Файл: Попков, В. И. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов.pdf

L,i

70

60

50

40

30

2°.

Рис. 77. Спектрограммы вибрации насоса.

/ __ ш т а т н ы й ф л а н е ц ; 2 — ф л а н е ц с у п р у г и м и э л е м е н т а м и ( э к с п е р и м е н т ) ; 3 — ф л а н е ц с у п р у г и м и э л е м е н т а м и ( п р о г н о з ) .

На рис. 77 приведены спектрограммы вибрации насоса с виброизолирующими элементами в опорном узле. Частотная характери­ стика вибрации (кривая 1) прогнозировалась по результатам измере­ ния Мд только корпуса механизма до и после встраивания упругих виброизолирующнх элементов. Из рисунка видно, что по данным измерения Мд достаточно точно определяется эффект снижения вибропроводимости конструкций корпуса механизма. Оценку эффек­ тивности вибропоглощающих покрытий на конструкциях механизма экспериментально проще производить, измерив коэффициент потерь. Однако применительно к сложным механическим конструкциям по коэффициенту потерь зачастую не удается получить однознач­ ную информацию о влиянии вибропоглощающнх материалов на рассеяние энергии ввиду многообразия типов возбуждаемых упру­ гих волн.

Виброизолирующпе опорные конструк­ ции механизмов позволяют осуществлять виброизоляцию всех дей­ ствующих внутри механизма динамических сил. Снижение вибрации в районе рамных и опорных конструкций достигается тремя спо­ собами: внбродемпфированием— с помощью резиновых, резино­ металлических, полимерных материалов и конструкций; изготовле­ нием специальных рам и коробчатых опор с виброизолирующим сечением, а также лап различной конфигурации; встраиванием в рамные и опорные конструкции массивных и упругих элементов.

Упругие элементы в принципе можно рассматривать как кон­ структивную виброизоляцию (амортизацию), встроенную в опоры и рамы механизмов.

Вибродемпфирование поверхностей сложной конфигурации удобно производить мастичными вибропоглощающими материалами, нано­ симыми путем намазывания и набрызгиваиия, а также битумными заполнителями.

На основе высокополимеров разработаны вибропоглощающие мастики «Антивибрит-1» и «Антивибрит-2» [14]. Мастики легко наносятся послойно на корпус механизма или раму, обладают стой­ костью к маслам и бензину («Антивибрит-2» также и к воде), характе­ ризуются хорошей адгезией к металлу и надежно предохраняют металлические конструкции от коррозии. Мастику «Антивибрит» наносят слоем, примерно в 1,5—2 раза большим толщины пластины.

Для использования битумных заполнителей изготовляют полые двухстенные корпуса, рамы, коробчатые опоры. На рис. 78 пред­ ставлена усредненная эффективность вибродемпфирования опорных и рамных конструкций этими средствами. Эффективность опреде­ лялась по соотношению потоков колебательной мощности в штат­ ную амортизацию до и после нанесения покрытия на конструкции рам и корпусов.

178

Широко применяемые в настоящее время рамы и опоры таврового сечения нерациональны с точки зрения обеспечения лучшего вибро­ изолирующего эффекта. По высоте сечения рама должна иметь чере­ дующиеся массивные и упругие элементы. Одно из возможных сечений виброизолирующих рам представлено на рис. 79. Верхняя, средняя и нижняя опорные пластины изготовляют массивными

f j u

Рис. 78. Усредненный эффект снижения вибрации рамных и опорных конструкции с помощью мастики «Антивибрнт» (/) и битумных заполни­ телей (2 ).

и жесткими толщиной от 2 до 4 см в зависимости от типа механизма. Горизонтальные опорные пластины соединены упругими конструк­ циями. Изгибная жесткость рамы с профилем, показанным на ри­ сунке, в статике и на самых низких частотах велика из-за значи­ тельной толщины п отстояния друг от друга горизонтальных опор­ ных пластин. Поэтому на гармониках частоты вращения без затруд­

Значительными виброизолирующими свойствами обладают рамы, изготовленные в виде трубчатых ферм. Такие рамы не уступают по прочностным характеристикам сварным из листов и швеллеров

ипозволяют эффективно использовать вибропоглощающие вязкие

исыпучие (пески) наполнители.

На рис. 80 приведена частотная характеристика эффекта умень­ шения уровней вибрации дизель-компрессора за счет его монтажа на трубчатой раме. В качестве наполнителя в раме использовали

a l .3B

Рис. 80. Снижение вибрации дизель-компрессора за счет применения трубчатой рамы.

fj4

f,i<rn

Рис. 81. Плоская слоистая виброизолирующая решетка.

а — схема решетки

/— стержни; 2 — массы;

б — перепад вибрации на решетчатой опоре

1 — эксперимент; 2 — расчет.

180

песок. Видно, что снижение вибрации в среднем составляет 12 дБ иа частотах выше 250 Гц.

Опорные конструкции или рамы собирают также из плоских слоистых решеток 15], изображенных иа рис. 81, а. Плоская решетка состоит из набора (слоев) параллельных стержней 1, соединенных в шахматном порядке массивными элементами 2. Несколько собран­ ных вместе плоских решеток и образуют рамную или опорную кон­ струкцию. Форма этих конструкций может быть различной. План решетчатой опоры, число и длину плоских решеток определяют исходя из конфигурации механизма, блочного агрегата и расста­ новки опорной амортизации.

Виброизолирующий эффект решетчатой опоры наступает выше частоты /гр, которую рассчитывают по уравнению

где топ — масса решетчатой опоры.

В процессе проектирования конструктор, исходя из минималь­ ной возможной жесткости Son (или наибольшей просадки) и допу­ стимого отношения масс тм/топ, определяет граничную частоту

эффективной работы опоры. На собственных частотах /п = 5 • 104-^- X

X (2n + 1)2 решетчатая проставка прозрачна для вибрации и виброизолирующне свойства ее ухудшаются. Для получения значитель­ ного затухания, число слоев стержней должно быть на менее трех. Как показали расчеты и практический опыт, данное число слоев является оптимальным. При тм/топ = 6 трехслойная рама обеспе­ чивает виброизоляцию более 12 дБ выше граничной частоты /гр и не менее 30 дБ в диапазоне 2/гр — 4/гр. Дальнейшее увеличение числа слоев ненамного улучшает виброизоляцию на высоких ча­ стотах. Двухслойная рама снижает максимальную виброизоляцию до 20 дБ, а в некоторых узких диапазонах частот появляются мини­ мумы виброизоляции (почти до нуля децибел). После выбора числа слоев находят параметры стержневой решетки. Из общей жесткости опоры определяют изгибную жесткость слоя стержней, а из нее — толщину стержня h.

Для трехслойной решетчатой опоры толщину h рассчитывают по формуле

ft = ( 24T ? r ) 7‘ -

где I — длина пролета;

N — количество нагрузочных масс.

Количество нагрузочных масс, а следовательно, и длина пролета зависит от особенностей амортизирующего крепления механизма. Целесообразно амортизаторы крепить в узлах решетки. Если такое

181

жесткости решетчатых стенок оказываются равными в вертикальном 'и боковом направлениях. Нагрузочная масса

гическом отношении лучше их делать прямоугольными. При этом изготовление решетки сводится к системе вырезов в сплошном сталь­ ном листе. Расчет перепада вибрации Пр (со) на решетчатой опоре производят по формуле [5 ]

они хорошо совпадают. В полосе непрозрачности наблюдается рас­ хождение экспериментальных и расчетных данных. При качествен­ ном совпадении хода характеристик расчет дает завышенные резуль­ таты на частотах, где перепады должны быть максимальными.

Лапы механизмов влияют на уровни вибрации как нагрузка для элементов корпуса. Поэтому изготовление массивных лап или опор­ ных пластин увеличенной толщины способствует торможению точек корпуса в месте контакта с опорой. Целесообразно крепить лапы в уз­ лах колеблющегося корпуса, что уменьшает поток колебательной энергии в опорные связи. Узлы выявляют либо при испытании рабо­ тающего механизма, либо при искусственном возбуждении корпуса вибратором. Толщину лапы подбирают из условия согласования (см. § 24) механических сопротивлений механизма и амортизации и обеспечения минимального потока колебательной энергии в опор­ ные связи. Лапы изготовляют (если это конструктивно возможно) в виде соединения податливого и массивного элементов, что дает хороший виброизолирующий эффект [41]. Податливый элемент из­ готовляют из пружинной стали.

Конструктивная амортизация, в отличие от штатной судовой амор­ тизации, является принадлежностью корпуса механизма, его опор-

182