Файл: Курсового проекта Проектирование виброизоляции агрегата с динамической нагрузкой.docx

- коррозионностойкие – для перемещения агрессивных газов с температурой до 80ºС и запыленностью до 100 мг/м³;

Пылевые вентиляторы – для перемещения газов с температурой до 80ºС и запыленностью более 100 мг/м³ или для пневматического транспортирования сыпучих и волокнистых материалов;

- взрывозащищенные – для перемещения взрывоопасных смесей и работы во взрывоопасной среде.

4. По способу установки:

- обычные – устанавливаются на опоре – фундаменте, раме;

- канальные – устанавливаются в сети воздуходувов (в канале);

- крышные.

1.1.2 Характеристика объекта виброизоляции

Объектом виброизоляции в данной работе является вентилятор типа РВ-80-75-8-С1, соответствующий 1-ой схеме исполнения.

Тип вентилятора:

1. 
   ВР – вентилятор радиальный;
   
2. 
   80 – стократная величина коэффициента полного давления на режиме максимально полного КПД, округленная до целого числа;
   
3. 
   75 – величина быстроходности на режиме максимального КПД, округленная до целого числа;
   
4. 
   10 – номер 10 по ГОСТ 10616;
   
5. 
   1 – первый класс;
   

- вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при скорости ≤ 30 м/с;

- вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при скорости ≤ 50 м/с;

6. 
   К1 – коррозионностойкое исполнение, материал – нержавеющая сталь. В зависимости от соединения вентилятора с приводом ГОСТ 5976 – 90 предусматривает семь конструктивных исполнений. 1-ая схема исполнения означает, что рабочее колесо вентилятора посажено непосредственно на вал электродвигателя.
   

Рисунок 4 – Первая схема исполнения [4]
Вентиляторы ВР-80-75 низкого и среднего давления одностороннего всасывания предназначены для перемещения воздуха и других газовых смесей с агрессивностью по отношению к углеродным сталям не высшей агрессивности воздуха с температурой до +80ºС, с конвертацией пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м³, не содержащей липких веществ и волокнистых материалов. Применяются в стационарных системах кондиционирования воздуха и воздушного отопления производственных, общественных и жилых зданий, а также для других санитарно – технических и производственных целей.

Радиальный вентилятор состоит из следующих элементов: спиральный корпус (улитка), рабочее колесо, коллектор (диффузор), станина (рама), электродвигатель. Конструкция вентилятора представлена на рисунке 5.

---

1 – входной патрубок (коллектор); 2 – выходной патрубок; 3 – корпус; 4 – электродвигатель; 5 – станина; 6 – рабочее колесо

Рисунок 5 – Конструкционная схема радиального вентилятора [5]

2. 
   Характеристика виброизоляторов
   

Виброизоляция – это способность препятствия (виброизолятора, виброопоры) изолировать конструкцию (оборудование, механизм и т.п.) от распространяющейся по ней вибрации. Виброизоляция является результатом действия двух процессов внутри препятствия – гашения и изоляции колебаний, которые обусловлены физическими свойствами материала препятствий, а также конструктивными особенностями самого препятствия.

Задачи, выполняемые виброизоляторами:

1. 
   Снижение структурных шумов и вибраций, распространяемых от источника по жестким связям (например, по раме транспортного средства);
   
2. 
   Компенсация перекосов и деформации при монтаже и эксплуатации;
   
3. 
   Демпфирование (гашение) колебаний, ударов;
   
4. 
   Предотвращение резонанса.
   

Виброизоляторы стоит располагать так, чтобы был удобен их монтаж и замена, а также была возможность наблюдения за их состоянием в процессе эксплуатации.

Виброизолирующие элементы могут быть представлены:

- в виде отдельных опор (пружинные виброизоляторы, основным рабочим элементом которых является одна или несколько стальных винтовых пружин; упругие прокладки, нередко имеющие сложную форму);

- в виде слоя упругого материала, укладываемого между машиной и фундаментом;

- в виде плавающего пола на упругом основании. Пол на упругом основании представляет собой железобетонную стяжку, устроенную на упругом основании поверх несущей плиты перекрытия здания.

Классификация конструктивных схем виброизоляции:

1. 
   Однозвенная схема виброизоляции. Представлена на рисунке 6, схемы б, г, д, е;
   
2. 
   Двухзвенная система виброизоляции. Рисунок 6, схемы в ж з;
   
3. 
   Трехзвенная система виброизоляции.
   

Пояснения к обозначениям на рисунке 6: а – машина жестко прикреплена к фундаменту; б – машина установлена на виброизоляторах; в – двухзвенная схема с применением виброизоляторов; г – машина установлена на плите массой m на виброизоляторах; д - машина установлена на плите массой m на виброизоляторах, дополнительно установлены эластичные прокладки; е – машина жестко прикреплена к плавающему полу на упругом основании; ж – машина установлена на виброизоляторах и полу на упругом основании; з - машина установлена на виброизоляторах и полу на упругом основании, дополнительно установлена плита; 1 – машина; 2 – фундамент; 3, 4 – виброизоляторы; 5 – фундаментальная плита; 6 – промежуточный блок; 7 – эластичные прокладки; 8 – плавающий пол на упругом основании; 9 – слой упругого материала.

---

Рисунок 6 – Схемы жесткого и виброизолированного крепления машины к фундаменту[5]
Под виброизоляцией понимают установку упругодемпфирующего элемента между источником вибрации и защищаемым объектом. Это может быть пружина, рессора, резиновый, резино – пневматический или резино – металлический элемент с линейными характеристиками q₁ и S₁. Показателем эффективности является коэффициент передачи µ, который показывает, какая доля динамической возмущающей силы передается через виброизоляцию:
, (1)
где F₀ – передаваемая динамическая сила;

F – возмущающая сила;

q – жесткость виброизолятора;

x_a – амплитуда виброперемещения.

На рисунке 7 представлена графическая зависимость µ от отношения f/f₀, из которой видно, что в области резонансной частоты виброизоляция не только не дает эффекта, но даже приносит вред (µ ˃ 1). Виброизоляторы уменьшают передаваемую динамическую силу при отношении f/f₀ больше √2. Для того, чтобы получить эффект виброизоляции для фиксированной частоты f необходимо уменьшит собственную частоту колебаний системы:
(2)
Этого можно достичь, применяя виброизоляторы большой податливости с малой упругостью.



Рисунок 7 - График зависимость µ от отношения f/f₀ [6]
Слой резины податлив только в той мере, в какой он может раздаваться в стороны. Если же расплющиваться ему некуда, или его боковая поверхность мала, то резина ведет себя как жесткое тело и не дает виброизоляции. По этой причине резиновые или резино – металлические виброизоляторы необходимо конструировать так, чтобы их материал работал на сдвиг.

При использовании стальных пружин с малым демпфированием, когда S₁ ≈ 0 (рисунок 7), амплитуды колебаний при резонансе значительно выше, чем при использовании резиновых виброизоляторов с S₂ ˃˃ S₁, у которых значительно более высокий коэффициент внутреннего трения.

Способность гашения нежелательных резонансов виброзащищаемых объектов, основанных на присоединении к объекту дополнительной массы с упругой связью, называют динамическим вибропогашением. Если собственная частота присоединенной системы с массой m

---

₁ (рисунок 8) равна величине вибрационного воздействия, то основной объект массой m₁ остается практически неподвижным, хотя именно к нему приложена возмущающая сила F_a * cos(ὼt), а присоединительная масса m₂ колеблется с заметной амплитудой в режиме резонанса, забирая энергию внешнего воздействия.



Рисунок 8 – гашение нежелательных резонансов виброизолированных объектов
Виброизолирующие элементы, реализованные в виде отдельных опор имеют следующие виды:

- резиновые или резинометаллические – рабочий элемент – резиновое тело, имеющее нередко сложную форму;

- пружинные – основным рабочим элементом являются одна или несколько стальных винтовых пружин, цилиндрических или конических; параллельно с пружинами иногда устанавливают демпферы (гасители) колебаний;

- пневматические, обычно регулируемые;

- виброизоляторы из тонкой прессованной проволоки

Для промышленных вентиляторов используются 2 основных виброизолятора: ВР (резиновые) и ДО (пружинные).

1. 
   Резиновые виброилозяторы
   

Резиновые изоляторы имеют форму прямоугольного параллелепипеда или сплошных и пустотелых круглых цилиндров [7]. ВР предназначены для работы в качестве основных упругих связей между колеблющимися и неподвижными частями машин, а также для виброизоляции машин и взрывозащищенных вентиляторов. В этих виброизоляторах в качестве виброгасящего вещества используется резина. Жесткость резинового виброизолятора несколько выше, чем жесткость пружинного. При работе виброизоляторы испытывают совместное действие сжатия и сдвига. Максимальный допустимый статистический прогиб составляет 30% от высоты виброизолятора. Вероятность безотказной работы не менее 0,9 за 15000 часов.

Резиновые вентиляторы представляют собой упругий резиновый элемент с металлическими чашками, для крепления его к раме вентилятора и фундаменту.




Рисунок 9 – Резиновый виброизолятор [8]
Основные характеристики представлены в таблице 3 [9].

Таблица 3 – Характеристики виброизолятора ВР

Обозначение	Рабочая нагрузка Рраб, Н	Вертикальная жесткостьkz, Н/м,10-2	Высота в свободном состоянии Н, мм
ВР-201	375	250	100
ВР-202	750	500
ВР-203	1500	1000
ВР-301	2820	1250	150
ВР-302	3600	1600
ВР-303	4500	2000

---

2. 
   Пружинные виброизоляторы
   

Пружинные виброизоляторы (ДО-38 – ДО-45) предназначены для сокращения вибрации в системах вентиляции, образующейся из-за работы вентилятора. Выбирают технические виброизоляторы согласно техническому паспорту вентиляционного оборудования, используемого в данной системе вентиляции. В качестве гасящего элемента у данного типа виброизоляторов выступает пружина. Основные характеристики пружинных виброизоляторов представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Характеристики виброизолятора ДО

Обозначение	Максимальная рабочая нагрузка Рраб, Н	Собственная частота вертикальных колебаний агрегата, f, Гц при Pmax	Жесткость в вертикальном направлении, kz, Н/м,10-2	Высота h в свободном состоянии Н, мм	Осадка пружины, мм, под максимальной рабочей нагрузкой Рраб, Н	Dср, мм
ДО-38	122	3	4,5	72	27	30
ДО-39	219	2,7	6,1	92,5	36	40
ДО-40	339	2,5	8,1	113	41,7	50
ДО-41	540	2,4	412,5	129	43,4	54
ДО-42	942	2,1	16,5	170	57,2	72
ДО-43	1684	2,1	29,4	192	56	80
ДО-44	2384	1,9	35,7	226	66,5	96
ДО-45	3728	1,8	44,2	281	84,5	120

Виброизолятор пружинный состоит из цилиндрической пружины, к торцевым виткам которой жестко прикреплены штампованные пластины. К нижней пластине, которая является основанием, приклеена резиновая прокладка. Прилагаемые к виброизолятору стальные шайбы и резиновые прокладки предусмотрены для установки под болты нижней пластины при монтаже виброизоляторов. Виброизоляторы имеют низкую собственную частоту (2-3 Гц), что позволяет виброизолировать оборудование с низкими частотами возбуждающих сил с эффективностью до 90%, а также отсутствие остаточных деформаций, старения и как следствие неограниченный срок службы. На рисунке 8 предоставлен данный вид виброизолятора.

---