Развитие современных производственных технологий обуславливают необходимость создание машин и механизмов, эксплуатирующихся в условиях значительных скоростей и ускорений. Это ведет к росту динамических вибрационных нагрузок на детали машин и элементов сооружения, а также на отдельные узлы и приборы этих машин. Одним из методов решения этой проблемы является демпфирование вибрации — уменьшение вибрации вследствии рассевания механической энергии. Т. е. осуществляется вибрационная защита за счет совокупности средств и методов уменьшения вибрации, воспринимаемой защищенными объектами. В частности использование для этих целей, по конструктивному признаку, демпфирующих полимерных материалов (ГОСТ 26568–85. Вибрация. Методы и средства защиты).
Простейшей формой вибрации является гармоническое колебание, когда рассматриваемая точка конструкции смещается в заданном направлении от положения равновесия в зависимости от времени по синусоидальному закону. Время, в течение которого материальное тело совершает одно полное колебание, называют периодом колебаний. Число полных колебаний за единицу времени называют частотой колебаний.
Технические мероприятия ограничения и уменьшения вибрации направлены на автоматизацию и механизацию основных технологических процессов, на улучшение качества и долговечности работы оборудования и шумо-виброзащитных устройств к нему, внедрение оборудования с дистанционным управлением. Основной мерой снижения вибрации является уменьшение вибрации в источнике ее образования.
В тех случаях, когда достичь допустимого уровня конструктивными методами не удается, используют методы изоляции источника и поглощения колебаний специальными материалами и конструкциями, применение которых особенно эффективно при использовании дистанционного управления или полной автоматизации производственного процесса. Находят применение демпфирующие и стопорные устройства, пневмоподдержки.
Вибродемпфирование производится с помощью использования композиционных материалов: сталь—алюминий, сталь—медь, а также пластмасс, древесины или резины. Если обрабатываемая поверхность имеет сложную форму, то для демпфирования вибрации применяются мастичные покрытия, представляющие собой смесь синтетических смол и наполнителей, а также мастика «Антивибрит» на основе эпоксидных смол.
Эффективным способом виброгашения является установка динамических виброгасителей, уменьшающих уровень вибраций защищаемого объекта. Недостатком такого способа гашения колебаний является его эффективенность только при резонансной частоте колебаний агрегата. Виброизоляция обеспечивает снижение вибрации за счет уменьшения передачи колебаний от агрегата к защищаемому объекту при установке между ними дополнительных устройств.
При эксплуатации машин и оборудования для устранения вибрации применяют изоляцию из дерева, резины, войлока, пробки, пружин, рессор, которые помещают между машинами и оборудованием и их опорными основаниями. Важным условием уменьшения или ослабления вибрации является жесткое соединение машин и аппаратов с их опорными основаниями, балансировка движущихся частей машин.
В данной статье мы расскажем о новом материале вибродемпфирующие эластомерные пластины (ВЭП).
Пластины ВЭП обеспечивают снижение уровня вибрации от механизмов и машин до 85 % в диапазоне частот 2–10000 Гц. Эффективность материала обуславливается его химическим составом участвующим в преобразовании колебательной энергии в тепловую с последующим ее рассеиванием. Такое преобразование возникает за счет механических деформаций упругого слоя, возникающих в следствии разницы физико-механических характеристик основании и демпфера. Прежде всего по плотности (1300 кг./куб.м) и динамическому модулю упругости (30 МПа), с максимальными внутренними потерями и коэффициентом механических потерь 0,7. Обладая высокими физико-механическими показателями: условная прочность при разрыве не менее 8,0 МПа; относительное удлинение при разрыве, не менее 350 % и стойкостью к агрессивным средам позволяет рассматривать ВЭП в качестве эффективного вибродемпфирующего материала. Традиционными способами борьбы с вибрациями в месте их возникновения, опор механизмов и машин, являются использование бетонных фундаментов и применение виброизоляторов (амортизаторов). Преимущества использования ВЭП под опоры и станины механизмов и машин, в сравнении с массивным бетонным фундаментом заключаются в меньшей материалоемкости и времени монтажа при аналогичном поглощающем эффекте. В сравнении с использованием виброизоляторов, у пластин выше надежность конструкции, т. к. в вибродемпфирующей пластине имеется всего один элемент. Для производственных процессов с высоким уровнем вибрации целесообразно использовать комбинацию бетонного фундамента стаканного типа, где внутренняя часть бетонного основания внешнего фундамента выложена слоем ВЭП толщиной 20–30 мм., на котором заливается непосредственно фундамент оборудования. Такая конструкция снижает интенсивность колебаний за счет прохождения волн через слои с различными динамичными модулями (примерно в 100 раз), и соответственно удельным акустическим сопротивлением. Стоит упомянуть о нескольких способах, которыми зачастую пытаются решить вопрос виброзащиты. Иногда, не задумываясь о физико-механических характеристиках материала, для виброзащиты, пытаются использовать различные вспененные материалы — пенорезину, пенополиуретан, пенопласт и т. д. Однако, попадая под значительное давление передаваемое элементами оборудования; станин или опор — данные материалы меняют как свою первоначальную форму, так и внутреннюю структуру, которая в ненагруженном состоянии позволяет им поглощать звуковые волны. В следствие указанных изменений, через короткий промежуток времени вибрация получает практически беспрепятственный доступ к строительным конструкциям и распространяется в виде структурного шума по смежным помещениям и по всему зданию.В нашей практике мы неоднократно сталкивались и с другой попыткой интуитивно найти выход из ситуации с обеспечением виброзащиты; размещением под станиной либо опорами оборудования высокоэластичных резин с низкой твердостью т. н. вакуумных резиновых пластин. Однако, именно высокая эластичность таких резин приводит не к гашению колебаний, а к их отражению, зачастую усилению, из-за возникающего резонанса, и к раскачиванию размещенного на такой подложке оборудования. Кроме того, значительно большая часть колебательной энергии переходит в звуковую. Благодаря высокому коэффициенту механических потерь и низкому динамическому модулю упругости и высоким физико-механическим свойствам, ВЭП считается эффективным вибродемпфирующим материалом и используется в качестве упругих элементов под опоры механизмов и машин, а также при строительстве зданий, сооружений и фундаментов. ВЭП выпускаются в виде плит толщиной 10 и 20 мм. и в виде рулонного материала толщиной 4 мм., и соответствует санитарно-эпидемиологическим нормам.
Литература:
1. Алексеев, С. П. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении Текст. / С. П. Алексеев, А. М.Казаков, Н. Н. Колотилов. М.: Машиностроение, 1970. -208с.
2. Вибрации в технике: Справочник Текст.: в 6-ти т. Т.6. М.: Машиностроение, 1981.-456с.
3. Андросов, С. П. Снижение вибрации и шума швейных машин Текст. / С. П. Андросов, В. Л. Теплоухов // Швейная промышленность. 2005, № 5, — С. 19.
