Машиналардың дірілге белсенділігі және дірілден қорғау.

Діріл (вибрация) ұғымы тербелісті білдіретін “vibratio” деген латын сөзінен шыққан. Тез жүретін машиналардың тербеліс көздері болып негізінен теңгерілмеген динамикалық жүктемелер және басқа да сыртқы көздер табылады, мысалы вибрациялық машиналар, буындардың серпімді қасиеттері және т.б. Дірілдің зиянды әсерлерінен діріл кезінде туындайтын таңба айырбастайтын жүктемелер механикалық бүлінулерге, құрылма жұмысының бұзылуына және бүлінулерге әкеліп соқтыратынын атап өтуге болады. Діріл қоршаған ортаға және діріл көздеріне жақын орналасқан адамдарға зиянды әсер етеді. Бұйымның қабілеттілігін анықтайтын оның маңызды қасиеті болып – оның шусыздығы табылады. Шудың себебі - виброакустикалық өріс тудыратын діріл болып табылады. Сондықтан да, дірілден қорғау құралдары және тиімді әдістерді құру маңызды экономикалық және әлеуметтік мәселе болып табылады. Дірілге белсенділіктің себебі кинематикалық және күш әсерлері болып табылады. Вибрациялық әсерлер тұрақты, тұрақты емес және кездейсоқ болып бөлінеді. Тұрақты вибрациялық әсерлердің қарапайым түрлеріне гармоникалық заң бойынша өзгеретін процесстер жатады, мысалы:

(6.28)

мұндағы: X₀ – амплитуда; - жиілік; - бастапқы фаза; t - уақыт.

Қазіргі заманғы техникада вибрациялық әсерлер көптеген тәуелсіз вибрация көздерінен туындайды, сондықтан аналитикалық түрде (6.28) түрдегі шексіз гармониялық компоненттер (гармоник) түрінде, яғни полигармониялық функция түрінде көрсетуге болады:

, (6.29)

мұндағы: X₀ – компонент тұрақтысы. Екінші қосылғыш бастапқы фазасымен X_k амплитудасымен гармоник қосындысынан тұрады. Барлық гармониктердің жиілігі негізгі жиілікке бөлінеді.

Тұрақты емес вибрациялық әсерлер діріл көздерінде олатын ауыспалы процесстерден туындайды. Осы кезде жиілік жіне амплитуда уақыт бойынша айнымалы болып табылады. Жиіліктің өзгеру диапазоны – дірілдің маңызды қасиеті болып табылады. Мысалы, 10 октавадан асатын ( ) полигармониялық әсерлер кеңжолақты деп аталынады. Егер жиіліктің өзгеру диапазонының ені орташа жиілікпен салыстырғанда аз болса, онда мұндай дірілді таржолақты деп атайды. Жиіліктің өзгеру диапазонына динамикалық модельді таңдау байланысты.

Кездейсоқ вибрациялық әсерлер айтып келмейді, сондықтан оларды функция түрінде көрсету мүмкін емес.

Дірілдердің әсерлерін азайту үшін әртүрлі дірілмен қарсы күрес әдістерін қолданады. Бір жағынан машинаны жобалау кезінде оның дірілге белсенділігін төмендету үшін шаралар қолданады (механизмдерді теңгеру және балансировкалау), екінші жағынан – басқа машиналардан туындайтын (орта ішінен қарастырылып отырған машина үшін) дірілден машиналар ретінде қорғау құралдары қарастырылады.

Діріл деңгейін азайту әдісі бойынша дірілден қорғау құралдары:

· зиянды резонанстық тербелістер жүйенің өзінің жиілігінің және күштердің жиіліктерінің арасындағы қатынастардың өзгеруімен болатын динамикалық ұйтқу немесе антивибраторларға;

· серпімді және демпфирлік қасиеттерінің есебінен резонанстық және резонанстық емес режімдерде тербелістер амплитудасы азаятын виброизоляторларға бөлінеді.

Бір еркіндік дәрежесі бар дірілден қорғау жүйесінің есептеу модельін қарастырайық. Есептеу модельі негізгі үш бөліктен: ұйтқу көзінен (S), қорғау объектісінен (О) және дірілден оқшаулайтын құрылғыдан (D) (28-сурет) тұрады. Біздің жағдайымызда жүйеге бір ұйтқитын ішкі күш (F) қосылған және қозғалу заңы бір координата (x) бойынша қарастырылады.

Объект қорек көзіне қарағанда біршама массаға ие болса, онда есептеулер кезінде негізінен екі модель қарастырылады. Объект қозғалмайды деп есептейік. Ғимараттарды, құрылыстарды,машиналардың қораптары мен аспаптарды теңгерілмеген массалы механизмдерді және машиналарды немесе дірілді қоздыратын аспаптар, машина бөлшектерін динамикалық әсерлерден қорғау туралы сөз болған кезде осы сұлба қолданылады.

28-сурет. Жүйенің есептеу модельі

Қорек көзі үлкен массалы болған кездегі жүйе түрі басқа модель түрінде болады. Мұндай жағдайда қорек көзі объектіге кинематикалық әсер етеді. Қозғалатын, тербелетін негізге орналастырылған, аспаптар және басқа да дірілге сезімтал аппаратуралар үшін дірілден оқшаулайтын құралдарды есептеу кезінде осыған ұқсас сұлба қолданылады.

29-сурет. Дірілден қорғау жүйесінің есептеу модельі

Дірілден қорғау жүйесінің есептеу модельі (29-сурет) ... күш F салынған m массалы және x координаталы объектіден тұрады. Негіз координатасы кинематикалық ... кезінде қолданылады. Дірілден оқшаулағыш с қатаңдықты серпімді элемент және b диссипация коэффициентімен демпфирлі элемент түрінде берілген. Объектінің өздік тербеліс жиілігі төмендегі формула бойынша анықталады:

. (6.30)

Жүйенің демпфирлік қасиеттері демпфирлеу коэффициенттерімен сипатталады:

. (6.31)

Жүйеге күштік гармониялық ... әсер етсін:

(6.32)

мұндағы: F_o, w - ... күштің амплитудасы және жиілігі.

Қорғаудың негізгі мақсаты - ... күштің R₀ амплитудасын азайту немесе ... тербелістердің Х₀ амплитудасын азайту болып табылады. Осы шамалар келесі өрнектерден анықталынады:

. (6.32)

(6.32) өрнекке кіретін w₀ , n шамалары R_o, X₀ шамаларының минималды мәнін қамтамасыз ететіндей етіп таңдалынуы тиіс.

Қазіргі уақытта дірілден қорғауды қамтамасыз ететін техникалық жүйелердің ішінен электрондық және мехатрондық жүйелер түріндегі белсенді дірілден қорғау жүйелері кең таралған. 30-суретте жүйенің дірілден қорғау көрсеткіштері электрондық жүйенің көмегімен іске асырылады. Жүйе серпімді элементтерден тұратын негізден және ұйтқитын гармониялық әсерлері бар массадан тұрады. Электрондық жүйе 6 функциональдық блоктардан тұрады. Негіздің жылжуы жылжу датчигімен 1 белгіленеді. Әрі қарай күшейткішке 2, салыстыру блогына 3 және магнитэлектрлік түрлендіргіштердің 5, 6 күшейткіштеріне 4 белгі беріледі. Соңғылары негізге компенсациялайтын күш Р тудырады. Осы күшті өзгерте отырып жүйенің дірілден қорғау қасиеттерін және оның резонанстық көрсеткіштерін өзгертуге мүмкін болады.

30-сурет. Белсенді дірілден қорғау жүйесі