Расчёт и конструирование устройств для борьбы с вибрацией
Работа ряда пищевых машин сопровождается вибрацией, вызываемой конструктивными особенностями машин или характером технологического процесса. Расчёт и конструирова-ние устройств для борьбы с вибрацией занимает большое место в инженерной практике. Правильно сконструированное устройство виброизоляции ведет к повышению долговечно-сти оборудования, снижению шума, возникающего при работе машин, улучшению условий труда, повышению в конечном итоге производительности труда.
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Виброизоляция оборудования Для уменьшения вибрации, передаваемой машиной на опорные конструкции, применя-ют виброизоляционные средства – упругие элементы, устанавливаемые непосредственно под основанием изолируемой машины или под жестким постаментом, на котором размещают машину.
Установка машин на виброизоляторах резко уменьшает динамические воздействия на опорные конструкции и позволяет в ряде случаев обходиться без тяжелых фундаментов. В качестве виброизоляторов применяют резиновые, пробковые или войлочные листы, упругие прокладки, спрессованные из пробковой крошки, пенькового волокна и пластмассы.
Основным показателем, определяющим качество виброизоляции какого-либо агрегата, является коэффициент виброизоляции Кв. Он показывает, какая доля динамической силы от общей силы, действующей со стороны, агрегата, передается гибкими виброизоляторами фундаменту. Чем меньше значение коэффициента виброизоляции Кв, тем лучше виброизоля-ция.
Коэффициент виброизоляции Кв зависит, в основном, от отношения частоты f возму-щающей силы в агрегате к частоте ω0 свободных или собственных колебаний системы, со-стоящей из агрегата и упругого основания.
Выражение для коэффициента виброизоляции имеет вид (если пренебречь трением в си-стеме).
где ω – частота вынужденных колебаний (например, частота вращения неуравнове-шенной массы), с-1, ω0 – частота свободных или собственных колебаний системы, с-1. При ω<ω0 система оказывает возмущающей силе упругое сопротивление
Р q/(2 ), где q – упругость виброизолятора. Сила действует как статическая и целиком передается основанию (Кв = 1).
При ω=ω0 наступает резонанс (Кв > 1) с большим увеличением амплитуды колебания агрегата и силы, передаваемой основанию. При 1,41 0 резонансное усиление исчезает,
значение Кв переходит через единицу, при дальнейшем увеличении частоты система оказы-вает возмущающей силе инерционное сопротивление Р 2 m , где т – масса агрега-та, кг.При этом Кв<<1, т.е.передача вибраций уменьшается.
Таким образом, для хорошей виброизоляции, т. е. для получения малых значений Кв, не-обходимо, чтобы частота ω0 собственных колебаний системы была мала по сравнению с час-тотой возмущающей силы. Применение виброизолирующих устройств без предварительного расчёта может привести к возникновению резонанса ω=ω0.
Исследования показали, что при отношениях частот ω/ω0 = 2,5 виброизоляторы погло-щают 81 % энергии вибрации, а при отношениях этих частот ω/ω0 =3; 4; 5 эффективность виброизоляции соответственно будет 87,5; 93; 96 %.
Уменьшить амплитуду вибрации самого агрегата на виброизоляторах можно путем уве-личения его массы. Поэтому целесообразно монтировать агрегаты (особенно небольшой массы) на тяжелой плите и виброизоляторы устанавливать под плиту. Такое утяжеление ус-тановки, позволяет воспользоваться виброизоляторами большей жесткости, что делает всю установку более устойчивой, т. е. менее восприимчивой к действию внешних сил (толчков, ударов и т. д.). Расчёт виброизоляторов сводится, в основном, к определению их упругости (жесткости), обеспечивающей виброизоляцию. Критерием необходимой жесткости виброизоляторов слу-жит собственная частота системы, которую она будет иметь после установки агрегата на виброизоляторы. При расчёте виброизоляторов, важное значение имеет соотношение между частотой собственных колебаний агрегата и величиной статической осадки, т. е. прогиба упругой опо-ры под действием веса агрегата. Статическая осадка определяется из выражения:
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Виброизоляция оборудования
1 – корпус; 2 – пружина; 3 – стержень; 4 – резиновая втулка; 5 – резиновое кольцо; 6 – ограничитель
Рисунок 3.5 – Пружинно-резиновый (комбинированный) виброизолятор
При расчёте упругих прокладок следует пользоваться модулем динамической упругости ЕД.Под модулем динамической упругости понимают модуль упругости тела при распро-странении в нем продольных колебаний. Модули динамической упругости в 5 – 20 раз пре-вышают модули статической упругости, в значительной степени зависят от нагрузки, часто-ты и амплитуды колебаний. При использовании виброизоляторов в виде листов резины сле-дует учитывать, что поперечная деформация резины мала и поэтому установка агрегата на таких виброизоляторах будет мало отличаться от жесткой установки.
Для увеличения поперечных деформаций и снижения жесткости резиновые виброизоля-
где – расчётное статическое напряжение в резине, Па; S – площадь поперечного се-чения всех резиновых виброизоляторов, м2; ЕД – модуль упругости виброизолятора, Па.
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Виброизоляция оборудования Конструирование пружины
Для правильной работы пружин сжатия большое значение имеет конструкция конечных (опорных) витков (рисунок 3.7). Форма конечных витков должна отвечать условиям:
v поверхность контакта между конечными витками и опорными деталями должна быть плоской и перпендикулярной к оси пружины во избежание точечного приложения на-грузки;
v площадка контакта должна по возможности представлять собой полное кольцо во избежание внецентренного приложения нагрузки; v конструкция конечных витков должна обеспечивать правильное центрирование пружины в опорных деталях. Создать контакт по полной окружности можно только в том случае, если придать оса-женным виткам уклон, отличный от уклона рабочих витков пружины, определяемый из ус-
ловия tg 2 D (D – средний диаметр пружины, м; d – диаметр проволоки, м). d Во избежание ослабления рабочего витка нужно осадить, по крайней мере, один полный виток (рисунок 3.7). Тогда площадка контакта располагается целиком на осаженном витке; ближайший рабочий виток работает полным сечением. Ослабление осаженного витка не имеет значения, так как он опирается по всей длине на близлежащий рабочий виток.
Число опорных витков, как было указано выше, не может быть меньше 1, если жела-тельно избежать ослабления ближайшего рабочего витка. На практике чаще всего делают 1,5 витка на каждую сторону (2 – 2,5 у длинных пружин). При числе рабочих витков i 9 – 1,5 витка опорных, при 9 i 12 – 2 витка, при i 12 – 2,5 витка.
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Виброизоляция оборудования
Пример расчёта
Задание: рассчитать виброизоляцию вентилятора,
Исходные данные:масса вентилятораmв= 900кг;масса движущегося ротораmр = 80 кг;частота вращения ротора n = 5000 об/мин;масса рамы mк = 150 кг;количествопружин s = 4 шт.; средний диаметр пружины D = 0,04 м, эксцентриситет неуравновешенной массы е=0,002 м.
Решение.
Найдем общую массу всей системы, кг: m mв mк 900 150 1050.
Угловая частота собственных колебаний вентилятора по вертикальной оси, z р , 2 где ωp – частота вращения ротора.
где mр – масса ротора, кг, е – эксцентриситет, м, ωр – частота вращения ротора, с-1. Общая нагрузка на пружину, Н P Pc Pд 2572,5 1110,2 3682,7 .
Пружины выполнены из стали 60С2А, для которой допускаемое напряжение при сдвиге
[τ]=500 МПа, По формуле (3.8) определяем диаметр прутка пружины:
тах k = 1,3) Принимаем d = 0,010 м = 10 мм. Жесткость одной пружины в вертикальном направлении, Н/м
Число рабочих витков в пружине определяется по формуле (3.9):
где G 7,85 1010 Н/м-модуль сдвига; с D При i < 9 число нерабочих витков рекомендуется принимать равным 1,5 витка (на оба торца пружины); а при i >9 – 2; (8,5 < 9) – число нерабочих витков принимаем равным 1,5. Шаг пружины (м) рассчитывается по формуле (3.10):
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Виброизоляция оборудования
Задачи
3.5.1 Рассчитать виброизоляцию (определить характеристику пружины) под вентилятор, если задано: масса вентилятора mв, кг; масса ротора mр, кг; частота вращения ротора n, об/мин;масса рамы mк кг;количество пружин s, шт.;средний диаметр пружины D, м, е – эксцентриситет, м.
Данные для расчётов приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Варианты для расчёта пружинного виброизолятора
3.5.2 Рассчитать динамическую нагрузку на виброизолятор центробежного шелушителя. Исходные данные:
Эксцентриситет, е = 0,0015 м.
Частота вращения ротора, n = 2900 об/мин. Неуравновешенная масса ротора, mр = 5 кг.
3.5.3 Рассчитать динамическую нагрузку на виброизолятор центробежного измельчителя. Исходные данные:
Эксцентриситет, е = 0,0015 м.
Частота вращения ротора, n = 3950 об/мин. Неуравновешенная масса ротора, mр = 10 кг.
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Виброизоляция оборудования
3.5.4 Рассчитать динамическую нагрузку на виброизолятор центробежного шелушителя. Исходные данные:
Читайте также: Примеры решений задач по астрономии: Фокусное расстояние объектива телескопа составляет 900 мм, а фокусное ...
Пример оформления методической разработки: Методическая разработка - разновидность учебно-методического издания в помощь...
Пример художественного стиля речи: Жанры публицистического стиля имеют такие типы...
Методы цитологических исследований: Одним из первых создателей микроскопа был...
Рекомендуемые страницы: Поиск по сайту©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование. Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных |
Поиск по сайту: Читайте также: Деталирование сборочного чертежа Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей? Собственные движения и пространственные скорости звезд |