Общие методы борьбы с вибрацией

Рассмотрим механическую систему, которую можно представить в виде массы, которая покоится на пружине, другой конец пружины закреплен. Система обладает трением, на систему воздействует внешняя сила, изменяющаяся по синусоидальному закону.

m масса система

Fm – амплитуда возмущаемой силы

g – коэффициент жесткости

μ – коэффициент сопротивления

ω – угловая частота

- дифференциальное уравнение, описывающее систему

, где - амплитуда виброперемещения.

,

где - полный механические импеданс системы. Он характеризует сопротивление, которое оказывает система воздействующей внешней силе.

μ- активное сопротивление системы

- реактивное сопротивление системы

mw – инерционное сопротивление системы

g/w – упругое сопротивление системы

=0 при резонансе

- резонансная частота

Если w>>w₀ – зарезонансная область. В этом случае если μ→0, система оказывает инерционное сопротивление, т.е. основную роль играет масса системы. Т.о. в зарезонансной области для уменьшения вибрации необходимо увеличивать массу системы ( на высоких частотах). mw>> g/w – для зарезонансной области.

Если w<<w₀ – дорезонансная область. Mw<< g/w , поэтому если μ→0 основную роль играет упругое сопротивление системы, т.е. надо увеличивать жесткость системы (на низких частотах)

Вибрацию можно снизить следующими методами:

1. Fm →0 (ликвидация вынуждающих сил): предпочтение отдается таким техническим процессам, в которых исключены резкие удары. Например, замена ковки или штамповки прессованием; применение подшипников скольжения вместо подшипников качения, а также тщательная балансировка быстро движущихся элементов машин.

2. (отстройка от резонанса): за счет изменения массы или жесткости системы или изменения режимов работы системы.

3. μ↑(увеличение активного сопротивления): вибродемпфирование, т.е. кинетическая энергия при колебании переходит во внутреннюю тепловую энергию и рассеивается в окружающей среде. В качестве основной характеристики демпфирования принят коэффициент потери энергии:

Осуществляется двумя способами:

· использование в качестве конструкционных материалов, материалов с большим внутренним трением. , , , поэтому при применении этого метода используют не металлы.

· Нанесение на вибрирующую поверхность слоя материала, обладающего большими потерями на внутреннее трение.

Виброизоляция

Виброизоляция (англ. vibration-isolation)— это способность препятствия изолировать конструкцию (оборудование, механизм и т. п.) от распространяющейся по ней вибрации ^[1]. Численно виброизоляция оценивается ослаблением колебаний в защищаемом объекте после установки препятствия между точкой приема и районом расположения источника вибраций. Единица измерения — dB.

Оборудование и механизмы имеют связь с окружающими объектами (опора — опорная связь; трубопровод, кабель — неопорная связь).

Виброизоляция опорной связи

Виброизоляция опорной связи реализована в устройстве, называемом виброизолятор (амортизатор). Виброизолятор (англ. vibration-isolator) — виброизолирующее устройство для отражения и поглощения волн колебательной энергии, распространяющихся от работающего механизма или электрооборудования, за счет использования эффекта виброизоляции. Устанавливается между телом, передающим колебания, и телом защищаемым (например, между механизмом и фундаментом). В конструкции использована резиновая оболочка, которая армирована пружиной. Резина и пружина прочно соединены в процессе превращения сырого каучука в резину методом вулканизации. Под действием весовой нагрузки механизма оболочка деформируется, причем витки пружины сжимаются или раздвигаются. При этом в поперечном сечении пруток пружины, скручиваясь, взаимодействует с материалом оболочки, вызывая в ней деформации сдвига. Известно, что виброизоляция в принципе не может осуществляться без наличия вибропоглощения. А величина деформации сдвига в упругом материале виброизолятора является определяющей для оценки эффективности вибропоглощения. При действии вибрации или ударных нагрузок деформации увеличиваются, являясь при этом циклическими, что значительно усиливает эффективность данного устройства. В верхней части конструкции предусмотрена втулка, а в нижней фланец, с помощью которых виброизолятор крепится к механизму и фундаменту.