Файл: Проектирование виброизоляции агрегата с динамической нагрузкой по дисциплине Безопасность труда.docx

Обозначения, используемые на рисунке 11: а - подвальные этажи; б - тяжелые железобетонные перекрытия (G ≥ 500 кг/м²); в - легкие бетонные перекрытия (500 > G > 200 кг/м²); (цифры внутри графика указывают требуемую эффективность виброизоляции ΔL_тр, дБ).

Примечание. Предельно допустимая частота собственных вертикальных колебаний агрегата f_zдоп не должна превышать значений, ограниченных пунктирными линиями для соответствующих типов перекрытий. При этом, если в агрегате имеются части, вращающиеся с неодинаковой частотой, за расчетную принимается наименьшая частота вращения.

Определяют по формуле (3) общую требуемую массу виброизолируемого агрегата М_тр, кг:

М_тр , кг, (3)
где ε - эксцентриситет вращающихся частей агрегата, м (для вентиляторов и насосов ε можно приближенно принимать от 0,2‎ до 0,4 умноженных на 10^-3, м - при динамической балансировке; и от 1 до 1,5, умноженных на 10^-3, м - при статической балансировке);

М_вр.ч – общая масса вращающихся частей агрегата, кг;

а_доп. – максимально допустимая амплитуда смещения центра масс агрегата, м, определяемая по таблице 3 методики.

Если общая требуемая масса М_тр, кг, больше массы агрегата М_а, кг, определяют пригрузочную массу М_п, кг, по формуле (4):

М_п = М_тр – М_а, кг, (4)
Если общая требуемая масса М_тр меньше массы агрегата М_а, то в дальнейшем в качестве М_тр принимают М_а.

В соответствии с указаниями пункта 3 определяют необходимое количество виброизоляторов, n;

Определяют статическую нагрузку на один виброизолятор Р_ст, H, по формуле (5):
Р_ст = , Н, (5)
где g = 9,8 м∙с²;

n – количество виброизоляторов.

Определяют расчетную максимальную рабочую нагрузку на один виброизолятор Р_maxрасч., H, пo формуле (6):

Р_maxрасч. = Р_ст. + 1,5 ∙ ∙ Р_ст., Н, (6)

где f – основная расчетная частота вынуждающей силы агрегата, Гц, определяется по формуле (7):

f = , (7)
где N - частота вращения рабочего колеса (вентилятора), об/мин

Далее определяют по формуле (8) требуемую суммарную жесткость всех виброизоляторов в вертикальном направлении К

---

_zтр., Н/м, и затем требуемую жесткость в вертикальном направлении одного виброизолятора k_zтр. по формуле (9).

К_zтр. = 4π² ∙ f²_zдоп ∙ М_тр, (8)
k_zтр. = , (9)
где n - число виброизоляторов;

Далее по паспортным данным находят (для пружинных виброизоляторов по таблице 3), подходящий тип виброизолятора по максимальной рабочей нагрузке на один виброизолятор Р_maxрасч. и жесткости одного виброизолятора в вертикальном направлении k_zтр., при этом должны соблюдаться неравенства:

P_max ≥ P_maxрасч, Н, (10)
k_z ≤ k_zтр, Н/м, (11)
где P_max – максимальная рабочая нагрузка на один виброизолятор, Н;

k_z – жесткость одного виброизолятора в вертикальном направлении, Н/м.

Если эти условия не соблюдаются, выбирают другой тип виброизоляторов.

Определяют собственную частоту колебаний виброизолированного агрегата в вертикальном направлении f_z, Гц, по формуле (12):

f_z = , Гц, (12)
Определяют эффективность акустической виброизоляции ΔL, дБ, обеспечиваемую подобранной системой виброизоляции, по формуле (13):

ΔL = , Гц (13)
Найденное значение эффективности акустической виброизоляции ΔL, дБ, должно быть больше требуемой эффективности акустической виброизоляции ΔLтр, дБ, определенной по таблице 2 методики (пункт расчета 4.1).

---

2 Расчетная часть

Подбор виброизолятора в данной работе проводится расчетным методом, в соответствии с методикой, изложенной в пособии к МГСН 2.04-97 «Проектирование защиты от шума и вибрации инженерного оборудования в жилых и общественных зданиях» (далее - методика). Исходные данные для расчета приведены в таблицах 1 и 2.

Для обеспечения допустимых уровней шума и вибраций в помещениях жилых и общественных зданий, создаваемых работой инженерного оборудования, необходимо соблюдение двух условий:

а) эффективность акустической виброизоляции агрегата ΔL не должна быть меньше значений ΔL_тр, приведенных в таблице 2 методики. Для данного случая эффективность акустической виброизоляции агрегата не должна быть ΔL_тр = 26 дБ (рассмотрена графа «Центробежные вентиляторы с частотой вращения более 800 мин^-1»).

б) собственная частота колебаний виброизолируемого агрегата в вертикальном направлении f_z не должна превышать значений допустимых частот собственных колебаний в вертикальном направлении f_zдоп, определенных по рисунку 8, в зависимости от частоты вращения элементов виброизолируемого агрегата N, мин^-1, требуемой эффективности виброизоляции ΔL_тр, дБ, и типа перекрытия, на котором установлен агрегат.

Значение допустимых частот собственных колебаний в вертикальном направлении, определенных по рисунку 8:

f_zдоп = 6,5

Для выполнения условий, перечисленных в пункте 1, необходимо чтобы общая требуемая масса виброизолируемого агрегата с вращающимися частями М_тр, кг, была не меньше, чем рассчитанная по формуле (3).

Принимаем значение эксцентриситеты вращающихся частей агрегата равным ε=0,0002 м.

Общая масса вращающихся частей агрегата взята из исходных данных:

М_вр.ч =7,15 кг.

Максимально допустимая амплитуда смещения центра масс агрегата определяется интерполяцией значений, представленных в таблице 3 методики:

а_доп =0,00004 м.

Находим общую требуемую массу виброизолируемого агрегата по формуле (3):



Масса агрегата М_а равна 34 кг, что меньше требуемой. В таких случаях ее необходимо увеличить до требуемой, например, частичным или полным заполнением

---

внутреннего объема металлической рамы бетоном, или смонтировать агрегат на общей железобетонной (пригрузочной) плите, что и будет сделано в данной работе.

Масса пригрузочной плиты М_п считается по формуле (4):

M_п = 89- 34= 55 кг.

В соответствии с пунктом 6.1 методики выбираем пружинные виброизоляторы, вполне допустимо и применение резиновых виброизоляторов (т.к. частота вращения вентилятора в данной работе более 1800 мин^-1).

Количество виброизоляторов выбирается в соответствии с таблицей к рисунку 62 руководства по подбору вентиляторов [6, с. 97].

Количество виброизоляторов - 4 штук.

По формуле (5) определяется статическая нагрузка на один виброизолятор Р_ст, Н:



f – основная расчетная частота вынуждающей силы агрегата, Гц, определяется по формуле (7):



По формуле (6) определяется расчетная максимальная нагрузка на один виброизолятор Р_maxрасч., Н



Требуемую суммарную жесткость виброизоляторов в вертикальном направлении K_zтр, Н/м, определяют по формуле (8):



Требуемая жесткость в вертикальном направлении одного виброизолятора k_zтр определяется по формуле (9):



По максимальной рабочей нагрузке на один виброизолятор P_maxрасч. и жесткости одного виброизолятора в вертикальном направлении k_zтр, пользуясь таблицей на рисунке 2 методики, выбираем виброизолятор ДО-45. Для него P_max = 3728 Н и k_z = 44,2 кН/м. При этом должны соблюдаться неравенства (10) и (11):

P_max =3728 Н ≥ P_maxрасч=137 Н

k_z =44,2 кН/м ≤ k_zтр=37,5 кН/м

Необходимые условия выполнены.

Далее по формуле (12) определяется собственная частота колебаний виброизолированного агрегата в вертикальном направлении f_z, Гц:



Определяют эффективность акустической виброизоляции ΔL, дБ, обеспечиваемую подобранной системой виброизоляции

---

, по формуле (8), при этом f_z - величина, рассчитанная по формуле (13).



64 26, дБ, соответственно условие ΔL ΔL_тр соблюдено.

Вывод. Так как отношение , устройство виброизоляции обладает защитными свойствами.

Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который имеет физический смысл отношения силы, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе, действующей при жесткой связи. Чем это отношение меньше, тем лучше виброизоляция. Хорошая виброизоляция достигается при k_п= 1/8 …1/15, что подтверждается расчётами.

---