Рассчитать виброгасящее основание фундамент под виброплощадку
Обновлено: 19.04.2024
Ниже приведены примеры расчетов массивных фундаментов на периодическую (гармоническую) и ударную нагрузки и пример расчета рамного фундамента на гармоническую нагрузку. Примеры расчетов фундаментов под машины можно найти в «Руководстве по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками» [6].
Пример 9.1. Рассчитать фундамент лесопильной рамы. Расчет фундаментов лесопильных рам производится как для машин с кривошипно-шатунными механизмами по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками». Целью расчета является определение размеров фундамента, соответствующих требованиям экономичности и обеспечивающих допустимый уровень колебаний.
Исходные данные: марка машины РД 76/6; масса машины 15 т; масса приводного электродвигателя 2 т; мощность приводного электродвигателя 90 кВт; частота вращения электродвигателя 720 мин –1 ; частота вращения главного вала nr = 320 мин –1 . Расчетные динамические нагрузки, координаты точек их приложения, координаты центра тяжести машины, размеры верхней части фундамента, диаметр, конструкция и привязка анкерных болтов и другие исходные данные для проектирования заданы в строительном задании завода — изготовителя машины на устройство фундамента. Схема нагрузок, действующих на фундамент, приведена на рис. 9.1. Допускаемые амплитуды горизонтальных и вертикальных колебаний фундамента для I гармоники должны быть не более 0,19 мм.
Решение. Конструкцию фундамента пилорамы принимаем массивной из монолитного железобетона. Фундамент состоит из нижней прямоугольной плиты размером 6×7,5 м и высотой 2 м, принятыми из условий расположения приводного электродвигателя, требований симметрии и оптимальной массы фундамента, и верхней скошенной части, принятой по технологическим условиям. Отметка засыпки грунта находится на уровне верха прямоугольной плиты. Материал фундамента — бетон марки М200, арматура — горячекатаная, круглая и периодического профиля, соответственно классов A-I и А-II.
Схема масс элементарных объемов фундамента и машины с привязкой их к осям фундамента, проходящим через центр тяжести подошвы фундамента, приведена на рис. 9.1. Масса пилорамы m1 = 15 т; масса скошенной части фундамента m 2 = 22,25 т; масса прямоугольной части фундамента m3 = 216 т; масса электродвигателя с подбеточкой m4 = 2+18 = 20 т.
Полная масса фундамента
mf = 22,25 + 216 + 18 = 256,25 т.
Масса пилорамы и электродвигателя привода
mm = 15 + 2 = 17 т.
Масса всей установки
m = mf + mm = 256,25 + 17 = 273,25 т.
Находим координаты центра тяжести установки по оси Z . Статические моменты масс элементов установки относительно оси, проходящей через подошву фундамента, будут:
S1 = 15·5,95 = 89,25 т·м; S2 = 22,25·2,65 = 58,96 т·м;
S3 = 216·1 = 216 т·м; S4 = 20·2,5 = 50 т·м;
т·м.
Расстояние от центра тяжести установки до подошвы фундамента
м.
Находим координаты по оси X . Расстояние до центра тяжести установки по оси X'
м.
В основании фундамента залегают пески средней крупности, средней плотности маловлажные с расчетным сопротивлением R = 350 кПа и модулем деформации E = 3·10 4 кПа. Проверяем условие (9.1) при γc0 = 1 и γc1 = 1. Среднее давление p = Q/A , где Q = mg , тогда
кПа < 1·1·350 = 350 кПа.
Расчет прочности массивного железобетонного фундамента не требуется. Армирование фундамента выполняется конструктивно.
Расчет колебаний фундамента пилорамы производится в следующем порядке.
Определяем упругие характеристики песчаного грунта основания по формулам (9.6) и (9.7):
кН/м 3 ;
Cφ = 2·44 140 = 88 280 кН/м 3 ;
Cx = 0,7·44 140 = 30 900 кН/м 3 .
Коэффициенты жесткости для естественного основания находим по формулам (9.8), (9.9) в (9.10), где Iφ = 6·7,5 3 /12 = 210,94 м 4
kz = 44 140·6·7,5 = 1 986 400 кН/м;
kx = 30 900·6·7,5 = 1 390 000 кН/м;
kφ = 88 280·210,94 = 18 623 000 кН/м.
Значения коэффициентов относительного демпфирования определяем по формулам (9.13) и (9.15):
; .
Расчетные динамические нагрузки (для первой гармоники возмущающих сил и моментов) определяем следующим образом:
тогда при Fv = 208 кН, Fh = 39 кН, e = 0,173 – 0,08 = 0,093 м и e1 = 5,95 – 1,516 = 4,434 м
M = 208·0,093 + 39·4,434 = 19,4 + 173 = 192,4 кН·м.
Амплитуды горизонтально-вращательных и вертикальных колебаний фундамента определяются по формулам:
;
;
;
.
Для вычисления по этим формулам амплитуд следует определить входящие в них дополнительные параметры:
с –1 ;
;
здесь значение θ = 1614,4 т·м 2 получено путем разбивки фундамента и машины на элементарные тела, вычисления для них собственных моментов инерции и добавления переносных моментов инерции, равных произведению масс элементарных тел на квадраты расстояний от их собственных центров тяжести до общего центра тяжести установки;
;
с –1 ;
кН·м ;
т·м 2 ;
с –1 ;
с –1 ;
;
;
;
;
.
; ;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Подставляя найденные параметры в соответствующие формулы находим:
= 1,2·10 –4 м = 0,12 мм;
Av = 0,12 + 0,0082 = 0,128 мм < Aadm = 0,19 мм.
f = 50 Гц; максимальный кинетический момент дебалансов Мк = 2900 Н·см.
- Фундамент устанавливают на суглинок средней пористости с допустимым нормативным давлением R = 3·10 5 Па.
- Виброплощадка двухвальная, нормативная возмущающая сила действует в вертикальном направлении. Виброизоляция выполнена в виде 8 цилиндрических стальных пружин.
1 Определяем динамическую нагрузку N, возбуждаемую дебалансными валами виброплощадки, для чего находим
Предполагаем, что виброплощадка опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных (подрессорных) частей установки статическую осадку λст = 0,5 см = 0,005 м.
Схема установки виброплощадки на фундамент показана на рисунке 3
Рисунок 3 – Схема виброгасящего фундамента:
1 – виброплощадка; 2 – виброгасящий фундамент; 3 – акустический шов;
O1, O3 – центры масс виброплощадки и фундамента;
O2 – центр жесткости пружин.
Суммарная жесткость всех амортизаторов
Рассчитываем собственную круговую частоту вертикальных колебаний подрессорных частей виброплощадки w0 и массу подвижных частей виброплощадки mпч
Определяем динамическую нагрузку, передающуюся на фундамент
Исходя из известного опыта проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками, конструктивно принимаем площадь Fф и высоту фундамента так, чтобы вес фундамента примерно в 2 раза был больше общего веса виброплощадки:
Вес фундамента: Qф = 140000Н;
Площадь фундамента: Fф = 6,4·1,8 = 11,52м 2 .
Рассчитываем коэффициент жесткости естественного основания при ранее выбранном грунте: суглинке средней пористости с допустимым нормативным давлением R = 3·10 5 Па, Сz = 5·10 3 тс/м 3 (таблица 4)
Определяем круговую частоту собственных вертикальных колебаний фундамента
Рассчитываем амплитуду перемещения фундамента под действием динамической силы
0,0004 мм < [aдоп] = 0,009 мм (ГОСТ 12.1.012-90).
Таким образом, при работе виброплощадки амплитуда виброперемещения фундамента не превышает допускаемой величины.
Библиографический список
1 ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования».
2 СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».
3 Безопасность труда в строительстве. (Инженерные расчеты по дисциплине "Безопасность жизнедеятельности") [Текст] : учебное пособие / Д. В. Коптев [и др.] ; ред. Д. В. Коптев. - М. : АСВ, 2007. - 352 с.
4 Безопасность жизнедеятельности и охрана труда в строительстве [Текст] : учебное пособие / А. В. Фролов [и др.]. - Ростов н/Д : Феникс, 2010. - 704 с.
5 Производственная санитария и гигиена труда [Текст] : учебное пособие / Е. В. Глебова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2007. - 382 с. : ил. - Библиогр.: с. 380-381.
Средневековье: основные этапы и закономерности развития: Эпоху Античности в Европе сменяет Средневековье. С чем связано.
Основные научные достижения Средневековья: Ситуация в средневековой науке стала меняться к лучшему с.
Методы исследования в анатомии и физиологии: Гиппократ около 460- около 370гг. до н.э. ученый изучал.
Поиск по сайту
При работе большинства машин возникают динамические нагрузки, обусловленные неуравновешенными силами инерции. Эти силы могут вызвать недопустимые колебания строительных конструкций и оказать вредное действие на организм человека. Допускаемые амплитуды виброперемещения по ГОСТ 12.1.12 – 78 [3] приведены в табл. 7.2.
Таблица 7.2. Допускаемые значения амплитуды виброперемещения
Частота гармонической составляющей, Гц
Амплитуда виброперемещения, мм
На постоянных рабочих местах в производственных помещениях
В производственных помещениях без вибрирующих машин
Для уменьшения колебаний строительных конструкций и расположенных на них рабочих мест машины, возбуждающие динамические нагрузки, устанавливают на массивные фундаменты.
Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы колебания подошвы фундамента не превышали (по виброперемещению) установленных для заданной частоты величин.
Расчет фундамента под виброплощадки сводится:
· К проверке амплитуд виброперемещения вынужденных колебаний фундамента;
· К определению давлений, передаваемых фундаментом на грунт (табл. 7.3., табл. 7.4.)
Таблица 7.3. Основные характеристики грунтов
Нормативное давление R на основание условного фундамента, 1*10 5 Па
Коэффициент упругого равномерного сжатия c z , Н/см 2
Таблица 7.4. Основные характеристики грунтов
Пески независимо от влажности:
Супеси при коэффициенте пористости К:
Суглинки при коэффициенте пористости К:
· к проверке собственной частоты колебаний фундамента (собственная частота колебаний фундамента должна отличаться от частоты вынужденных колебаний не менее чем в 1,5 раза).
Нормативная динамическая нагрузка N от виброплощадки, возбуждаемая механическими вибраторами с вращающимися эксцентричными массами (дебалансами), определяется как центробежная сила
m – масса вращающейся части машины (дебаланса), кг;
r – экцентриситет вращающихся масс, см;
w - круговая частота вала машины, с - 1 .
При использовании дебалансных вибраторов нормативную динамическую нагрузку определяют по формуле
М к = m*r – кинетический момент одного вибратора, Н*см;
g – ускорение свободного падения, см/с 2 .
Рассчитаем динамическую нагрузку N при следующих условиях:
· Максимальная грузоподъемность площадки 5 т
· Габарит 6269*1780*1020 мм
· Вес общий 74200 Н, в том числе подвижных частей Q пч = 62780 Н
· Мощность привода 28 кВт
· Частота вращения 3000 мин - 1
· Максимальный кинетический момент дебалансов М= 2900 Н*см
· Амплитуда виброперемещения стола 0,4 мм
· Частота вибрирования f=50 Гц
Фундамент устанавливают на суглинок средней пористости с допускаемым нормативным давлением R=3*10 5 Па
Виброплощадка двухвальная, нормативная возмущающая сила действует в вертикальном направлении. Виброизоляция выполнена в виде 8 цилиндрических стальных пружин.
w =2* p *f=314 с - 1
N=M k * w 2 /g=2900*314 2 /980=291760 Н
Предполагаем, что виброплощадка опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных (подрессоренных) частей установки статическую осадку l ст = 0,5 см.
Суммарная жесткость всех амортизаторов
К= Q пч / l ст = 62780/980=125560 Н/см
Рассчитываем собственную круговую частоту вертикальных колебаний подрессоренных частей виброплощадки w 0 и массу подвижных частей вибро площадки m пч
Определяем нормальную динамическую нагрузку, передающуюся на фундамент
исходя из известного опыта проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками конструктивно принимаем площадь F ф и высоту фундамента так, чтобы вес фундамента примерно в 2 раза был больше общего веса виброплощадки:
F ф = 640*180=115200 см 2
m ф = Q ф / g=140000/980=142 Н*с 2 / см= 142 кг
Рассчитываем коэффициент жесткости естественного основания при ранее выбранном грунте:
суглинок средней пористости с допускаемым нормативным давлением R=3*10 5 Па, c z =50 Н/см 2
Определяем круговую частоту собственных вертикальных колебаний фундамента
Рассчитываем амплитуду перемещения фундамента под действием динамической силы
0,007 < a доп = 0,009 мм (см. ГОСТ 12.1.12-78)
Таким образом, при работе виброплощадки амплитуда виброперемещения фундамента не превышает допускаемой величины.
Для уменьшения вибрации на рабочем месте оператора используем резиновые виброизоляторы с коэффициентом передачи m =(1/5)…(1/12). Измеренная виброскорость на рабочем месте составляет 8…10 мм/с на частотах 16; 31,5 и 63 Гц, что выше нормы в 4…5 раз.
Пост управления оператора с весом Р пульта = 200 Н расположен на стальной плите габаритом 1200*1200*10 мм.
r =7,8 г/см 3 , плотность стали,
m плиты =( 120*120*1)*7,8=112,3 кг
Р плиты = 1123 Н
Частоты вынужденных колебаний перекрытия принимаем равным 16, 31, 63 Гц.
Для изготовления виброизоляторов используем резину на каучуковой основе № 3311 с твердостью по ГОСТ 263-75 [6] равной 3*10 5 Па и динамическим модулем упругости равным 25*10 5 Па или 250 Н/см 2 .
При работе большинства машин возникают динамические нагрузки, обусловленные неуравновешенными силами инерции. Эти силы могут вызвать недопустимые колебания строительных конструкций и оказать вредное действие на организм человека.
При передаче колебаний машин через фундаменты и грунт наиболее опасной является не вибрация агрегатов, а осадка грунта и фундаментов под сооружениями. Вибрирующий механизм, работая как вибротрамбовка, вызывает неравномерную осадку грунта, как под фундаментами установок, так и под опорами трубопроводов и других коммуникаций, в результате чего возникают дополнительные напряжения в системах, приводящие к их разрушению.
Для уменьшения колебаний строительных конструкций и расположенных на них рабочих мест машины, возбуждающие динамические нагрузки, устанавливают на массивные фундаменты (с амплитудой колебания не более 0,1-0,2 мм, а для особо ответственных сооружений - 0,005 мм) или на массивные плиты, а также увеличением жесткости системы путем введения в конструкцию дополнительных ребер жесткости. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы колебания подошвы фундамента не превышали (по виброперемещению) установленных для заданной частоты величин. Допускаемые амплитуды виброперемещения по ГОСТ 12.1.12 приведены в табл. 7.7 [31].
Таблица 7.7 - Допускаемые значения амплитуды виброперемещения
Частота гармонической составляющей, Гц
Амплитуда виброперемещения, мм
на постоянных, рабочих местах в производственных помещениях
в производственных помещениях без вибрирующих машин
Расчет фундамента под виброплощадки сводится к проверке амплитуд виброперемещения вынужденных колебаний фундамента; к определению давлений, передаваемых фундаментов на грунт (табл. 7.8, 7.9); к проверке собствен-
ной частоты колебаний фундамента (собственная частота колебаний фундамента должна отличаться от частоты вынужденных колебаний не менее чем в 1,5 раза).
Таблица 7.8 - Допускаемые нормативные давления на грунт R
Допускаемое давлениеR, 1-10 Па
Пески независимо от влажности: - крупные
Пески мелкие: - маловлажные
Пески пылеватые: - маловлажные
Супеси при коэффициенте пористости К: - 0,5
Суглинки при коэффициенте пористости К: - 0.5.
Таблица 7.9 - Основные характеристики фунтов
Нормативное давление R на основание условного фундамента, Ы0 5 , Па
Коэффициент упругого равномерного сжатия cг 1-Ю 6 Н/м 3
Нормативная динамическая нагрузка N от виброплощадки, возбуждаемая механическими вибраторами с вращающимися эксцентричными массами (деба-ланса), определяется как центробежная сила (Н)
N = т g- со 2 r,
где т - масса вращающейся части машины (дебаланса), кг;
g - ускорение свободного падения, м/с 2 ;
г - эксцентриситет вращающихся масс, м;
со - круговая частота вала машины, с.
При использовании дебалансных вибраторов нормативную динамическую нагрузку определяют по формуле
N=±(Mk-co 2 /g)
где Мк - кинетический момент одного вибратора, Н-м; Мк = тг
g - ускорение свободного падения, м/с 2 .
Пример 7.4. Рассчитать виброгасящее основание под виброплощадку. Максимальная грузоподъемность площадки 5 т, габарит 6269x1780x1020 мм, вес общий 74200 Н, в том числе подвижных частей Qm = 62780 Н, мощность привода 28 кВт, частота вращения 3000 мин -1 , максимальный кинетический момент дебалансов М = 29 Нм, амплитуда виброперемещения стола 0,4 мм, частота вибрирования f =50 Гц.
Фундамент устанавливают на суглинок средней пористости с допускаемым нормативным давлением R=3-\0 5 Па. Виброплощадка двухвальная, нормативная возмущающая сила действует в вертикальном направлении. Виброизоляция выполнена в виде 8 цилиндрических стальных пружин.
Решение. Определяем динамическую нагрузку N, возбуждаемую деба-лансными валами виброплощадки, для чего находим круговую частоту вала машины
со = N =Mkco 2 /g = 29-314 2 /9,80 = 291760H
Предполагаем, что виброплощадка опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных (подрессоренных) частей установки статическую осадку Хст= 0,005 м. Схема установки виброплощадки на фундамент показана на рис. 7.11.
Рис. 7.11. Схема установки машины на виброгасящий фундамент Суммарная жесткость всех амортизаторов
К = Qпч /Лет = 62780/0,005 = 12556000 Н/м.
Рассчитываем собственную круговую частоту вертикальных колебаний подрессоренных частей виброплощадки со о и массу подвижных частей виброплощадки
m nч =QnJg = 62780/9.80 = 6406Н- с 2 /м;
K 12556000 ,
Определяем нормальную динамическую нагрузку, передающуюся на фун-
Nф =N/[(co/coJ -lj =291760/[(314/44,2) 2 -1] = 5906К
Исходя из известного опыта проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками конструктивно принимаем площадь Fф и высоту фундамента так, чтобы вес фундамента примерно в 2 раза был больше общего веса виброплощадки:
QФ = 140000 Н; Fф = 6,40x1,80=11,52 м2. Масса фундамента
= Qф/g = 140000/9,80 = 14200 Н- /м = 142 кг.
Рассчитываем коэффициент жесткости естественного основания при ранее выбранном грунте - суглинке средней пористости с допускаемым нормативным давлением R =3x10 5 Па, сz = 50x10 6 H/M 3 (см. табл. 7.8, 7.9)
Кz = Fфсz = 11,52x50 x10 6 = 57 6x 10 6 Н/м
Определяем круговую частоту собственных вертикальных колебаний фундамента
соф = —^- = J = 201с
Ф л1™ V 14200
Рассчитываем амплитуду перемещения фундамента под действием динамической силы
aф =N/Kz[((o/(d) 2 -lj = 5906/5760000[(314/20if -1] = 0,0007см = 0,007мм.
Вывод. При работе виброплощадки амплитуда виброперемещения фундамента не превышает допускаемой величины 0,007 < адоп = 0,009 мм (см. ГОСТ 12.1.012).
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Н = Н Р + 1/8 А = 6x10 -3 +(4,5 x10 -2 /8) = 1 х10 -2 м.
Теперь определяем фактическую виброизолирующую способность резиновых виброизоляторов принятых геометрических размеров.
Жесткость виброизоляторов с уточненными размерами (S = 20,25 ·10 -4 ·4 = 81·10 -4 м 2 )
К= E d S/H р =25х10 5 ·81·10 -4 /6·l0 -3 = 34·10 5 Н/м.
Уточненная частота собственных колебаний
- при частоте f = 31 Гц коэффициент передачи K n =
- при частоте f = 63 Гц коэффициент передачи K n =
Вывод. Спроектированная виброизоляция дает уменьшение виброскоро-
сти на частоте 63 Гц в 10 раз.
7.5. Расчет пружинных изоляторов
При использовании пружины в качестве виброизоляции расчет ведут в следующей последовательности.
Определяют коэффициент передачи К п по формуле (7.3), частоту собственных колебаний по формуле (7.8), статическую осадку χ ст по формулам (7.10, 7.15).
Определяют суммарную жесткость пружины по формуле
где Q – вес виброизолируемого агрегата, Н;
Затем выбирают число пружин, рассчитывают суммарную жёсткость и жесткость одной пружины по формулам (7.13), (7.14).
Рассчитывают диаметр прутка пружины (см. рис. 7.7) по формуле (м)
где D – диаметр пружины, м; при выборе D учитывают, что D = Cd, где С – индекс пружины (принимается от 4 до 8);
Q – вес агрегата, Н;
[ ] – допускаемое напряжение кручения для материала пружины, Н/м 2 ; (для стали [ ] = 4,3 ·10 8 Н/м 2 )
Рис. 7.7. К расчету диаметра прутка пружины
Число рабочих витков пружины определяют по формуле
где σ – модуль упругости на сдвиг для материала пружины, Н/м 2 (для ста-
ли σ= 8·10 8 Н/м 2 );
D – диаметр пружины, м;
d – диаметр прутка пружины, м;
k 1 – жесткость виброизолятора, Н/м. 1 Число "мертвых витков " i 2 принимают:
i 2 = 1,5 витка на оба торца пружины при i ≤7; i 2 = 2,5 витка при i >7:
Высота ненагруженной пружины определяется по формуле
где S – шаг пружины, м; принимают S=(0,25…0,5)D; i – число рабочих витков;
i 2 – число мертвых витков; D – диаметр пружины, м.
При расчете пружин, работающих на сжатие, отношение H 0 /D ≤ 1,5i иначе пружины будут неустойчивыми.
Полная длина проволоки пружины определяется по формуле
где i – число рабочих витков; S – шаг пружины , м;
D – диаметр пружины, м.
Выбор пружин, работающих на сжатие, производится по табл. 7.6 [17].
Таблица 7.6 – Параметры опорных пружин (проволока стальная, углеродистая, пружинистая класс П, ГОСТ 9389)
Отношение среднего диаметра пружины к
Число рабочих витков
Диаметр проволоки 5x10 3 м
грузка на пружину
частота вертикальных коле-
баний установки, при макси-
мальной рабочей нагрузке
Жесткость пружины в про-
Средний диаметр пружины
Высота пружины в нагру-
Продолжение таблица 7.6
Полная длина проволоки
Максимальная рабочая на-
Диаметр проволоки 6x10 -3 м
грузка на пружину
частота вертикальных коле-
баний установки, при мак-
симальной рабочей нагрузке
Жесткость пружины в про-
Средний диаметр пружины
Высота пружины в
Полная высота пружины в
Шаг незагруженной пружи-
Полная длина проволоки
Диаметр проволоки 7x10 -3 м
грузка на пружину
частота вертикальных коле-
баний установки, при мак-
симальной рабочей нагрузке
Жесткость пружины в, про-
Средний диаметр пружины
Высота пружины в нагру-
Полная высота пружины в
Шаг незагруженной пружи-
Полная длина проволоки
Диаметр проволоки 8х10 3 м
грузка на пружину
частота вертикальных коле-
баний при максимальной
Жесткость пружинь в про-
Средний диаметр пружины
Продолжение таблицы 7.6
Высота пружины в нагру-
Полная высота пружины в
Шаг незагруженной пружи-
Полная длина проволоки
Максимальная рабочая на-
Диаметр проволоки 9х 10 3 м
грузка на пружину
частота вертикальных коле-
баний установки, при мак-
симальной рабочей нагрузке
Жесткость пружины в про-
Средний диаметр пружины
Высота пружины в нагру-
Полная высота пружины в
Шаг незагруженной пружи-
Полная длина проволоки
На рис. 7.8 приведена схема пассивной виброизоляции с использованием пружинных виброизоляторов.
1 - рельс пути бетоноукладчика; 2 - фундамент виброплощадки; 3 - железобетонная плита; 4 - виброизоляторы; 5 - пол цеха
Рис. 7.8. Схема пассивной виброизоляции рабочего места
Комбинированные амортизаторы, состоящие из стальных пружин и резиновых элементов, применяются в тех случаях, когда затухание в амортизаторах из одних стальных пружин оказывается недостаточным.
Комбинированные амортизаторы могут существовать в виде "кустов" из пружин и резиновых элементов или в виде отдельных пружин и резиновых элементов, устанавливаемых под агрегатом, как показано на рис. 7,9,
Виброизоляторы следует располагать в плане симметрично относительно центра тяжести виброизолируемой установки, как правило; в четырех точках по углам прямоугольника.
а - кустовое расположение виброизоляторов; б - раздельное расположение; «+» - пружины, «о» - резиновые элементы
Рис. 7.9. Схемы комбинированных виброизоляторов
Превышение h центра тяжести установки (Х 0 , У 0 , Z 0 ) над верхней плоскостью виброизоляторов и расстояния (b х и b у ) виброизоляторов в плане от центра тяжести определяют по установочным чертежам (рис. 7.10).
Рис. 7.10. Установочный чертеж вентилятора
Пример 7.3. Рассчитать виброизоляцию центробежного вентилятора с частотой вращения 900 об/мин, используя пружинные виброизоляторы (рис. 7.10). Общий вес виброизолированной установки Q = 2000 Н.
Решение. Так как расчетная частота вращения вентилятора 900 об/мин, требуемая эффективность виброизоляции L v = 26 дБ (табл. 7.3).
Определяем расчетную частоту возбуждающей силы по формуле (7.12)
f=n/60 = 900/60 = 15 Гц
Определяем коэффициент передачи вибрации по формуле (7.6)
K п 10 KL / 20 10 26/ 20 10 1,3 0,5
При известном K n частоту собственных колебаний определяем из выраже-
Статическую осадку виброизолятора рассчитываем, используя формулу
χ ст = (5 /f o ) 2 = (5/8,6) 2 = 0,34 м
Используя формулу (7.10), определяем суммарную жесткость виброизоляторов
k z = Q/χ cm = 2000 / 0,34 = 5765 Н/м
Исходя из соображений продольной устойчивости выбираем 4 пружины и рассчитываем жесткость одной пружины k 1 = k z /4 = 5765/4 = 1441 Н/м.
Принимаем индекс пружины C=D/d = 5
Рассчитываем диаметр прутка пружины по формуле (7.25), приняв допускаемое рабочее напряжение на кручение [ τ ] к = 4,3x10 8 Н/м 2 и задавшись диаметром пружины D =0,09м
Принимаем диаметр проволоки 9x10 -3 (табл. 7.6). Определяем диаметр пружины D = С· d = 5x0,009 = 0,045м.
Число рабочих витков пружины определяем по формуле (7.26), принимая модуль упругости на сдвиг для материала пружины =8 ·10 8 Н/м 2
i d 4 / 8 k 1 D 3 8 10 8 0,01 4 / 8 1441 0,045 3 8 витков
Число "мертвых витков" i 2 принимаем i 2 = 2,5 витка, т.к. i >7.
Находим высоту ненагруженной пружины по формуле (7.27), приняв шаг пружины S = 0.25D = 0,25x0,045 = 0,01 м
Н о = i·S + (i 2 + 0,5) ·d =80,01+ (2,5+0,5) ·0,01 = 0,11м
Полную длину проволоки пружины (м) определим по формуле (7.28)
l i 1,5 D 2 S 2 8 1,5 0,045 2 0,01 2 = 1,33 м.
Вывод. Для виброизоляции вентиляционной установки используем 4 пружинных изолятора, диаметр пружины 0,01м, длина проволоки пружины 1,33 м, жесткость одной пружины 1441 Н/м.
7.6. Расчет виброгасяших оснований
При работе большинства машин возникают динамические нагрузки, обусловленные неуравновешенными силами инерции. Эти силы могут вызвать недопустимые колебания строительных конструкций и оказать вредное действие на организм человека.
При передаче колебаний машин через фундаменты и грунт наиболее опасной является не вибрация агрегатов, а осадка грунта и фундаментов под сооружениями. Вибрирующий механизм, работая как вибротрамбовка, вызывает неравномерную осадку грунта, как под фундаментами установок, так и под опорами трубопроводов и других коммуникаций, в результате чего возникают дополнительные напряжения в системах, приводящие к их разрушению.
Для уменьшения колебаний строительных конструкций и расположенных на них рабочих мест машины, возбуждающие динамические нагрузки, устанавливают на массивные фундаменты (с амплитудой колебания не более 0,1-0,2 мм, а для особо ответственных сооружений – 0,005 мм) или на массивные плиты, а также увеличением жесткости системы путем введения в конструкцию дополнительных ребер жесткости. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы колебания подошвы фундамента не превышали (по виброперемещению) установленных для заданной частоты величин. Допускаемые амплитуды виброперемещения по ГОСТ 12.1.12 приведены в табл. 7.7 [31].
Читайте также: