Защита атмосферного воздуха

В атмосферу выбрасывается значительное количество загрязняющих веществ в процессе работы автомобильного и железнодорожного транспорта, предприятий, заводов. Анализ источников вредных выбросов показывает, что от металло- и деревообрабатывающих станков в атмосферу поступает в основном абразивная, металлическая и древесная пыль. При сжигании топлива различными видами транспорта, отопительными и энергетическими предприятиями в атмосферу выбрасываются продукты неполного сгорания топлива (окись углерода, сажа), оксиды азота, сернистый ангидрид.

В качестве одной из мер по защите атмосферы можно отметить регламентирование эмиссии загрязняющих веществ. Для каждого источника вредных выбросов устанавливается предельно допустимый выброс (ПДВ). Расчет нормативов ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу производится на основании фонового загрязнения и условий рассеивания вредных примесей. Загрязнение атмосферы выбросами от различных видов транспорта и предприятий определяется расчетным путем на основании данных об объеме работ и количестве расходуемого сырья. В целях рационального природопользования, снижения уровня загрязнений атмосферного воздуха от антропогенных источников на предприятиях дополнительно применяют очистку выбросов от вредных веществ.

Примеры решения задач

Задача 2.1. Определить валовой выброс оксида углерода, оксидов азота, оксидов серы и твердых частиц при сжигании 845 т/год высокосернистого мазута в камерной топке котельной. Котельная вырабатывает 6 тонн пара в час и оборудована центробежным скруббером ЦС-ВТИ.

Решение. Валовой выброс твердых частиц М_т , т/год, в воздушный бассейн определяем по формуле

(2.1)

где q_т – зольность топлива, % (табл. 2.1); m – количество израсходованного топлива за год, т; c – безразмерный коэффициент (табл. 2.2); h _т – эффективность золоулавливателей, % (табл. 2.3);

.

Валовой выброс оксида углерода, т/год, рассчитываем по формуле

(2.2)

где С_СО – выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т, кг/тыс. м³;
m – количество израсходованного топлива, т/год, тыс. м³/год; q₁ – потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания, % (табл. 2.4).

Таблица 2.1Характеристика топлив (при нормальных условиях)

Наименование топлива	qт, %	Sг, %	,МДж/кг
Угли
Донецкий бассейн	28,0	3,5	18,50
Днепровский бассейн	31,0	4,4	6,45
Подмосковный бассейн	39,0	4,2	9,88
Экибастузский бассейн	32,6	0,7	18,94
Кузнецкий бассейн	13,2	0,4	22,93
Канско-Ачинский бассейн	6,7	0,2	15,54
Горючие сланцы
Эстонсланец	50,5	1,6	11,34
Ленинградсланец	54,2	1,5	9,50
Торф:
Росторф в целом	12,5	0,3	8,12
Другие виды топлива
Мазут малосернистый	0,1	0,5	40,30
Мазут сернистый	0,1	1,9	39,85
Мазут высокосернистый	0,1	4,1	38,89
Дизельное топливо	0,025	0,3	42,75
Солярное масло	0,02	0,3	42,46
Природный газ из газопроводов
Саратов–Москва	–	–	35,80
Саратов–Горький	–	–	36,10
Ставрополь–Москва	–	–	36,00
Серпухов–Ленинград	–	–	37,43
Брянск–Москва	–	–	37,30

Выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т, определяем по формуле

(2.3)

где q₂ – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, % (табл. 2.4); R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, R=1 – для твердого топлива, R=0,5 – для газа, R=0,65 – для мазута [1]; – низшая теплота сгорания натурального топлива (табл. 2.1);

;

Таблица 2.2 Значение коэффициента c в зависимости от типа топки и топлива

Тип топки	Топливо	c
С пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0026
С неподвижной решеткой и ручным забросом	Бурые и каменные угли	0,0023
С забрасывателями и цепной решеткой	Бурые и каменные угли	0,0035
Слоевая топка бытовых теплоагрегатов	Бурые угли	0,0011
Каменные угли	0,0011
Антрацит, тощие угли	0,0011
Шахтная	Твердое топливо	0,0019
Шахтно-цепная	Торф кусковой	0,0019
Наклонно-переталкивающая	Эстонские сланцы	0,0025
Камерные топкипаровых и водогрейных котлов	Мазут	0,010
Газ природный, попутный и коксовый	–

Таблица 2.3 Средняя эксплуатационная эффективность аппаратов газоочистки и пылеулавливания

Аппарат, установка	Эффективность улавливания твердых частиц h т, %
Батарейные циклоны типа БЦ-2
Батарейные циклоны на базе секции СЭЦ-24
Батарейные циклоны типа ЦБР-150У	93–95
Электрофильтры	97–99
Центробежные скрубберы ЦС-ВТИ	88–90
Жалюзийные золоуловители	75–85
Групповые циклоны ЦН-15	85–90
Дымосос-пылеуловитель ДП-10

Таблица 2.4 Характеристика топок котлов малой мощности

Тип топки и котла	Топливо	q2, %	q1, %
Топка с цепной решеткой	Донецкий антрацит	0,5	13,5/10
Шахтно-цепная топка	Торф кусковой	1,0	2,0
Топка с пневмомеханическими забрасывателями и неподвижной решеткой	Донецкий антрацит	0,5–1	13,5/10
Бурые угли типа подмосковных	0,5–1	9/7,5
Бурые угли типа бородинских	0,5–1	6/3
Угли типа кузнецких	0,5–1	5,5/3
Слоевая топка котла паропроизводительностью более 2 т/ч	Эстонские сланцы
Камерная топка с твердым шлакоудалением	Каменные угли	0,5	5/3
Бурые угли	0,5	3/1,5
Фрезерный торф	0,5	3/1,5
Камерная топка	Мазут	0,5	0,5
Природный газ	0,5	0,5

Валовой выброс оксидов азота, т/год, определяем по формуле

, (2.4)

где – параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж (табл. 2.5); b – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов NO₂ в результате применения технических решений, принимаем b = 0,

.

Таблица 2.5 Зависимость К_NO2 от паропроизводительности котлоагрегатов

Паропроизводительность котлоагрегатов, т/ч	Значение КNO2
Природный газ, мазут	Антрацит	Бурый уголь	Каменный уголь
4,0	0,099	0,13	0,198	0,215
6,0	0,1	0,135	0,165	0,225
8,0	0,102	0,138	0,213	0,228
10,0	0,103	0,14	0,215	0,235
15,0	0,108	0,15	0,225	0,248
20,0	0,109	0,155	0,23	0,25
25,0	0,11	0,158	0,235	0,255
30,0	0,115	0,16	0,24	0,26

Валовой выброс оксидов серы, т/год, только для твердого и жидкого топлива:

, (2.5)

где S^г – содержание серы в топливе, % (табл. 2.1); – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для эстонских или ленинградских сланцев принимается равной 0,8; остальных сланцев – 0,5; углей Канско-Ачинского бассейна – 0,2; Березовских – 0,5; экибастузских – 0,02; прочих углей – 0,1; торфа – 0,15; мазута – 0,2 [1]; – доля оксидов серы, улавливаемых в золоулавливателе; для сухих золоулавливателей принимается равной 0.

Тогда

.

Центробежный скруббер ЦС-ВТИ улавливает 90% твердых частиц, что обеспечивает незначительный валовой выброс твердых частиц в атмосферу – 0,85 кг/год. Газообразные вредные вещества не улавливаются сухим фильтром и попадают в атмосферу без очистки. Для снижения выбросов СО, NO_x, SO_х необходима разработка малотоксичных горелочных устройств.

Задача 2.2. Рассчитать массу выбросов (СО) в сутки от автомобилей на территории автопредприятия в зимнее время. Парк автомобилей состоит из 7 легковых машин и 25 автомобилей КАМАЗ грузоподъемностью 15 тонн. Средний пробег грузового автомобиля по территории предприятия в стуки равен 600 м, легкового – 400 м.

Решение. Объем i-го вещества, г, от j-го автомобиля на территории автопредприятия определяется по формуле

, (2.6)

где – удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя, г/мин (табл. 2.6); t_прог – время прогрева двигателя автомобиля, мин; – удельный выброс i-го вещества при поддержании постоянной скорости автомобиля 10–20 км/ч, г/км (табл. 2.6); L – пробег автомобиля по территории автопредприятия (въезд, выезд) в режиме поддержания постоянной скорости 10–20 км/ч; – удельный выброс i-го компонента при работе двигателя на холостом ходу, г/мин (табл. 2.6); t_х.ход = 5 мин – время работы двигателя на холостом ходу при выезде и возврате с автопредприятия, мин.

Время прогрева двигателя легкового автомобиля в зимнее время принимаем равным 20 мин. Выбросы оксида углерода от одного легкового втомобиля

. Таблица 2.6 Выбросы загрязняющих веществ автомобилями [1]

Время прогрева двигателя грузового автомобиля в зимнее время принимаем равным 30 мин. Выбросы оксида углерода от одного КАМАЗа на территории предприятия

.

Выброс оксида углерода в сутки на территории автопредприятия всеми автомобилями

Объем выбросов оксида углерода в сутки на территории автопредприятия значителен – 8,02 кг/сутки. ПДК_с.с оксида углерода (СО) равен 1 мг/м³. Для предотвращения превышения уровня СО над ПДК_с.с и вредного влияния СО на организм рабочих необходимо поочередное прогревание двигателей и выезд автомобилей с территории автопредприятия.

Задача 2.3.Рассчитать валовой выброс частиц абразивной пыли от трех круглошлифовальных станков с диаметрами круга 300, 350, 400 мм. Станки работают в сутки по 6 часов, в год – 258 дней. Участок оборудован аппаратом сухой очистки воздуха циклон ЦН-15.

Решение. Валовой выброс абразивной пыли М, кг/год, одного станка рассчитываем по формуле

(2.7)

где g_i – удельное выделение загрязняющих веществ при работе единицы оборудования в течение 1 с, г (табл. 2.7); t – время работы станка в день, ч; n – количество дней работы в году; k – количество станков данного типа,

;

;

.

Валовой выброс абразивных частиц от участка

(2.8)

где А – коэффициент, учитывающий исправную работу очистного устройства за год; h _т – эффективность очистки, % (табл. 2.8).

Таблица 2.7 Удельный выброс загрязняющих веществ при работе единицы оборудования в течение 1 с, г [1]

Тип станка	Наименование загрязнителя	Диаметр шлифовального круга, мм	Удельный выброс, г/с
Круглошлифовальный	Абразивная пыль		0,0325
	0,043
	0,047
	0,05
	0,065
	0,075
	0,086
Плоскошлифовальный	Абразивная пыль		0,036
	0,042
	0,05
	0,055
	0,059
	0,063
Бесцентрошлифовальный	Абразивная пыль	30–100	0,0126
400–500	0,019
480–600	0,025
Заточный	Металлическая пыль		0,0097
	0,01
	0,02
	0,037
	0,038
	0,041
	0,0475
	0,054
	0,06
	0,067

Таблица 2.8 Средняя эксплуатационная эффективность аппаратов

сухой очистки воздуха [1]

Аппарат, установка	Эффективность улавливания твердых частиц h т , %
Циклоны ЦН–15	80–85
Циклоны СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34	85–93
Групповые циклоны	85–90
Батарейные циклоны	82–90
Рукавные фильтры	99 и выше
Сетчатые фильтры (для волокнистой пыли)	93–96
Индивидуальные агрегаты типа ЗИЛ-900, АЭ212
Циклоны ЛИОТ	70–80

Коэффициент, учитывающий исправную работу очистного устройства,

, (2.9)

где N = 256 – количество дней исправной работы очистных сооружений в год; N₁ – количество дней работы станков в год,

;

.

Аппарат очистки воздуха улавливает 80% абразивной пыли, выделяющейся при работе станков. Поэтому загрязнение атмосферного воздуха – в пределах нормы. Рабочим необходимо применять респираторы.

Задача 2.4.Определить количество NO₂, образующейся при сжигании угля. Максимальная температура факела в топке 1653 К, коэффициент избытка воздуха на выходе из топки составляет 1,07. Расход топлива – 10,85 кг/с, содержание азота в топливе N^р = 0,5%. Теоретически необходимый объем воздуха V⁰ = 2,86 м³/кг. Объемы составляющих продуктов сгорания: = 0,56 м³/кг, = 2,27 м³/кг, = 0,60 м³/кг. Объем топки составляет 918 м³.

Решение.Объем сухих газов, м³/кг,

(2.10)

м³/кг.

Полный объем дымовых газов, м³/кг,

, (2.11)

м³/кг.

Определяем константу скорости реакции для различных топлив, м³/(моль? с),

(2.12)

где R = 8,31441 10³ – постоянная газовая универсальная, Дж/(К кмоль);

.

Концентрация кислорода в зоне реакции, моль/м³,

(2.13)

где Р = 9,81 10⁴ Па – давление в топке.

.

Рассчитываем концентрацию азота в зоне реакции, моль/м³,

(2.14)

.

Находим константу равновесия, моль/м³,

(2.15)

.

Определяем равновесную концентрацию оксидов азота, моль/м³,

(2.16)

.

Начальная концентрацию атомарного азота, моль/м³,

(2.17)

где b – поправка на степень конверсии азота топлива, b = 0,02 для угля; b = 0,4 для торфа в топке с амбразурами; b = 0,5 для мазута [3];

.

Время пребывания продуктов сгорания в топке, с,

(2.18)

Определяем безразмерное время:

; (2.

.19)

Безразмерная концентрация NO

, (2.20)

.

Действительная концентрация NO, моль/м³,

(2.21)

.

Действительная концентрация NO₂ при переходе всего NO в NO₂, кг/м³,

(2.22)

.

При таких условиях работы топки в окружающую среду выделяется около 474 мг/м³ двуокиси азота. На эмиссию оксидов азота сильное влияние оказывает коэффициент избытка воздуха и температура в топочной камере.

ЗАЩИТА ОТ ВИБРАЦИИ

Вибрация – это вид механических колебаний в технике (машинах, механизмах, средствах транспорта, конструкциях и др.). Источниками вибраций на предприятиях железнодорожного транспорта являются многие технологические процессы: укладка бетонных смесей, формовка железобетонных изделий на виброплощадках. Интенсивные вибрации возникают на фундаментах машин, при работе ручного механизированного инструмента, в подвижном составе железных дорог, а также создаются компрессорами, вентиляторами, насосами, генераторами.

По характеру воздействия на человека различают общую и локальную (местную) вибрацию. Общей вибрации (тряске), передаваемой на организм через опорные поверхности тела человека, подвергаются работники поездных и локомотивных бригад, операторы путевых и самоходных машин, трактористы и другие рабочие, а также пассажиры. Локальная вибрация, действующая на руки человека, создается многочисленными ручными машинами и механизированным инструментом, широко применяемыми при самых разнообразных работах, связанных с изготовлением и ремонтом средств транспорта, пути, электрооборудования, средств автоматики и связи, при строительных и монтажных работах.

Систематическое воздействие общих вибраций в резонансной или околорезонансной зоне может быть причиной вибрационной болезни – стойких нарушений физиологических функций, обусловленных преимущественно воздействием вибраций на центральную нервную систему. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружения, плохого сна, пониженной работоспособности, плохого самочувствия, нарушения сердечной деятельности.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, распространяющиеся от фаланг пальцев, на всю кисть, предплечье и сердце. Вследствие этого происходит нарушение периферического кровоснабжения. Одновременно происходит нарушение чувствительности кожи, окостенение сухожилий мышц, возникают боли и отложения солей в суставах кистей рук и пальцев, что приводит к деформации и уменьшению подвижности суставов.

Виброболезнь относится к группе профзаболеваний, эффективное лечение которых возможно лишь на ранних стадиях, причем восстановление нарушенных функций протекает очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

Снижение вибраций машин и механизмов достигается либо воздействием на источник вибраций – переменные силы в конструкции, либо воздействием на колебательную систему, в которой эти силы действуют.

Основными направлениями борьбы с вибрацией машин и оборудования являются:

– снижение вибрации в источнике возникновения посредством снижения или ликвидации действующих переменных сил;

– отстройка от режима резонанса путем рационального выбора приведенной массы или жесткости системы;

– вибродемпфирование;

– динамическое гашение колебаний путем внесения в систему дополнительных реактивных импедансов (сопротивлений).

Виброизоляция осуществляется посредством введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины – источника колебаний – к основанию или смежным элементам конструкции. Для виброизоляции машин с вертикальной возмущающей силой применяют виброизолирующие опоры трех типов: резиновые, пружинные и комбинированные.

Расчет виброизоляторов сводится к определению потребной упругости резиновых прокладок или пружин и определению их геометрических параметров: диаметра, числа витков и радиуса витка пружин, высоты, площади и числа резиновых прокладок.

Примеры решения задач

Задача 3.1. Рассчитать виброизоляцию виброплощадки и виброгасящее основание (фундамент) с обеспечением допустимых параметров вибрации рабочих мест в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90, если виброизоляторы пружинные; виброплощадка с вертикально направленными колебаниями грузоподъемностью 10 т; общий вес Q = 13860 Н, в том числе подвижных частей Q_п.ч = 11300 Н, частота колебаний f = 50 Гц; максимальный кинематический момент дебалансов М = 5200 Н/см; амплитуда колебаний виброплатформы а = 0,5 мм; размер виброплатформы 6 х 2,2 м; грунт–песок мелкий, маловлажный.

Решение. Расчетную схему см. на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема установки виброплощадки с пружинными виброизоляторами:

1 – подвижная часть виброплощадки; 2 – пружинный виброизолятор; 3 – неподвижная часть виброплощадки; 4 – виброгасящее основание (фундамент); 5 – акустический шов

Определяем динамическую силу, Н, создаваемую дебалансами вибраторов

(3.1)

где w = 2p f – круговая частота вибраторов, с^–1,

Н.

Суммарная жесткость пружинных виброизоляторов, Н/м,

(3.2)

где Х_ст – принимаем равным 0,5 см,

Н/м.

Собственная частота колебаний, Гц,

, (3.3)

Гц.

Определяем коэффициент передачи

(3.4)

Динамическая сила, Н, передаваемая на основание,

(3.5)

Н.

Для расчета амплитуды перемещений основания виброплощадки а_ф необходимо найти:

• минимальную площадь основания виброплощадки, см²,

(3.6)

где R = 2 10⁵ Па – допустимое нормативное давление на грунт условного фундамента (табл. 3.1),

см²;

• жесткость основания под виброплощадкой, Н/м,

, (3.7)

где С_Z = 40 Н/см³ – коэффициент упругого равномерного сжатия грунта (при

R = 1 2 10⁵ Па; С_Z = 20 Н/см²; R = 2C_Z = 40 Па; R = 3C_Z = 50 Па; R = 4C_Z = 60 Па; R = 5С_Z = 70 Па);

Н/м;

• собственную частоту колебаний основания виброплощадки, Гц,

, (3.8)

где ,

Гц.

Таблица 3.1 Допустимые нормативные давления на грунт

Наименование и состояние грунта	Дополнительное нормативное давление, 2 105 Па
Пески независимо от влажности: – крупные; – средней крупности	3,5... 4,5 2,5... 3,5
Пески мелкие: – маловлажные; – насыщенные водой	2,0...3,0 2,5...4,5
Пески пылевлажные: – маловлажные; – очень влажные; – насыщенные водой	2,0...2,5 1,5... 2,0 1,0...1,5
Супеси при коэффициенте пористости К: – 0,5; – 0,7	3,0 2,0
Суглинки при коэффициенте пористости К: – 0,5; – 0,7; – 1,0	2,5...3,0 1,8...2,5 1,0…2,0

Амплитуда перемещений основания виброплощадки, см,

, (3.9)

см мм > мм.

Допустимое значение вибросмещения определяется для частоты гармонической составляющей 50 Гц интерполяцией по табл. 3.2.

Таблица 3.2Допустимые значения амплитуды вибросмещения

Частота гармонической составляющей, Гц	Амплитуда виброперемещения мм
с вибрирующими установками	без вибрирующих установок
31,5	1,4 0,25 0,063 0,0282 0,0141 0,0072	0,57 0,1 0,025 0,0112 0,0056 0,0028

При применении только пружинных виброизоляторов амплитуда перемещений основания превышает допустимые уровни. Для их снижения требуется устройство виброгасящего основания (фундамента).

Для виброплощадок с вертикально направленными колебаниями минимально необходимый вес фундамента, при котором колебания не будут превышать допустимых, определяем по формуле

(3.10)

где – угловая частота колебаний; Q_o – вес неподвижной части (основания) виброплощадки, Н.

Для виброплощадок, работающих с частотой не ниже 3000 кал/мин, можно пользоваться формулой

Н.

Принимаем вес фундамента Q_ф = 140000 Н.

Определяем собственную частоту колебаний фундамента, Гц,

(3.11)

Где ,

Гц,

Амплитуду перемещения фундамента определяем по формуле (3.9):

мм < мм.

При применении пружинных виброизоляторов и виброгасящего основания амплитуда перемещений фундамента не превышает допустимой величины.

Задача 3.2. Рассчитать виброизоляцию рабочего места оператора с обеспечением допустимых параметров вибрации, если рабочее место размещено на виброизолируемой железобетонной плите размерами 1,5 х 1,0 х 0,1 м, весом 3300 Н, виброскорость рабочего места на частоте 63 Гц V = 0,08 м/ч, виброизоляторы – металлические пружины.

Решение.Приводим расчетную схему (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Пассивная виброизоляция рабочего места оператора

Определяем по ГОСТ 12.1.012-90 допустимую для частоты вынужденных колебаний 63 Гц виброскорость рабочего места V_доп = 0,002 м/с.

Общий вес виброизолированного рабочего места оператора, Н,

(3.12)

где Q_и – вес оператора принимаем равным 700 Н; Q_п – вес железобетонной плиты, Н,

Н.

Определяем частоту собственных колебаний виброизолированного рабочего места, Гц,

(3.13)

Гц.

Определяем статическую деформацию пружинных виброизоляторов по формуле (3.3)

см.

Находим суммарную жесткость пружинных виброизоляторов по формуле (3.2)

Н/м.

Принимаем количество устанавливаемых пружин n_n = 4.

Жесткость одного виброизолятора, Н/м,

(3.14)

Н/м.

Расчетная нагрузка на одну пружину, Н,

,

Н.

Диаметр проволоки, мм, для изготовления пружин

мм,

где N – коэффициент, определяемый по графику (рис. 3.3); С = D/d = 7 – отношение диаметра пружин к диаметру проволоки (принимается в пределах 4...10); [t ] – допускаемое напряжение на срез (для пружинной стали » 3,0...4,5 0⁸ Н/см).

Рис. 3.3. Зависимость коэффициента N от индекса пружины С = D/d

Определяем число рабочих витков пружины:

где s – модуль упругости на сдвиг (для стали 8 0⁶),

витка.

Число нерабочих витков при i < 7 принимаем i₂ = 1,5 витка на оба пальца пружины, а при i > 7 – i₂ = 2,5 витка. Полное число витков пружины I = i₁+ i₂ = 1,62 + 1,5 = 3,12.

Высота ненагруженной пружины, см,

где h₁ = 0,25...0,5D; D – шаг пружины (D = С d = 7 0,73 = 5,11 см).

см.

Принимаем h₁ = 0,3 D = 0,3 ? 5,11 = 1,53 см.

Для обеспечения устойчивости пружин, работающих на сжатие, необходимо, чтобы Н_о/D 1,5, т.е. 3,94/5,11 = 0,77< 1,5.

Продольная устойчивость виброплиты обеспечена.

Задача 3.3. Определить какая часть динамических сил от вибрации частотой 100 Гц, создающейся электродвигателем, будет изолирована прокладкой из резины средней жесткости толщиной 5 см.

Решение. Вычертим расчетную схему (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Схема виброизоляции электродвигателя на резиновой прокладке

Определяем статическую осадку амортизаторов, см,

см.

Число оборотов электродвигателя:

,

об/мин.

Определяем коэффициент виброизоляции

» .

Прокладкой из резины толщиной 5 см примерно 3% динамических сил от вибрации частотой 100 Гц будет передано основанию, а 97 % – изолировано.

Задача 3.4. Рассчитать виброизоляцию электродвигателя весом 1000 Н с числом оборотов n=3000 об/мин.

Решение. Вычертим расчетную схему (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема виброизоляции на резиновых прокладках

Принимаем вес фундамента в 4 раза больше веса электродвигателя. Тогда общий вес будет равен 5000 Н.

Основная частота Гц.

Выбираем в качестве прокладок резину средней жесткости.

Находим статическую осадку резиновых прокладок, см,

где h – толщина прокладки (принимаем h = 6 см),

см,

Определяем частоту колебаний установки на амортизаторах по формуле (3.3)

Гц.

Таким образом, f_o =17 Гц < 50 Гц почти в 3 раза.

Определяем коэффициент виброизоляции

.

Площадь всех прокладок, см², под агрегат

где s – допустимое напряжение для резины средней жесткости, Н/см²,

см².

Принимаем количество прокладок 8.

Площадь одной прокладки

см².

Принимаем размеры резиновых прокладок 4х 5 см.

Расчет показывает, что увеличение высоты прокладки ведет к повышению статической осадки Х_ст и снижению резонансной частоты f_o.

Задача 3.5. Рассчитать виброизоляцию виброплощадки с обеспечением допустимых параметров вибрации в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90, если виброплощадка с вертикально направленными колебаниями грузоподъемностью 10 т; общий вес Q = 13860 Н, в т.ч. подвижных частей Q_п.ч = 11300 Н; частота колебаний 50 Гц; максимальный кинематический момент дебалансов М = 5200 Н/см; амплитуда колебаний виброплатформы а = 0,05 мм; размер виброплатформы 6 х 2,2 м; амортизаторы пневморезиновые.

Решение. Приводим расчетную схему (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Схема установки виброплощадки с пневморезиновым амортизатором: 1 – подвижная часть виброплощадки; 2 – камера пневморезинового амортизатора; 3 – неподвижная часть виброплощадки; 4 – резино-кордная оболочка пневморезинового амортизатора

Рассчитаем динамическую силу, создаваемую дебалансами вибраторов, по формуле (3.1)

Н.

Определяем:

· суммарную эффективную площадь, см², (рабочее давление в камерах принимаем в расчетах Р_о=60 10⁴ Па)