Основные методы виброзащиты

Основы виброзащиты машин.

Повышение быстроходности машин, характерное для развития машиностроения, неизбежно приводит к повышению уровня создаваемых динамических воздействий. Это проявляется в увеличений 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 к решению проблемы виброзащиты. Так защищая водителя от вибрационных воздействий, конструктор может пойти по пути снижения колебаний массы со всеми установленными на нем агрегатами, или по пути уменьшения колебаний только одного сидения 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.

Уменьшение интенсивности колебаний объекта может быть достигнуто следующими 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. Присоединению к объекту дополнительной динамической системы, изменяющий 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).

Виброизоляция.

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 вибразащитной системы представлена на рисунке 12.1

1.Случай силового возбуждения:

Основные методы виброзащиты - №1 - открытая онлайн библиотека

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.

Рис 13.1
Поведение системы описывается следующим дифференциальным уравнением:

Основные методы виброзащиты - №2 - открытая онлайн библиотека (12.1)

где m - масса амортизированного объекта; х - обобщенная координата; F(x) - внешняя сила, приложенная к объекту; Основные методы виброзащиты - №3 - открытая онлайн библиотека - сила, приложенная к массе со стороны упругого амортизатора.

Простейшими примерами таких воздействий могут служить:

а) гармоническая вынуждающая сила

Основные методы виброзащиты - №4 - открытая онлайн библиотека

Основные методы виброзащиты - №5 - открытая онлайн библиотека
Основные методы виброзащиты - №6 - открытая онлайн библиотека - амплитуда колебаний;

Основные методы виброзащиты - №7 - открытая онлайн библиотека - круговая частота (рад/с);

Основные методы виброзащиты - №8 - открытая онлайн библиотека - фаза колебания;

Основные методы виброзащиты - №9 - открытая онлайн библиотека - период колебаний, с;

Основные методы виброзащиты - №10 - открытая онлайн библиотека - частота колебаний, Гц.

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

Основные методы виброзащиты - №11 - 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 [стар] параграф 10.1 ... 10.9. Ограничимся рассмотрением случая, когда на массу "m" действует гармоническая вынуждающая сила, описываемая уравнением:

Основные методы виброзащиты - №12 - открытая онлайн библиотека (12.2)