Промислова екологія - Апостолюк C.O. - Вібродемпферування

Для зниження негативного впливу вібрацій на навколишнє середовище необхідно вживати заходів щодо їх зниження насамперед у джерелі виникнення або, якщо це неможливо, на шляхах поширення.

Засоби та методи віброзахисту за організаційною ознакою поділяються на методи індивідуального та колективного захисту.

Щодо джерела збудження вібрації методи колективного захисту поділяються на методи зниження параметрів вібрації впливом на джерело збудження і на методи зниження параметрів вібрації у напрямку її поширення.

Зниження вібрацій у джерелі їх виникнення проводиться як на етапі проектування, так і при експлуатації. При створенні машин слід віддавати перевагу кінематичним і технологічним схемам, які б усували або максимально знижували динамічні процеси.

У місцях поширення вібрацію можна знизити, використовуючи додаткові пристрої, які вбудовуються в конструкцію машини (віброізолятори, віброгасники), застосовуючи демпферні покриття, вібропрокладки з пружно-в'язких матеріалів, а також анти-фазову синхронізацію двох або кількох джерел збудження. В окремих засобах віброзахисту вказані методи можна поєднувати. Ефективність дії віброгасників обмежується агрегатами з дискретними збурювальними впливами практично однієї частоти. Для зниження вібрації можливе застосування віброгасників маятникового, пружинного або плаваючого, а також камерного типів.

Вплив на джерело збудження зводиться до зміни конструктивних елементів джерела збудження та характеру вимушених сил та моментів, зумовлених робочим процесом у машині, а також до зрівноваження окремих елементів машин та застосування методів налагодження для усунення режимів резонансу.

Особливо ефективними методами зниження вібрації в джерелі її виникнення є балансування обертових елементів обладнання (див. рис. 7.16), усунення резонансних режимів роботи зміною жорсткості його вузлів. Балансування обертових елементів дозволяє знизити рівень вібрації на 4 5 дБ.

Налагодження для усунення режимів резонансу

Здійснюється раціональним вибором маси та пружності коливної системи або зміною частоти змушуючої сили. Для зниження рівня виробничих вібрацій важливо виключити резонансні режими роботи технологічного обладнання. При проектуванні це досягається вибором робочих режимів з урахуванням власних частот машин і механізмів. У процесі експлуатації можна знизити жорсткість агрегатів, а в деяких випадках і їхню масу, що призводить до зміни значення власних частот. Можлива зміна робочих режимів обладнання. Це варто враховувати, якщо машини і механізми в процесі експлуатації стають джерелом вібрацій.

Якщо не вдається знизити вібрації в джерелі виникнення, то застосовують методи зниження вібрацій на шляхах їх поширення: віброгасіння, віброізоляцію або вібродемпфірування [31]. Засоби захисту від вібрації на шляхах її поширення (рис. 7.28) можна закладати в проекти машин і виробничих дільниць, а можна застосовувати на етапі їхньої експлуатації.

Віброгасіння

Використання цього методу пов'язане зі збільшенням реактивної частини імпедансу коливної системи. Віброгасіння реалізується при збільшенні ефективної жорсткості та маси корпуса машин або станин верстатів при їх об'єднанні в єдину замкнену систему з фундаментом за допомогою анкерних болтів або цементної основи. З цією ж метою малогабаритне інженерне обладнання житлових будинків (вентилятори, насоси) встановлюють на опорні плити та віброгасні основи.

Віброізоляція

На етапі експлуатації промислових комплексів обладнання в основному встановлюють без фундаменту на віброізолювальних опорах. Такий метод дозволяє забезпечити будь-який ступінь віброізоляції обладнання.

Встановлення на віброізолювальні опори технологічного й інженерного обладнання здешевлює його монтаж, виключає псування обладнання і знижує рівень шуму, що супроводжує інтенсивні вібрації. Такі опори можуть застосовуватися також при наявності фундаментів: або між джерелом вібрацій (машиною)

Рис. 7.28. Класифікація методів і засобів захисту від вібрації

і фундаментом (основою, опорною плитою), або між фундаментом і ґрунтом. На рис. 7.29 наведена схема віброопори ОВ-30, основним елементом якої є гумовий пружний елемент.

Рис. 7.29. Віброопора ОВ-30: 1 — нижня основа; 2 — гумовий пружний елемент; 3 — верхня кришка; 4 — кільцеві фрикційні виступи; 5 — регулятор висоти встановлення обладнання; 6 — станина обладнання

Встановлення віброізоляторів передбачається також при прокладанні повітроводів систем вентиляції і різних трубопроводів усередині будівельних конструкцій. Це виключає передавання вібрацій від стінок повітроводів і трубопроводів елементам конструкції будівель.

Розрахунок віброізоляторів зводиться до визначення частоти вимушених і власних коливань обладнання, що підлягає віброізоляції, статичної усадки і розмірів віброізолятора, ефективності віброізоляції обладнання.

Ефективність віброізоляції обладнання визначають за формулою

Де fвuм — частота вимушених коливань, Гц; Дл — частота власних коливань, Гц.

Для обмеження поширення коливань практикують поділ інженерних комунікацій на окремі ділянки за допомогою спеціальних гнучких вставок.

Поширене використання гумових або пластмасових прокладок, одинарних або складних циліндричних пружин, листових ресор, комбінованих віброізоляторів (пружинно-гумових, пружинно-пластмасових, пружинно-ресорних) і пневматичних віброізоляторів (повітряних подушок).

В усіх розглянутих випадках введення в коливну систему додаткового гнучкого елемента призводить до послаблення передавання вібрації від джерела коливань.

Вібродемпферування

В основі цього методу лежить збільшення активних втрат у коливних системах.

За основну характеристику вібродемпферування прийнято коефіцієнт втрат енергії

де со — кутова частота коливань; |і — коефіцієнт в'язкого тертя; с — жорсткість системи.

Вібродемпферування доцільне у машинах з інтенсивними динамічними навантаженнями, де застосовують матеріали із значним внутрішнім тертям: чавун із малим вмістом вуглецю, кремнію та сплави кольорових металів.

Широкі можливості для захисту від вібрацій мають вібродемпферувальні покриття. їх застосовують для зниження коливань, що поширюються трубопроводами і газопроводами компресорних станцій, повітроводами систем вентиляції адміністративних будівель. Останнім часом широко використовують нові типи вібродемпферувальних покриттів — Адем, НШ-2, ВМЛ-76 іСКЛ-25.