Теоретические сведения о способах защиты от вибрации

Вибрация – это механические колебания, передаваемые по жидким или твердым средам. Вибрация аналогична шуму по физической природе. Вибрация представляет собой кинетическую энергию, передаваемую машине или человеку.

Способы виброзащиты весьма разнообразны. Выбор того или иного способа в значительной мере определяется характером источника вибрации. Когда невозможно оказать какое-либо ощутимое влияние на источник вибрации (природные явления – ветер, волны на воде, землетрясения и др.), применяют разнообразные технические средства, снижающие передачу вибрации и устраняющие ее вредное или разрушительное воздействие на защищаемый объект.

При постановке задач виброзащиты в исследуемой механической системе выделяют две подсистемы: И и О (рис. 1.5.1), соединенные между собой связями С. К подсистеме И относят ту часть механической системы, в которой непосредственно происходят физические процессы, вызывающие колебания; эта подсистема называется источником колебаний. Подсистема О – та часть механической системы, колебания которой требуется уменьшить; она называется объектом виброзащиты. Силы, возникающие в связях С, соединяющих объект с источником и вызывающие колебания объекта, называются динамическими воздействиями.

В случаях, когда свойства объекта и связей не влияют на колебания тех точек источника, в которых он соединяется с объектом, воздействия называются кинематическими. Динамические и кинематические воздействия объединены общим термином – механические воздействия.

Рис. 1.5.1. Система «источник-объект»	Рис. 1.5.2. Схема динамического гашения

Уменьшение интенсивности колебания объекта может быть достигнуто следующими способами:

1)уменьшением уровней механических воздействий, возбуждаемых источником; такой способ виброзащиты называется снижением виброактивности источника;

Изменение конструкции объекта. Первый метод снижения колебаний состоит в устранении резонансных явлений. В этом случае даже при малых значениях дисбаланса и относительно небольших возбуждающих воздействиях уровень вибрационных параметров резко возрастает. Для снижения уровня производственных вибраций важно исключить резонансные режимы работы технологического оборудования. При проектировании это достигается выбором рабочих режимов с учетом собственных частот машин и механизмов. В процессе эксплуатации можно уменьшить жесткость агрегатов, а в некоторых случаях и их массы, что приведет к изменению значения собственных частот. Возможно изменение рабочих режимов оборудования. Все это следует учитывать, если машины и механизмы в процессе эксплуатации со временем становятся источником вибраций.

Учитывая, что собственная частота колебательной системы

, (1.5.2)

где b и т – соответственно жесткость и масса системы, изменяя любую из этих характеристик, можно исключить режим резонанса.

Второй метод виброзащиты называется вибродемпфированием(в ряде случаев осуществляется введением в конструкцию объекта специальных устройств, называемых демпферами. В основе данного метода лежит увеличение активных потерь в колебательных системах. В качестве основной характеристики вибродемпфирования принят коэффициент потерь энергии:

, (1.5.3)

где w – угловая частота колебаний; m – коэффициент вязкого трения; b – жесткость системы.

Вибродемпфирование может быть реализовано в машинах с интенсивными динамическими нагрузками путем применения материалов с большим внутренним трением: чугунов с малым содержанием углерода и кремния, сплавов цветных металлов.

Большие возможности для защиты от вибраций имеют вибродемпфирующие покрытия. Их применяют для снижения колебаний, распространяющихся по трубопроводам и газопроводам компрессорных станций, воздуховодом систем вентиляции административных зданий. Наиболее распространенные виды вибродемпфирующих покрытий представлены в табл. 1.5.1.

Таблица 1.5.1