наиболее выражены, ведется в такой последовательности.
1. Находим допустимое значение амплитуды колебательной скорости рабочего места по таблице 1
| Частота,Гц | 1,4 | 1,6 | 2 | 2,5 | 2,8 | 3,2 | 4,0 | 5,0 | 5,6 |
| Амплитуда перемещения | 3,11 | 2,22 | 1,28 | 0,73 | 0,61 | 0,44 | 0,28 | 0,16 | 0,13 |
| Частота,Гц | 6,3 | 8,0 | 10 | 11,2 | 12,5 | 16 | 20 | 22,4 | 25 |
| Амплитуда перемещения | 0,09 | 0,056 | 0,045 | 0,041 | 0,036 | 0,026 | 0,0225 | 0,02 | 0,018 |
| Частота,Гц | 31,5 | 40 | 45 | 50 | 63 | 80 | 90 | ||
| Амплитуда перемещения | 0,014 | 0,013 | 0,002 | 0,009 | 0,0072 | 0,0056 | 0,005 |
2. По формуле 1 определяем потребное значение коэффициента передачи виброизоляции.
3. Находим потребное значение собственной частоты виброизолированного рабочего места
(2)4. По найденному значению f0 находим потребную статическую осадку
(3)5. Рассчитываем (или задаем) массу опорной плиты М, которая должна в 2-3 раза превышать массу оператора и оборудования, располагаемого на плите.
6. При заданных габаритах опорной плиты определяет толщину опорной плиты
(4)где ρ – плотность материала плиты.
7. Вычисляем суммарную жесткость виброизолятора qz в вертикальном направлении
(5)где МΣ=М+т+тоб
8. Определяем вертикальную жесткость qzодного виброизолятора
(6)где N- число виброизоляторов (выбираем исходя из требований обеспечения устойчивости опорной плиты).
9. Находим расчетную нагрузку на одну пружину с учетом возможности неравномерного распределения нагрузки на пружины при перемещении оператора
(7)где n – минимальное число пружин, воспринимающих вес оператора при работе.
10. Определяем геометрические размеры пружинных виброизоляторов:
а) диаметр прутка пружины
(8), где С=D/d принимаем равным от 4 до 10, D – диаметр пружины, [t]- допускаемое напряжение сдвига при кручении, Н/м2 (табл. 1); К – коэффициент деформации пружины (определяется по рис.1);б) диаметр пружины D= сd (9);
в) число рабочих витков
(10), G=7.85*1010 Н/м2 – модуль сдвига для стали (определяется по таблице 1);г) полное число витков пружины
iΣ=i1+i2 (11)
где нерабочее число витков пружины i2 =1,5 при i1 меньше 7 и i2 = 2 при i1≥ 7;
д) шаг витка h=0,25 Д;
е) высота ненагруженной пружины
Н0 = i2 h+(i2 + 0,5)d (12)
При расчете пружин, работающих на сжатие, отношение высоты нагруженной пружины к ее диаметру должно быть не более двух. В противном случае возникнет опасность потери устойчивости виброизолированной системой.
 |
Рис. 1 Определение коэффициента деформации пружины
С- индекс пружины:
где D- средний диаметр пружины, м;
d- диаметр проволоки, м;
Установка машин на пружинные амортизаторы более эффективна, чем на резиновые, так как обеспечивает более низкие собственные частоты колебаний вибрирующего механизма.
Следует располагать центр жесткости виброизоляторов на одной вертикали с центром тяжести массы машины, установленной на специальное основание.
Таблица 1- Допускаемые напряжения для пружинных сталей
| Сталь | Модуль сдвига Н/м2.1010 | Допускаемые напряжения | Назначение | ||
| Группа | Марка | ||||
| Режим работы |  Н.м2.108 | ||||
| Углеродистая | 70 | 7.83 | Легкий | 4.11 | Для пружин с относительно низкими напряжениями при диаметре проволоки менее 8 мм |
| Средний | 3.73 | ||||
| Тяжелый | 2.47 | ||||
| Хромованадиевая закаленная в масле | 50ХФА | 7.7 | Легкий | 5.49 | Для пружин, воспринимающих динамическую нагрузку, при диаметре прутка не менее 12.5 мм |
| Средний | 4.90 | ||||
| Тяжелый | 3.92 | ||||
| Кремнистая | 55 С 2 60 С 2 60 С 2 А 63 С 2 А | 7.45 | Легкий | 5.49 | Для пружин, воспринимающих динамическую нагрузку, при диаметре прутка более 10 мм, а также для рессор |
| Средний | 4.41 | ||||
| Тяжелый | 3.43 | ||||
Расчет резиновых амортизаторов.
Недостатком резиновых амортизаторов является их недолговечность, так как они со временем становятся жестче и через 5…7 лет их необходимо заменять. Кроме того, с их помощью нельзя получить очень низкие собственные частоты колебаний системы, которые необходимы для тихоходных агрегатов, из-за неизбежной в этом случае перегрузки прокладок, значительно сокращающих срок их службы.
1. При найденном значении f0 необходимая статическая осадка виброизолированной системы определяется по формуле:
2. Для выбранного материала прокладки рассчитывается высота прокладки:
E- динамический модуль упругости; s- расчетное напряжение сжатия в резине, H/м2