ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 0
2п — — (g— постоянная, зависящая от вида демпфирования и рав
ная величине демпфирующей силы при скорости, равной единице);
2/к
е — разность фаз между перемещением и возмущающей силой.
Из формулы |
(82) |
видно, что уменьшение амплитуды вынужден |
|||||||
ных колебаний Хо системы можно получить |
увеличением демпфи |
||||||||
рования D и уведением системы из опасной |
зоны резонанса, когда |
||||||||
ш = со0. Эти пути являются |
основными в борьбе с вибрацией. |
||||||||
Увеличение |
амплитуды |
ко |
|
|
|
||||
лебаний, |
возникающих |
в си |
|
|
|
||||
стеме, может привести к раз |
|
|
|
||||||
рушению машины или устрой |
|
|
|
||||||
ства. Кроме того, |
колебания |
|
|
|
|||||
системы опасны еще и тем, что |
|
|
|
||||||
они передаются |
через |
опору |
|
|
|
||||
на расположенные поблизости |
|
|
|
||||||
конструкции, |
машины, |
прибо |
|
|
|
||||
ры и на людей-операторов. |
|
|
|
||||||
Средства защиты, препятст |
|
|
|
||||||
вующие |
передаче |
колебаний |
|
|
|
||||
от машины, |
называются |
в и б- |
|
|
|
||||
р о и з о л я т о р а м и , |
а процесс |
|
|
|
|||||
защиты |
— в и б р о и з о л я |
Рис. 22. Простейшая схема виброизоля |
|||||||
цией. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
тора в виде пружины |
|
||
На рис. 22 представлена |
|
|
|
||||||
простейшая схема с виброизо |
Возбуждаемой массой т является |
||||||||
ляторами |
в виде пружины |
С. |
|||||||
машина. |
Колебания фундамента вызываются силой РПер, |
переда |
|||||||
ваемой через виброизоляторы |
от массы т. |
Возбуждающая сила, |
|||||||
прикладываемая к массе, равна Рв. |
ф у н к ц и я |
вибро |
|||||||
Степень изоляции или |
п е р е д а т о ч н а я |
||||||||
изолирующего устройства определяется по формуле |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Ка = % ? . |
|
(83) |
Такая форма защиты называется активной.
Пассивной называется такая форма виброзащиты, когда маши на, возбуждающая колебания, жестко связана с фундаментом, а механизм, который защищается от вибрации, связан с фундамен том через специальные устройства, уменьшающие амплитуду воз буждающих колебаний.
Наибольшее распространение получили виброизоляторы следую щих видов: со стальными пружинами, с резиновыми пружинящими
5* |
67 |
элементами, с пневматическими пружинами. По конструктивному исполнению виброизоляторы подразделяются на следующие виды:
резиновые виброизолирующие коврики КВ-1 и КВ-2 предназна чены для защиты от вибраций прецизионных станков с недостаточ но жесткими станинами или для станков, имеющих тяжелые, посту пательно движущиеся реверсируемые узлы. Коврики изготовляются из маслостойкой резины с большой ползучестью;
виброизолирующие опоры станков предназначены для станков весом до 15 т. Размеры опор изготовляются в пределах: D=105-f- -М80 мм; Н = 34-50 мм; регулировочные болты — от М16 до М20; виброизоляторы для приборов, основные параметры которых установлены в ГОСТ 11679—65. Стандарт распространяется на пластинчатые (серия АП) и чашечные виброизоляторы (серия А4): цельнометаллические виброизоляторы, пружинящий элемент которых изготовляется из тонких проволочек, свитых в спирали и
спрессованных в блоки нужной формы; пневматические пружины с сервомеханизмом, отличающиеся ма
лым весом и приспособленностью к работе в различных режимах. Сервомеханизм регулирует давление воздуха при изменении стати ческих нагрузок.
Человеческий организм весьма чувствителен к воздействию ко лебаний и вибраций и его реакция на вибрационные воздействия оказывается сложной и зависит от характера колебаний: частоты, амплитуды, направления, продолжительности воздействия. При ча-
Рис. 23. Границы сильных неприятных ощуще ний при воздействии вибрации на человека
стоте ниже 0,7 Гц человеческое тело под действием возбуждающих колебаний движется как одно целое, без относительного перемеще ния отдельных органов. Эти колебания ощущаются как «качка» и приводят к так называемой морской болезни. При более высоких частотах могут возникать резонансные колебания отдельных ча стей тела человека (бедра, головы) и его органов (желудка, глаз ного яблока), выступающих как массы, связанные между собой соединительными элементами некоторой жесткости. Установлено,
68
что упругая система «человек» имеет опасные частоты собственных колебаний, лежащие в интервалах 4—6, 10—12 и 20—25 Гц.
На рис. 23 проведена граница сильных неприятных ощущений, испытываемых человеком при воздействии определенных сочетаний частоты и амплитуды вибраций. Точки, лежащие ниже этой грани цы, могут считаться допустимыми для человека.
При передаче вибраций через руки резонанс наблюдается при частоте 30—40 Гц. При этом происходит демпфирование колебаний в тканях; колебания в плече и локте меньше, чем в ладонях на ру коятке инструмента, примерно в полтора раза. Отдельные болезнен ные явления, ощущаемые человеком при работе с таким инструмен том, приводят к серьезным воздействиям на кровеносные сосуды и нервные окончания, а в результате — и на центральную нервную систему. Длительное воздействие сильных вибраций может приве сти к возникновению трудно излечимой болезни: костносуставным изменениям, окостенению сухожилий мышц, нервным расстрой ствам.
Основные методы защиты человека от воздействия вибрации сводятся к следующему:
1)уменьшение вибраций корпуса инструмента путем примене ния облегченных ударников, изготовленных, например, из полимер ных материалов, или путем создания воздушной подушки между ударником и бойком;
2)уменьшение вибрации корпуса за счет применения демпфи рующих виброгасителей — вставок между корпусом и буровым ин струментом;
3)применение пневматических амортизаторов вибрации, уста новленных в рукоятках инструмента;
4)подбор полимерных материалов для рукояток с оптимальным демпфированием вредных высокочастотных вибраций;
5)использование зиброзащитных рукавиц;
6)применение противошумных наушников, встроенных в каску рабочего.
§ 8. ИЗНАШИВАНИЕ В МАШИНАХ
Изнашивание — одна из основных причин возникновения посте пенных отказов изделий машиностроения. Основные термины, поня тия и определения, относящиеся к изнашиванию в машинах, даны , в проектах рекомендаций ИСО и в ГОСТ 16429—70 «Трение и изна шивание в машинах. Термины и определения».
И з н а ш и в а н и е — процесс постепенного изменения размеров детали по ее поверхности при трении. Классификация видов изна шивания приведена в табл. 4.
А б р а з и в н о е и з н а ш и в а н и е — происходит в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц. Оно
69
|
Т а б л и ц а 4 |
Родовые понятия изнашивания |
Виды изнашивания |
Механическое |
Абразивное, гидроабразивное, газоаб- |
|
разивное, усталостное, эрозионное к ка- |
Молекулярно-механическое |
внтационное |
Изнашивание при заедании |
|
Коррозионно-механическое |
Окислительное при фреттинг-коррозии |
может происходить при трении о монолитный (закрепленный) абра зив. При этом на поверхностный слой действуют при скольжении жестко закрепленные куски абразивного материала или твердые частицы. При механическом воздействии возможно значительное упрочнение поверхностного слоя и разупрочнение в результате на грева или физико-химического действия жидкой среды, если она вводится для охлаждения, промывки и других целей. Такой тип из нашивания имеет место у ковшей экскаваторов, рештаков -скребко вых конвейеров, горного инструмента или у других подобных ма шин.
В тех случаях, когда изнашивание происходит при перемещении детали в абразивной массе, механическое воздействие осуществляет ся твердыми частицами, связанными либо не связанными между собой. В этом случае также возможно как упрочнение, так и разру шение поверхностных слоев (рабочие органы почвообрабатываю щих орудий, инструмент дорожных и строительных машин, ковши экскаваторов и канавокопателей).
Изнашивание вследствие трения скольжения или качения при наличии абразивных частиц происходит у шарнирных соединений цепей сельскохозяйственных машин, у открытых подшипников
скольжения, направляющих станков, |
шестерен открытых передач |
и редукторов с засоренной смазкой, |
опорных катков гусеничного |
хода тракторов, экскаваторов, у зубьев звездочек и звеньев откры тых цепных передач и у других подобных механизмов.
Г и д р о а б р а з и в н о е и г а з о а б р а з и в н о е изнашивание наблюдается в результате воздействия твердых частиц или частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа. Механическое действие осуществляется твердыми частицами в условиях разупрочняющего действия жидкой среды. Характер разрушения и его интенсивность зависят от направления вектора скорости движущихся частиц по отношению к поверхности детали. Гидроабразивному и газоабразив ному изнашиванию подвергаются детали шлаковых и песковых на сосов центробежного типа, сопла пескоструйных аппаратов, распы ляющие наконечники сельскохозяйственных опрыскивателей, дета
ли обогатительного |
оборудования, |
трубопроводы земснарядов и |
транспортных устройств, лопасти колес гидротурбин. |
||
У с т а л о с т н ы м |
называется |
изнашивание поверхностей тре |
ния или отдельных их участков в результате повторного деформиро-
70
вания микрообъемоз материала, приводящего к возникновению трещин и отделению его частиц. Такой вид износа типичен для под шипников качения и шестерен. Механическое воздействие осуществ ляется микронеровностями контртела при наличии трения качения и небольшого проскальзывания. Изнашивание характеризуется на коплением и развитием субмикроповреждений или многократным пластическим деформированием поверхностного слоя.
К а в и т а ц и о н н ы м называется изнашивание поверхности в области захлопывания паро-газовых полостей, образующихся при относительном движении твердого тела в жидкости. Поверхностный слой подвергается высокочастотным локальным гидравлическим ударам в кавитационной области потока жидкости, оказывающим одновременно разупрочняющее действие. Кавитационному изнаши ванию подвергаются лопасти гребных винтов, колеса центробежных насосов, цилиндры двигателей внутреннего сгорания с водяным охлаждением, лопасти колес гидротурбин, запорные устройства тру бопроводов.
И з н а ш и в а н и е при з а е д а н и и наблюдается в результате схватывания, переноса частиц материала с одной поверхности тре ния на другую и воздействия образовавшихся неровностей на сопря женную поверхность. В условиях граничной смазки изнашивание происходит в результате локальных повреждений граничной пленки смазки и возникновения мгновенных молекулярных связей между материалами трущихся тел. Возможно также механическое повреж дение поверхностного слоя через пленку смазки, а также локальное разупрочнение материала, которому подвержены подшипники скольжения, подпятники, зубчатые и червячные передачи, поршне вые кольца и цилиндры, направляющие станков.
При сухом трении механическое воздействие осуществляется микронеровностями контртела при трении скольжения. Изнашива ние происходит в результате механического и молекулярного вза имодействия трущихся поверхностей в условиях упрочнения и раз
упрочнения поверхностного слоя, |
в частности, при высокой темпе |
ратуре, генерируемой при трении |
(детали тормозных устройств |
и фрикционных муфт, подшипники |
скольжения, металлорежущий |
инструмент). |
|
В условиях газовой смазки износ возможен только при наруше нии режима трения (высокоскоростные опоры скольжения).
При о к и с л и т е л ь н о м и з н а ш и в а н и и происходит хими ческое воздействие материала с кислородом или окислительной сре дой (детали газовых турбин, элементы металлургического оборудо вания)., .
И з н а ш и в а н и е п р и ф р е т т и нг - ко р р оз и и — коррози онно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при колеба тельных относительных перемещениях. Этот вид изнашивания имеет место на контакте двух сопряженных деталей при их колеба тельных относительных перемещениях с малой амплитудой и окис лении продуктов изнашивания, не удаляемых с поверхности контак
71