|
Вперед назад к звездам :) |
|
Маховичный накопитель |
7.2.7. Расчет виброгасящих оснований
При работе большинства машин возникают динамические нагрузки, обусловленные неуравновешенными силами инерции. Эти силы могут вызвать недопустимые колебания строительных конструкций и оказать вредное действие на организм человека. Допускаемые амплитуды виброперемещения по ГОСТ 12.1.12 – 78 [3] приведены в табл.7.2.
Таблица 7.2. Допускаемые значения амплитуды виброперемещения
Для уменьшения колебаний строительных конструкций и расположенных на них рабочих мест машины, возбуждающие динамические нагрузки, устанавливают на массивные фундаменты. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы колебания подошвы фундамента не превышали (по виброперемещению) установленных для заданной частоты величин. Расчет фундамента под виброплощадки сводится: · К проверке амплитуд виброперемещения вынужденных колебаний фундамента; · К определению давлений, передаваемых фундаментом на грунт (табл.7.3., табл.7.4.)
Таблица 7.3. Основные характеристики грунтов
Таблица 7.4. Основные характеристики грунтов
· к проверке собственной частоты колебаний фундамента (собственная частота колебаний фундамента должна отличаться от частоты вынужденных колебаний не менее чем в 1,5 раза). Нормативная динамическая нагрузка N от виброплощадки, возбуждаемая механическими вибраторами с вращающимися эксцентричными массами (дебалансами), определяется как центробежная сила
m – масса вращающейся части машины (дебаланса), кг; r – экцентриситет вращающихся масс, см; w - круговая частота вала машины, с-1. При использовании дебалансных вибраторов нормативную динамическую нагрузку определяют по формуле
Мк=m*r – кинетический момент одного вибратора, Н*см; g – ускорение свободного падения, см/с2.
Рассчитаем динамическую нагрузку N при следующих условиях: · Максимальная грузоподъемность площадки 5 т · Габарит 6269*1780*1020 мм · Вес общий 74200 Н, в том числе подвижных частей Qпч=62780Н · Мощность привода 28 кВт · Частота вращения 3000 мин-1 · Максимальный кинетический момент дебалансов М=2900Н*см · Амплитуда виброперемещения стола 0,4 мм · Частота вибрирования f=50Гц Фундамент устанавливают на суглинок средней пористости с допускаемым нормативным давлением R=3*105 Па Виброплощадка двухвальная, нормативная возмущающая сила действует в вертикальном направлении. Виброизоляция выполнена в виде 8 цилиндрических стальных пружин. w=2*p*f=314 с-1
N=Mk*w2/g=2900*3142/980=291760 Н
Предполагаем, что виброплощадка опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных (подрессоренных) частей установки статическую осадку lст=0,5см. Суммарная жесткость всех амортизаторов
К=Qпч/lст=62780/980=125560 Н/см
Рассчитываем собственную круговую частоту вертикальных колебаний подрессоренных частей виброплощадки w0 и массу подвижных частей вибро площадки mпч
Определяем нормальную динамическую нагрузку, передающуюся на фундамент
исходя из известного опыта проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками конструктивно принимаем площадь Fф и высоту фундамента так, чтобы вес фундамента примерно в 2 раза был больше общего веса виброплощадки:
Qф=140000 Н;
Fф=640*180=115200 см2
Масса фундамента
mф= Qф/g=140000/980=142 Н*с2/см=142 кг
Рассчитываем коэффициент жесткости естественного основания при ранее выбранном грунте: суглинок средней пористости с допускаемым нормативным давлением R=3*105 Па, cz=50 Н/см2
Kz=Fф*cz=115200*50=576*108 Па
Определяем круговую частоту собственных вертикальных колебаний фундамента
Рассчитываем амплитуду перемещения фундамента под действием динамической силы
0,007<aдоп=0,009 мм (см. ГОСТ12.1.12-78)
Таким образом, при работе виброплощадки амплитуда виброперемещения фундамента не превышает допускаемой величины. 7.2.8. Расчет виброизоляции рабочего места оператора
Для уменьшения вибрации на рабочем месте оператора используем резиновые виброизоляторы с коэффициентом передачи m=(1/5)…(1/12). Измеренная виброскорость на рабочем месте составляет 8…10 мм/с на частотах 16; 31,5 и 63 Гц, что выше нормы в 4…5 раз. Пост управления оператора с весом Рпульта=200 Н расположен на стальной плите габаритом 1200*1200*10 мм. Масса плиты mплиты=Vp ,
V – объем, см3, r=7,8 г/см3, плотность стали,
mплиты=(120*120*1)*7,8=112,3 кг
Вес плиты
Рплиты=1123 Н
Частоты вынужденных колебаний перекрытия принимаем равным 16, 31, 63 Гц. Для изготовления виброизоляторов используем резину на каучуковой основе №3311 с твердостью по ГОСТ 263-75 [6] равной 3*105 Па и динамическим модулем упругости равным 25*105 Па или 250 Н/см2. Основные характеристики распространенных резин приведены в табл.7.4.
Таблица 7.5. Основные характеристики резины
Определим площадь поперечного сечения всех виброизоляторов, S, см2, и рабочую высоту каждого виброизолятора Нр, см:
S=P/s;
Нр=Ед*S/K.
Р – общий вес виброизолированной установки, Н s - расчетное статическое напряжение в резине, Па Ед – динамический модуль упругости резины, Па К – требуемая суммарная жесткость виброизоляторов, Н/см
Требуемая суммарная жесткость всех виброизоляторов в вертикальном направлении К=4*p2*f20доп*Р/g
g– ускорение свободного падения, 980 см/см2 f20доп – допустимая частота собственных вертикальных колебаний
Для вычисления f0доп необходимо предварительно вычислить акустическую эффективность виброизоляции
DL=20lg(1/m)
Виброизоляция для механического оборудования должна обеспечить получение DL не менее величин, приведенных ниже в табл.7.5.
Таблица 7.6.
При выполнении этих требований использование виброизоляции обеспечивает удовлетворительные акустические условия в смежных помещениях. В нашем случае по условиям виброзащиты рабочего места достаточная вибрация с m=1/10. тогда DL=20 дБ. Зная DL и наибольшую частоту вынужденных колебаний f=63 Гц по графику (Рис.7.1.) определяем допустимую частоту собственных вертикальных колебаний f0доп=8 Гц. Общий вес виброизолированной установки
Р=Рплиты+Рпульта+Рчел=1123+200+800=2123 Н.
Тогда К=4*3,142*82*2123/980=5220 Н/см.
Определяем площадь всех виброизоляторов и рабочую высоту резинового виброизолятора, приняв s=3*105 Па=30 Н/см2.
S=2123/30=70,6 см2;
Нр=250*70,6/5220=3,38 см.
Определяем площадь поперечного сечения одного виброизолятора, принимая 4 виброизолятора S’=70,6/4=17,65 см2. принимаем сечение виброизолятора квадрат со стороной 4,5 см, S’=20,25 см2. резиновые виброизоляторы сохраняют устойчивость при выполнении условий
Нр<d<1,5Нр,
d – диаметр или сторона квадрата сечения,
3,38<4,5<5,07
Таким образом выбранные виброизоляторы сохраняют устойчивость от опрокидывания в процессе эксплуатации. Определяем полную высоту
Н=Нр+(d/8)=3,38+(4,5/8)=4 см
Теперь определим фактическую виброизолирующую способность резиновых виброизоляторов принятых геометрических размеров на различных частотах вынужденных колебаний. Вычислим коэффициент передачи для f=16; 31; 63 Гц.
К=Ед*S/Нр=250*70,6/3,38=5222 Н/см
f0=(1/2*p)*
Определяем коэффициент передачи для различных частот вынужденных колебаний: При f=16 Гц
При f=20 Гц
При f=31 Гц
При f=63 Гц
Спроектированная система виброизоляции, выполненная на четырех резиновых виброизоляторах высотой 4 и шириной 4,5 см дает уменьшение виброскорости, передаваемой на рабочее место оператора, от 3 до 63 раз. Вибрация на рабочем месте оператора на частотах 16 и 20 Гц не превысит гигиеническую норму, а на частотах 31 и 63 Гц будет значительно ниже нормы.
|
||||||||||||||||||||||||||||
