Виброизоляция оборудования

Фундамент работающей машины передает колебания от обо­рудования в толщу грунтов. Для уменьшения вибраций проекти­руемого фундамента и их воздействия на соседние сооружения и установки выбирают более спокойные машины и рационально размещают их в помещении. Целесообразно предварительно уп­лотнить и укрепить грунты. В необходимых случаях используют различные средства для гашения колебаний и их амортизации.

Для уменьшения динамического воздействия машины на фундамент применяют амортизаторы, что обосновывают дина­мическим расчетом. При этом выявляют условия режима, обес­печивающие минимальную частоту и амплитуду колебаний обо­рудования и его фундамента. Если эти условия окажутся нару­шенными, то амортизатор из глушителя колебаний становится резонатором и колебания фундамента значительно усилятся.

Прогрессивным способом установки технологического обо­рудования является установка без фундаментов и заливки цемен­том - с помощью специальных упругих опор. Такой способ имеет следующие преимущества: сокращает продолжительность мон­тажа машин до 80%; упрощает и ускоряет перестановку оборудо­вания при перестройке технологических процессов и при перехо­де на производство новых изделий; существенно снижает шум и запыленность воздуха в цехах.

Виброопоры можно классифицировать по типу упругого элемента: резиновые, резинометаллические, цельнометалличе­ские, виброизоляционные опоры из фетра и пробки.

Резиновые опоры. Для виброизолирующих опор использу­ют натуральную и синтетическую резину. Натуральная резина имеет хорошие низкотемпературные свойства, однако быстро теряет прочность при температуре более 65 °С, разрушается под действием масел, под действием солнечного света уменьшается прочность. Поэтому широкое применение получили синтетиче­ские, особенно силиконовые резины (они выдерживают темпера­туру от -55° до 200 °С).

При использовании резины в опорах для установки оборудова­ния важными свойствами являются старение и ползучесть. Старение заключается в том, что в готовом резиновом изделии продолжаются вулканизационные процессы, из-за чего твердость резины посте­пенно повышается. Ползучесть резины заключается в том, что при воздействии на нее длительной статической нагрузки происходит непрерывное увеличение деформации, т. е. резина «ползет».

Одним из важнейших качеств виброизолятора является демпфирование. Оно зависит от твердости резины, формы упру­гого элемента и от вида деформации. Так, например, виброизоля­ция в горизонтальных направлениях для резиновых блоков более эффективна, так как модуль упругости резины на сдвиг в 3-6 раз меньше модуля упругости на сжатие (в зависимости от конфигу­рации резинового блока).

Наиболее простыми являются гладкие сплошные резиновые подкладки. Из-за большой жесткости их используют только при изоляции шумов и высокочастотных колебаний. Для тяжелого оборудования применяют ковры и подкладки из сплошной рези­ны с рифленой поверхностью (рис. 3.4, а). Для виброизоляции очень больших ударных нагрузок, высокочастотных вибраций и шумов используют тканевые подкладки, пропитанные специаль­ными синтетическими резинами.

Резинометаллические опоры. Кроме резиновых подкладок и ковров часто применяют резинометаллические опоры, в кото­рых резиновый упругий элемент скреплен с металлической арма­турой. Преимущества этих опор следующие: их можно надежно прикреплять как к машине, так и к опорной поверхности для ис­ключения смещения машины при сильных вибрациях и ударах; с помощью арматуры можно защитить резиновый элемент от по­падания масла, растворителей, агрессивных жидкостей, солнеч­ного света, что увеличивает срок их службы; возможность регу­лировки устанавливаемой машины по высоте.

Различные резинометаллические виброопоры показаны на рис. 3.4, б. Резинометаллические виброопоры работают на сжа­тие, так как при растяжении трудно обеспечить надежные усло­вия закрепления из-за опасности разрыва резины при наличии даже небольших поверхностных повреждений.

Цельнометаллические опоры. Цельнометаллические виб­роопоры имеют ряд преимуществ перед резинометаллическими: позволяют получать очень большие деформации и, следователь­но, низкие собственные частоты колебаний; могут работать в ши­роком диапазоне температур (практически без изменения харак­теристик); их деформация мало увеличивается со временем при постоянно прилагаемой номинальной нагрузке; упругие характе­ристики их можно точно рассчитать; стоимость их ниже, чем ре-зинометаллических.

Существенным недостатком цельнометаллических вибро­опор является то, что они хорошо передают колебания высоких частот (звук) и требуют в ряде случаев дополнительно вводить какой-либо звукоизолирующий элемент.

Цельнометаллические виброопоры классифицируют по фор­ме упругого элемента на три группы: опоры со спиральными пружинами, с листовыми пружинами (рессоры) и из объемной металлической сетки.

На рис. 3.4, в показана опора, демпфирование в которой осу­ществляется вязкой жидкостью (битумной массой), причем сте­пень демпфирования может регулироваться вязкостью жидкости и площадью движущихся в жидкости деталей.

Рессоры позволяют получить значительные деформации при весьма больших допускаемых нагрузках. Демпфирование в них происходит из-за трения между листами и сравнительно велико. Рессоры имеют большую податливость только в одном направле­нии. Поэтому их применяют только для виброизоляции в верти­кальном направлении.

Металлические плетеные упругие элементы имеют большие преимущества перед другими материалами: могут одинаково эф­фективно осуществлять виброизоляцию во всех трех направлени­ях, динамические перегрузки для них могут превышать допус­каемые статические в 8-10 раз; комбинированные плетеные эле­менты имеют хорошие звукоизоляционные качества.

Виброизоляционные опоры из фетра и пробки. Фетровые маты толщиной 6—70 мм делают при сжимающей нагрузке из раз­личных сортов шерстяного фетра. Фетр нечувствителен к дейст­вию масел, консистентных смазок, органических растворителей, холода, влажности, озона, солнечного и ультрафиолетового света.

Шерсть, из которой изготовлен фетр, содержит в себе масля­нистые вещества (ланолин). Поэтому при относительном движе­нии волокон при колебаниях возникает значительное демпфиро­вание. Фетровые маты преимущественно используют для звуко­изоляции небольших и средних машин.

Ячеистая структура виброизоляционных опор из пробки обеспечивает очень высокое демпфирование при подавлении вы­сокочастотных вибраций и шумов.