Вибрационная защита

В статье дается анализ существующих методов защиты от вибрации применяемых в промышленности. Предложена уточненная классификация методов защиты.

Ключевые слова: вибрация, механические колебания, методы виброзащиты.

The article deals with the existing methods of protection against vibration used in the industry. Propose a refined classification of methods of protection.

Keywords: vibration, mechanical vibrations, vibration protection methods.

Как известно, при движении механической системы под действием внешних сил в ней возникают механические колебания или вибрации. Эти вибрации оказывают влияние на функционирование механизма и часто ухудшают его эксплуатационные характеристики: снижают точность, уменьшают КПД и долговечность машины, увеличивают нагрев деталей, снижают их прочность, оказывают вредное воздействие на человека-оператора. Примерами таких колебаний могут быть: дрожание токарного резца, ведущее к ухудшению качества поверхности; колебания клапан-ных пружин, нарушающие моменты газорасраспределения в двигателе; дрожание пола и дребезжание оконных стекол вследствие работы двигателя неподалеку от здания и т. п. Нередко эти колебания становятся разрушительными; от крутильных колебаний ломаются коленчатые валы, сильные колебания разрушают клапанные пружины, в стенах зданий от распространяющихся через грунт сотрясений образуются трещины. Если не удается уравновесить и сбалансировать отдельные звенья и механизм в целом, то для снижения влияния вибраций используют различные методы борьбы с вибрацией. С одной стороны при проектировании машины принимают меры для снижения ее виброактивности (уравновешивание и балансировка механизмов), с другой - предусматриваются средства защиты как машины от вибраций, исходящих от других машин (для рассматриваемой машины от среды), так среды и операторов от вибраций данной машины.

Проблема защиты от вибрации и ударов существует на каждом машиностроительном предприятии, в организациях, осуществляющих грузовые и пассажирские перевозки автомобильным и ж/д транспортом, при использовании вентиляционного, холодильного, компрессорного оборудования и т.п. Везде где есть движение, вращение, соударение существует проблема с вибрацией.

Вибрационная защита - это совокупность средств и методов уменьшения вибрации, воспринимаемой защищаемыми объектами. Защищаемыми объектами могут быть люди, управляющие машинами; обслуживающий персонал, находящийся в зоне действия вибрации; здания или иные сооружения; машины, аппараты, приборы, находящиеся в зоне действия вибрации; детали, узлы, механизмы и устройства, входящие в состав машины, работа которой порождает вибрацию.

В соответствии с этим методы вибрационной защиты включают как расчетно-теоретические, так и конструкторско-экспериментальные решения, причем оба вида решений, как правило, взаимосвязаны.

К основным методам виброзащиты относятся следующие.

1. Снижение интенсивности источников вибрации. К источникам вибрации относятся трансмиссии, двигатели, подшипники, зазоры в сочленениях деталей. Эти факторы усиливаются с увеличением износа деталей. Способы снижения интенсивности вибрации специфичны для каждого частного случая. При проектировании конструкции движущиеся массы машины или механизма должны быть уравновешены.

2. Снижение частоты периодического движения механизма, в том числе за предел диапазона частот нормируемой вибрации, связанное с изменением конструкции объекта.

3. Динамическое гашение колебаний, достигаемое с помощью специального динамического виброгасителя, устанавливаемого в систему объекта.

4. Виброизоляция, которая сводится к ослаблению связей между источником и объектом. Демпфирующие элементы и устройства, устанавливаемые между вибрирующей деталью и защищенным объек-том, называют виброизоляторами.

Подробно рассматривая методы вибрационной защиты, на основании [1] с учетом защиты человека – оператора [3] можно принять уточненную классификацию методов защиты (рис.1).

Методы защиты по отношению к источнику возбуждения вибрации подразделяют:

• методы, снижающие параметры вибрации воздействием на источник возбуждения;

• методы, снижающие параметры вибрации на путях ее распространения от источника возбуждения.

Рис.1. Методы виброзащиты

Методы защиты, снижающие вибрацию воздействием на источник возбуждения, по виду возбуждения подразделяют:

• методы, снижающие самовозбуждение вибрации;

• методы, снижающие силовое возбуждение вибрации;

• методы, снижающие параметрическое возбуждение вибрации;

• методы, снижающие кинематическое возбуждение вибрации.

Методы, снижающие силовое возбуждение вибрации, по виду реализации подразделяют:

• методы, снижающие возбуждение изменением конструктивных элементов источника возбуждения вибрации;

• методы, снижающие возбуждение изменением частоты вибрации источника возбуждения вибрации;

• методы, снижающие возбуждение изменением характера вынуждающих сил или (и) моментов, обусловленных рабочим процессом в машине.

• методы уравновешивания;

Методы, снижающие кинематическое возбуждение вибрации, по виду реализации подразделяют:

• методы, снижающие возбуждение изменением конструктивных элементов машин и строительных конструкций;

• методы, снижающие возбуждение уменьшением неровностей профиля пути самоходных и прицепных машин;

• методы, снижающие возбуждение повышением нивелирующей способности опорных элементов самоходных и прицепных машин.

Методы уравновешивания по виду движения инерционных масс источника возбуждения вибрации подразделяют:

• методы уравновешивания вращающихся масс;

• методы уравновешивания поступательно движущихся масс;

• методы уравновешивания сложно-движущихся масс.

Методы, снижающие передачу вибрации на путях ее распространения, по виду реализации подразделяют:

• методы, снижающие передачу вибрации изменением конструктивных элементов машин и строительных конструкций;

• методы, снижающие передачу вибрации использованием демпфирующих покрытий;

• методы, снижающие передачу вибрации антифазной синхронизацией двух или нескольких источников возбуждения вибрации.

• методы, снижающие передачу вибрации использованием дополнительных устройств, встраиваемых в конструкцию машин, в строительные конструкции и сооружаемых на путях распространения вибрации;

Методы, снижающие передачу вибрации использованием дополнительных устройств, встраиваемых в конструкцию машин и строительные конструкции, подразделяют по принципу действия:

• методы виброизоляции;

• методы виброгашения.

Методы виброизоляции подразделяют по использованию дополнительного источника энергии на:

• методы пассивной виброизоляции,

• методы активной виброизоляции,

по виду снижаемого динамического воздействия на:

• методы силовой виброизоляции,

• методы кинематической виброизоляции.

Методы виброгашения по использованию дополнительного источника энергии подразделяют:

• методы пассивного виброгашения;

• методы активного виброгашения.

Методы, снижающие вибрацию на путях ее распространения, по наличию контакта оператора с вибрирующим объектом подразделяют:

• методы, снижающие передачу вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом;

• методы, снижающие передачу вибрации исключением контакта оператора с вибрирующим объектом.

Методы, снижающие передачу вибрации исключением контакта оператора с вибрирующим объектом подразделяют:

• методы, использующие дистанционное управление;

• методы, использующие автоматический контроль и сигнализацию;

• методы, использующие ограждение.

Литература:

1. Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация. ГОСТ 26568-85

2. Левитский Н.И. Колебания в машинах: Учебное пособие для втузов. - М: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1988. - 336 с.

3. Романченко М.К., Пахомова Л.В. «Защита человека от низкочастотной вибрации», – LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Germany, 2011. – 132 с.