Основные методы виброзащиты. Виброизоляция

Основы виброзащиты машин

Повышение быстроходности машин, характерное для развития машиностроения, неизбежно приводит к повы­шению уровня создаваемых динамических воздействий. Это проявляется в увеличении динамических напряжений в элементах машин, снижении их несущей способности, появлении усталостных напряжений.

Особенно сложны проблемы виброзащиты в совре­менных транспортных средствах (летательные аппараты, колесные и гусеничные машины, морские суда и т.д.). Со­здатели новых машин могут по-разному подходить кре­шению проблемы виброзащиты. Так, защищая водителя от вибрационных воздействий, конструктор может пойти по пути снижения колебаний массы со всеми установлен­ными на нем агрегатами или но пути уменьшения колеба­ний только одного сиденья механика-водителя. Очевидно, что во втором случае эффективность решения достигается более простыми техническими средствами, чем в первом случае.

Виброзащита- это совокупность методов и средств, уменьшающих вредное влияние вибраций. Создание виб­розащитных устройств, позволяющих эффективно решать поставленные перед ними задачи при ограниченных массо­вых и геометрических характеристиках, является сложной технической задачей, решение которой оказывается воз­можной только при всестороннем учете характера возму­щений и особенностей динамики создаваемых систем. Все это привело к возникновению и развитию большого само­стоятельного раздела динамики машин - теории виброза­щитных систем.

Основные методы виброзащиты. Виброизоляция

Уменьшение интенсивности колебаний объекта может быть достигнуто разными способами.

1. Уменьшением уровней механических воздействий, -возбуждаемых источником (такой способ виброзащиты называется снижением виброактивности источника^.Для этого осуществляют уровновешивание рычажных механиз­мов и балансировку роторов, о чем мы говорили на преды­дущих лекциях.

2. Изменением конструкции объекта, при котором заданные механические воздействия будут вызывать ме­нее интенсивные колебания объекта или отдельных его частей (этот метод называется внутренней виброзащитой объекта).

3. Присоединением к объекту дополнительной динами­ческой системы, изменяющей характер его колебаний. Такая система называется динамическим гасителем колебаний,а метод защиты, основанный на ее применении, - динами­ческим гашением колебаний.

4. Установкой между объектом и источником колебаний дополнительной системы, изменяющей характер его коле­баний. Этот метод виброзащиты называется виброизоля­цией,а устройства, устанавливаемые между источником и объектом, - виброизоляторами (виброизолирующими устройствами).

Действие виброизоляции сводится к ослаблению связей между источником и объектом; при этом уменьшаются ди­намические воздействия, передаваемые объекту.

Ослабление связей обычно сопровождается возникнове­нием некоторых нежелательных явлений:

- увеличением статических смещений объекта относи­тельно источника;

- увеличением амплитуд относительных колебаний при низкочастотных воздействиях.

Поэтому применение виброизоляции как метода виб­розащиты в большинстве случаев связано с нахождением компромиссного решения, удовлетворяющего всей сово­купности требований.

Давайте рассмотрим случай виброизоляции с помощью упругих амортизаторов.

Принципиальная схема виброзащитной системы пред­ставлена на рисунке 1.

Рис.1 Случай силового возбуждения

Между основанием и амортизируемым объектом уста­навливается упругий амортизатор (или упругие амортиза­торы).

К амортизируемому объекту приложена внешняя сила (F(t)). Ставится задача снизить динамические силы, пере­даваемые на основание, за счет введения в систему упругих амортизаторов.

Поведение системы описывается следующим дифферен­циальным уравнением

m Основные методы виброзащиты. Виброизоляция - №2 - открытая онлайн библиотека Основные методы виброзащиты. Виброизоляция - №3 - открытая онлайн библиотека = F(t)+R(x, Основные методы виброзащиты. Виброизоляция - №4 - открытая онлайн библиотека ),

где т - масса амортизированного объекта; х - обобщенная координата; F(t) - внешняя сила, приложенная к объекту; R(x, x) - сила, приложенная к массе со стороны упругого амортизатора.

Простейшим примером таких воздействий может слу­жить гармоническая вынуждающая сила F = F0(sinωt.+ φ) где F0 - амплитуда колебаний; ω - круговая частота (рад/с);

ωt.- фаза колебания; Основные методы виброзащиты. Виброизоляция - №5 - открытая онлайн библиотека период колебаний, с;

f = Основные методы виброзащиты. Виброизоляция - №6 - открытая онлайн библиотека
частота колебаний, Гц (рис. 2). Т

Рис. 2

В более сложных случаях воздействие на массу т может быть описано конечной (или бесконечной) суммой гармо­нических компонентов. Тогда

Основные методы виброзащиты. Виброизоляция - №8 - открытая онлайн библиотека

Такое вибрационное воздействие принято называть по­лигармоническим. Существует множество различных ви­дов ударных воздействий, но о них из-за краткости курса мы говорить не будем, а рекомендуем обратиться к учеб­нику 1987 г. издания, параграфы 10.1-10.9. Ограничимся рассмотрением случая, когда на массу т действует гармони­ческая вынуждающая сила, описываемая уравнением

F=F0 cosωt.