Основні джерела і методи боротьби з вібрацією
У багатьох областях сучасної техніки дуже часто доводиться зустрічатися з колеба-них рухом механічного обладнання (вібрація технологічного обладнання, вузлів і їх окремих елементів), яка при несприятливих обставинах може привести до швидкого зносу конструкцій і навіть до їх руйнування.
Розрахунок харчового обладнання на вібростійкість має виключно важливе значення при розрахунку швидкохідних машин і апаратів (центрифуг, турбокомпресорів, відцентрових насосів, дробарок і пальцевих млинів, сепараторів з мішалками і т. Д.), А також машин, робочі органи яких здійснюють коливання (в зернопереробної галузі це каміннєвідбірники, сітовеечние машини і т. п.). Крім того, вібрація може по-бути з часом роботи машини, в зв'язку з її зносом, збільшенням зазорів в подвиж-них з'єднаннях і ослабленням натягов в нерухомих. Таке збільшення вібрації з часом може служити показником зносу вузлів машини і необхідність капітального ремонту.
Причинами вібрації харчового обладнання та його елементів дуже часто бувають зна-копеременние інерційні сили рухомих частин машин і апаратів і, зокрема, не-врівноважені відцентрові сили обертових деталей. Наприклад, неврівноважена маса mр 20 кг диска розпилювальної сушарки при кутовий швидкості
1000 рад / сек і ексцентриситет всього лише е 1 мм створює неврівноважену
відцентрову силу Р m
Така обурює сила, діючи в площині, перпендикулярній осі обертання, ви-викликають вібрацію і високі динамічні напруги ротора та інших елементів машини. Передаючись фундаменту, вібрація погіршує умови праці обслуговуючого персоналу, а також може стати причиною незадовільної роботи і аварій приладів та іншого обладнання, що знаходяться в цьому цеху і за його межами.
Таким чином, зниження рівня вібрацій обладнання до допустимих меж яв-ляется важливим фактором створення нормальних умов праці та підвищення надійності і довговічності машин і апаратів. Найбільш поширеними і ефективними методу-ми зниження вібрації є віброізоляція і вібропоглощеніе.
Вібропоглощеніе (виброгашение) - зниження параметрів вібрації впливом на джерело виникнення, урівноваження коливань.
Віброізоляція - зниження параметрів вібрації на шляху її поширення, запобігання-обертання передачі коливань від джерела коливань до інших елементів машини, строї-них конструкцій і людини.
До перших методів (виброгашение) відносяться:
- методи, при яких використовуються кінематичні і технологічні схеми, при яких динамічні процеси, викликані ударами, різкими прискореннями, були б виключним видом-чени або гранично знижені;
- методи відбудови власних частот агрегату і його окремих вузлів і деталей від годину-тоти змушує сили (накладення резонансних режимів роботи). Резонансні режими при роботі технологічного обладнання усувають двома шляхами: або зміною ха-рактерістік системи (маси або частоти), або встановленням нового робочого режиму (від-стройка від резонансного значення кутової частоти змушує сили). Другий метод осу-ють на стадії проектування, т. К. В умовах експлуатації режими роботи визна-ляють умовами технологічного процесу;
Розрахунок і конструювання машин і апаратів харчових виробництв. Елементи теорії та збірник задач Віброізоляція обладнання
- вибір робочих режимів. Наприклад, при збільшенні частоти обертання робочого колі-са турбіни різко зростає рівень віброшвидкості на опорах її підшипникового вузла;
- методи динамічного виброгашения - приєднання до захищається систем, реакції яких зменшують розмах вібрацій об'єкта в точках приєднання систем. Найчастіше динамічне виброгашение здійснюють шляхом установки агрегатів на мас-пасивного фундаменти. Масу фундаменту вибирають таким чином, щоб амплітуда колеба-ний підошви фундаменту в будь-якому випадку не перевищувала 0,1 - 0,2 мм. а для особливо відпові-ських споруд - 0,005 мм. Для невеликих об'єктів між підставою і агрегатом ус-новлюють масивну опорну плиту. У машинобудуванні найбільшого поширення набули динамічні виброгасители, що зменшують рівень вібрації за рахунок воздейст-вия на об'єкт захисту реакцій віброгасителя. Виброгаситель жорстко кріпиться на вібро-ючий агрегаті, тому в кожен момент часу в ньому збуджуються коливання знахо-дящиеся в протифазі з коливаннями агрегату;
- методи статистичного і динамічного врівноваження. Причиною нізкочастот-них вібрацій насосів, компресорів, двигунів є неврівноваженість обертаю-трудящих елементів. Дія неврівноважених динамічних сил посилюється поганим кре-полонених деталей, їх зносом в процесі експлуатації. Усунення неврівноваженості обертових мас досягається балансуванням різними способами (противаги, урав-новешіваніе робочими органами працюють в протифазі і т. Д.).
До другого методу (віброізоляція) відноситься застосування різних віброізолюючий-чих конструкцій, які розміщуються між захищає об'єктом і джерелом виб-рацій. Віброізолятори знижують вібрацію за рахунок деформації пружних елементів - амор-тізаторов, при цьому вони усувають жорсткий зв'язок між джерелом вібрації і його осно-ристанням за допомогою елементів, виконаних у вигляді сталевих пружин чи пружних Прокла-док (гуми, пеноеласта і ін.).
Так, застосовуючи віброізолюючий-щие амортизаційні пристрої,
(Рисунок 3.1) можна зменшити
вібрації до 16 Гц застосовують сталеві пружинні віброізолятори, так як в силу малих внутрішніх втрат вони здатні пропускати коливання високих частот.
Пружні віброізолятори найбільш ефективні для машин і механізмів, число оборо-тов робочих органів яких більше 1800 об / хв. Ефективність пружних виброизоляторов визначається статичним прогином під вагою діючої на них навантаження. Чим більше прогин, тим вище віброізоляція. Застосовуючи амортизатори з гуми, необхідно враховувати-вать її малу стисливість, обумовлену бічними деформаціями. У зв'язку з цим різі-нові амортизатори повинні мати форму, яка допускає вільне розтягування гуми в
Розрахунок і конструювання машин і апаратів харчових виробництв. Елементи теорії та збірник задач
або дірчастих плит.
вого листа в качест-
ве амортизатора ні-
якого ефекту віб-
роізоляціі не дасть.
В цьому випадку з-
ляцию слід ви-
а - з пружинами; б, в - з гумовими виробами
полнять у вигляді лен-
Малюнок 3.2 - Пружні амортизатори
шать товщину більш ніж в 2 3 рази, що дозволить гумі при її осаді розширюватися в сто
З огляду на переваги і недоліки пружинних і гумових амортизаторів, широке
застосування на практиці знайшли комбіновані пружинно-гумові віброізолятори.
Пружина в комбінованих віброізоляторах забезпечує їх велику механічну
міцність і здійснює гасіння низькочастотного спектра вібрації, а гумова частина
покращує ізоляцію вібрації в області високих частот і знижує шум.
Амортизатори поміщають безпосередньо під корпусом ізольованої машини або під
жорстким її підставою (станиною). При конструюванні підстави слід по можливо-
сті скорочувати відстань між центром мас агрегату (машина + підставу) і лінією дей
наслідком вимушених коливань, щоб зменшити амплітуду коливань агрегату, встановленого
на амортизатори. Комунікації, що з'єднують ізольовану машину з іншим облад-
ням, повинні бути гнучкими, а їх жорсткість значно нижче жорсткості виброизоляторов.
Розрахунок і конструювання машин і апаратів харчових виробництв. Елементи теорії та збірник задач Віброізоляція обладнання
Якщо встановити машину з не-збалансованим ротором жорстко на фундамент (рисунок 3.3, а), то очевидно, що протягом кожного обороту ротора машини фундамен-ту передаватиметься знакопере-менная сила з максимальним зна-ням Pц. така знакозмінна
навантаження і є причиною неже-лательно коливань фундаменту і оточуючих його інших машин, ап-Параті, приладів і т. д. Причому, чим більше частота обертання рото-ра, тим більше величина динамічн-ської навантаження, що діє на ос-вання машини і фундамент. Як видно з формули (3.2), зменшити силу Pц при необхідних режимах
роботи машини (mр і) можна
а - жорстке кріпленні агрегату до фундаменту;
б - при установці агрегату на пружні опори (ЦМ - центр мас агрегату, ЦЖ - центр жорсткості)
Малюнок 3.3 - Схема дії динамічних навантажень при роботі неврівноваженого ротора
лише зменшенням величини екс-центрісітета. Але незважаючи на всі вжиті заходи щодо забезпечення балансування ротора
в робочих умовах (т. е. досягнення максимального наближення центру маси ротора до осі його обертання), домогтися, щоб e 0. на практиці неможливо. Виконувана при по-мощі спеціального обладнання балансування ротора на стадії його виготовлення і складання машини не завжди дозволяє забезпечити в робочих умовах необхідну величину дина-мічного зміщення центр обертання.
Іншим, більш вигідним способом зниження динамічного зусилля, переданого на фундамент є установка фундаменту машини амортизаторів (рисунок 3.3, б)
Складемо рівняння руху агрегату, встановленого симетрично щодо 4-х пружинних опор з коефіцієнтом і знаходиться під дією гармонійної сили Pц sin t (рісунок3.3, б).
Нехай ± х - динамічна деформація пружин в їх осьовому напрямку. При коливанні в кожен момент часу t на агрегат з масою m будуть діяти такі динамічн-ські навантаження: обурює сила Pц sin t; сила інерції - m x; сила пружності пру-
жін - k x (де k 4 k0). Коефіцієнт пружності однієї пружини