Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса и задачи исследования 10
1.1. Конструкция и принцип действия корообдирочных барабанов 10
1.2. Анализ работ по вибрации корообдирочных барабанов 12
1.3. Обзорный анализ работ по вибрации вращающихся барабанов других отраслей промышленности 13
1.4. Сведения о методах виброзащиты машин и поддерживающих конструкций 15
1.5. Постановка задачи исследования 17
2. Моделирование и исследование виброактивности корообдирочных барабанов 19
2.1. Постановка задачи моделирования и исследования 19
2.2. Динамические воздействия на корообдирочный барабан 20
2.3. Исследование крутильно-вращательных колебаний привода 25
2.3.1. Динамическая и математическая модели привода 26
2.3.2. Динамическая характеристика двигателя 29
2.3.3. Моделирование колебаний привода из-за дефектов зубчатых передач 30
2.3.4. Собственные частоты крутильно-вращательных колебаний
привода 36
2.3.5. Вынужденные крутильно-вращательные колебания привода 40
2.4. Моделирование парциальных колебаний корпусов корообдирочных барабанов 43
2.4.1. Собственные парциальные частоты колебаний корпусов корообдирочных барабанов 44
2.4.2. Коэффициенты жесткости опорных конструкций барабана 46
2.4.3. Собственные парциальные частоты колебаний жесткой секции барабана на упругих опорах 54
2.4.4. Динамическая модель секции 55
2.5. Исследование колебаний фундаментов корообдирочных барабанов 56
2.5.1. Моделирование колебаний фундаментов 56
2.5.2. Динамические характеристики грунтового основания 60
2.5.3. Собственные частоты вертикальных колебаний барабана и фундамента 62
2.5.4. Собственные частоты горизонтальных-вращательных колебаний барабана и фундамента 63
2.5.5. Вынужденные вертикальные колебания барабана и фундамента 64
2.5.6. Вынужденные горизонтально-вращательные колебания барабана и фундамента 66
2.6. Выводы по разделу 68
3. Экспериментальные исследования вибрации и вибродиагностирование корообдирочных барабанов 69
3.1. Постановка задачи 69
3.2. Экспериментальные исследования вибрации фундаментов корообдирочных барабанов 70
3.2.1. Методика экспериментальных исследований 70
3.3. Структурные параметры технического состояния 80
3.3.1. Диагностика подшипников качения 81
3.3.2. Диагностирование зубчатых передач и муфт 83
3.3.3. Диагностика электродвигателей 88
3.4. Токовая диагностика привода 91
3.5. Выводы по разделу 95
4 Обоснование методов и средств виброзащиты корообдирочных барабанов 97
4.1. Постановка задачи 97
4.2. Обоснование нормативных параметров вибрации и факторов, воздействующих на колебание корообдирочных барабанов 97
4.2.1. Уточнение нормативных параметров вибрации фундаментов 98
4.2.2. Обоснование нормативных параметров неуравновешенности секций .. 100
4.2.3. Обоснование допустимых отклонений нецилиндричности опорных роликов и бандажей 103
4.2.4. Оценивание коэффициента неравномерности вращения привода 108
4.3. Виброзащита фундаментов корообдирочных барабанов 109
4.3.1. Виброизоляция фундаментов корообдирочных барабанов 109
4.3.2. Динамическое виброгашение колебаний фундаментов 112
4.4. Пути уменьшения крутильно-вращательных колебаний привода 120
4.4.1. Устройство для регулирования жесткости привода 120
4.4.2. Уменьшение крутильно-вращательных колебаний привода посредством динамических гасителей 128
4.4.3. Уменьшение крутильно-вращательных колебаний привода с применением маховых масс 131
4.4.4. Уменьшение крутильно-вращательных колебаний привода с применением муфт с нелинейной жесткостью 132
4.4.5. Применение фрикционного привода 136
4.4.6. Применение фрикционного привода с регулируемой частотой вращения 138
4.5. Выводы по разделу 139
Основные результаты и выводы 141
Литература
- Анализ работ по вибрации корообдирочных барабанов
- Динамические воздействия на корообдирочный барабан
- Экспериментальные исследования вибрации фундаментов корообдирочных барабанов
- Обоснование нормативных параметров неуравновешенности секций
Введение к работе
Актуальность темы. В ЦБП выпуск волокнистых полуфабрикатов непрерывно увеличивается. Для подготовки древесного сырья наибольшее распространение получили КБ непрерывного действия с беспорядочной укладкой сырья [1,2]. Широкому распространению КБ способствует то, что на них возможна окорка балансов любой формы, в том числе с большой кривизной и сучками, а также большое разнообразие окоряемого сырья по длине. КБ, основанные на принципе удаления коры с помощью трения, обеспечивают за счет групповой окорки бревен высокую производительность при сравнительно невысоких потерях древесины. На КБ обрабатывается практически все поступающее на предприятия ЦБП сырье [3].
В результате выполненных НИИЦмашем, ВНИИРТмашем и ВНПОбум-промом исследований процесса окорки древесины и надежности работы КБ установлено, что наиболее перспективным направлением является создание окорочного оборудования большой единичной мощности с увеличением диаметра барабана и автоматизацией технологического процесса [4, 5]. С увеличением единичной мощности и одновременным снижением их удельной металлоемкости возрастает виброактивность барабанов. Вибрация снижает выносливость и долговечность составных частей КБ и их фундаментов, отрицательно влияет на работу привода барабана. В целях повышения эффективности работы КБ необходима разработка методов виброзащиты КБ и их фундаментов. Причем под виброзащитой понимается комплекс мероприятий при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, направленных на уменьшение вибрации [6].
Борьба с вибрацией КБ является одной из задач их конструктивного совершенствования. Повышенная вибрация снижает надежность конструкций и нередко является причиной разрушения фундаментов (случаи перезаливки и усиления фундаментов КБ имелись на Архангельском и Котласском целлюлозно-бумажных комбинатах). В то же время колеблющиеся фундаменты являют ся источниками волн, распространяющихся по грунту, что способствует деформации грунта и осадке фундаментов зданий, снижают прочность и выносливость сооружений и конструкций. Поэтому решение проблемы виброзащиты, а также разработка методов вибрационного проектирования КБ, актуальны.
Применение технической диагностики для КБ позволит контролировать техническое состояние его узлов и своевременно обнаруживать дефекты. Технической диагностикой в соответствии с ГОСТ 20911-75 [7] называется процесс определения ТС объекта диагностирования с определенной точностью. Результатом диагностирования является заключение о ТС оборудования или его составных частей с указанием, при необходимости, места, вида и причины дефектов. Техническая диагностика, основанная на анализе вибрации объекта диагностирования, называется вибрационной диагностикой (ВД) [6]. Под объектом диагностирования понимается КБ и его составные части. Внедрение ВД позволит повысить эффективность работы КБ путем сокращения плановых и неплановых простоев, снижения затрат на техническое обслуживание и ремонт [8].
Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы КБ путем их виброзащиты и вибродиагностики на основе исследований вибрации.
Решаемые задачи: выявление закономерностей и идентификация вибрации; оценка ее допустимости; обоснование практических мероприятий для снижения влияния факторов, вызывающих повышенную виброактивность КБ.
Объект исследования: КБ, их привод и фундаменты.
Предмет исследования: закономерности работы КБ на основе анализа их виброактивности для определения конструктивных параметров на стадии проектирования, а также методов виброзащиты и вибродиагностики при эксплуатации.
Методика исследований. Моделирование и исследование колебаний КБ на основе дифференциальных уравнений, теории колебаний, основных положений динамики машин и сооружений. Обработка результатов исследований и расчеты выполнены на ЭВМ с использованием стандартных программ.
Научная новизна работы. Выявлены основные закономерности и получены зависимости для расчета свободных и вынужденных колебаний КБ и их фундаментов; разработаны методы виброзащиты, вибрационного проектирования и диагностики фундаментов и привода КБ.
На защиту выносятся следующие научные результаты: методы вибрационного проектирования привода и фундамента КБ; методы диагностирования привода КБ; методы виброзащиты КБ.
Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена сходимостью экспериментальных результатов и теоретических положений; хорошим совпадением результатов расчета собственных частот колебаний конструкции КБ и фундаментов с характеристиками передаточных функций; использованием разработанного математического аппарата. Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные методы вибрационного проектирования, виброзащиты и вибродиагностики позволяют решить научно-техническую проблему повышения эффективности работы КБ.
Реализация результатов работы заключается в следующем: в использовании методов диагностирования оборудования в ОАО «Соли-камскбумпром» (г. Соликамск Пермской области);
в учебном процессе, курсовом и дипломном проектировании, в курсе «Оборудование производства бумажной массы».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Международной научно-технической конференции «Социально экономические и экологические проблемы лесного комплекса» (Екатеринбург, 1999); Межгосударственном научно-техническом семинаре «Виброакустические процессы в технологиях, оборудовании и сооружениях отраслей лесопромышленного комплекса» (Екатеринбург, 2000); Международной научно-технической конференции «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса» (Екатеринбург, 2001); Международном научно-техническом семинаре «Виброакустическое проектирование и вибродиагностика машин, оборудования и сооружений» (Екатеринбург, 2002).
Публикации. По теме диссертации опубликовано десять печатных работ [9-18].
Работа выполнялась в рамках госбюджетной темы по единому наряд-заказу Миноборазования РФ [13].
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников и приложений. Она включает 158 стр., из них 120 стр. основного текста, 45 ил., 3 табл., 121 наименование использованных источников, в том числе 6 иностранных, и 3 приложения.
В первом разделе проведен обзорный анализ работ по вибрации КБ и барабанов, схожих по конструкции и принципу работы КБ, поставлены задачи исследования.
Во втором разделе произведено моделирование и исследование свободных и вынужденных колебаний привода и фундамента КБ, выявлены динамические воздействия и динамические характеристики КБ и фундамента.
В третьем разделе приведены результаты экспериментальных исследований временных реализаций вибрационных процессов и спектрального анализа вибрации при установившемся режиме работы КБ и отражены методы и средства диагностирования его привода.
Четвертый раздел посвящен виброзащите фундаментов и привода КБ.
Анализ работ по вибрации корообдирочных барабанов
Методы виброзащиты и диагностики вращающихся барабанов других отраслей промышленности могут быть подобными соответствующим методам, характерным для КБ. Поэтому представляется целесообразным произвести анализ работ по виброзащите и вибродиагностике этой группы оборудования, имеющей подобные вращающиеся цилиндрические оболочки, опирающиеся на кольцевые бандажи. К этой группе относятся стержневые и шаровые мельницы, смесители и окомкователи, цементные и известерегенерационные печи, сушильные барабаны.
В горнообогатительной промышленности измельчение руды про изводится в мельницах. В металлургической промышленности для смешивания и окомкования агломерационной шихты, в производстве окатышей, а также сушки материалов применяются барабанные смесители и окомкователи. Обжиг цемента и регенерации извести происходит в цементных и известереге-нерационных печах. Сушильные барабаны применяют в деревообрабатывающей промышленности для сушки древесных отходов при помощи отработанного пара. Масса мельниц достигает более 500 т, скорость вращения барабана-до 20 об/мин, окомкователей-более 300 т, скорость вращения-до 15 об/мин, печей- более 2000 т и скорости вращения до 2 об/мин.
При вращении этих барабанов частицы материала поднимаются на определенную высоту, а затем под действием силы тяжести отделяются от барабана и подают на его противоположную сторону.
Исследованием вибрации и виброзащитой этих агрегатов занималась большая группа исследователей [33-62] и др. Наибольшее внимание виброактивности этих агрегатов уделено в работах М.М. Афанасьева, О.П. Барзукова, Б.В. Виноградова, СВ. Крюкова, А.А. Кычмы, В.М. Лободы, Д.П. Притыкина, В.М. Пятецкого, Ю.Б. Рахлина, О.С. Харченко, Н.С. Шкуренко (Швец) [34-38, 45-48,50-54,58,61].
В этих работах определены динамические нагрузки в барабанных мельницах, смесителях и окомкователях, передаваемые на фундамент, которые представляются в виде суммы широкополосной случайной нагрузки, выражаемой интенсивностью и регулярных периодических нагрузок, имеющих также случайный характер. Уровень виброактивности определяется резонансами в приводе и техническим состоянием открытой зубчатой передачи.
Динамике вращающихся печей посвящено несколько работ [58-61]. Надежность приводов вращающихся печей в основном зависит от состояния и работы открытой зубчатой передачи [58]. Износ поверхностей зубьев, изменение радиального и бокового зазоров обуславливает значительные динамические нагрузки. При работе печей возникают значительные деформации и напряжения в зоне контакта бандажа с оболочкой, достигающие 3 мм.
Значительная вибрация барабанных смесителей, окомкователей, мельниц, печей определила необходимость поиска возможностей устранения или существенного снижения уровня вибрации. В перечисленных работах приводятся некоторые меры устранения вибрации.
Приведенный обзорный анализ работ по виброзащите барабанных машин, используемых в других отраслях промышленности, показывает, что многие проблемы виброзащиты и пути их решения имеют для различных агрегатов общий характер. Однако реализация некоторых решений применительно к КБ либо принципиально невозможна, либо требует дополнительных исследований с максимальным учетом специфики обрабатываемого материала, а также применительно к КБ конструктивных решений.
По крутильным колебаниям валов и приводов машин имеются многочисленные работы [23, 28, 63-67], в том числе привода КБ [23, 28]. Анализ этих работ показывает, что исследования и расчет крутильно-вращательных колебаний в однороторном оборудовании и в машинах, которые приводятся к од-нороторным, в основном решены. Однако в опубликованных работах при изучении крутильно-вращательных колебаний привода не отражена специфика КБ, а в [23, 28] нет практических рекомендаций по предотвращению и уменьшению этих колебаний. Следовательно, задача исследования крутильно-вращательных колебаний привода КБ и его виброзащиты является актуальной.
К методам виброзащиты относятся рациональное проектирование, уравновешивание, виброизоляция, вибродемпфирование и динамическое виброгашение. К настоящему времени создан широкий арсенал методов и средств виб розащиты механических систем различного назначения. Теория и практика виброзащиты машин и оборудования основана на общей теории колебаний механических систем, по которой имеется обширная литература [63, 64, 68-75 и др.].
Весомый вклад в развитие теории и практики виброзащиты машин внесли отечественные ученые. По исследованию и разработке методов и средств виброзащиты машин и оборудования, по вибрационному расчету, виброизоляции, динамическому виброгашению и вибродемпфированию выполнено множество работ, которые обобщены в ряде монографий [76-79 и др.], справочников [67, 68, 80-84 и др.].
Современная литература по виброзащите уделяет серьезное внимание выбору параметров упругой изоляции. Создана теория оптимальной виброзащиты с учетом нелинейности. Совершенствуются схемы подвесок, конструкция и технология изготовления упругих опор. В последние годы развиваются активные и управляемые методы виброзащиты [86,87 и др.].
По вибрационному проектированию фундаментов машин имеется также обширная литература [31, 87-89 и др.], в том числе фундаментальные работы Д.Д. Баркана [87], Э. Рауша [88], О.А. Савинова [89].
Динамические воздействия на корообдирочный барабан
Источниками кинематического и параметрического возбуждения вибрации являются также подшипники качения опорных роликов барабана. Силы, возбуждаемые перекладкой внутреннего кольца подшипника при вращении с одного тела качения на другое, возникают на «подшипниковой» частоте, определяемой по формуле fM =- -Zpij(l + dp/dcpC05 ), (2.10) где Zp-число тел качения в одном ряду; т/-коэффициент, учитывающий проскальзывание тела качения и равный 0,97...0,98; dp-диаметр тел качения, м; dcp-средний диаметр подшипника, проходящий по центрам тел качения, м.
«Подшипниковая» частота проявляется вследствие параметрических и кинематических воздействий подшипников качения.
Следует отметить, что подшипники качения возбуждают также колебания при износе и повреждении подшипников. Частотный состав этих колебаний рассмотрен в разделе 3.3. Силовое воздействие барабан испытывает от периодических нагрузок: с частотой окорочных балок foK.6= . (2-Й) где kg -количество окорочных балок секции барабана; с зубцовой частотой и частотами кратными основной частоте, определяемой по формуле Гз= к (2Л2) где z-числа зубьев привода; к=1, 2, 3...
Причиной автоколебаний сегмента заполнения барабана является зависимость силы трения от относительной скорости движения между балансом и стенками барабана. Собственная частота колебаний определяется по формуле [26] "о = u0MJl + —s-f0 tg\ Kp ---±u20J0c$ Г ID . Л (2.13) р "І"" 4 р где соом-собственная частота колебаний сегмента баланса как физического маятника, рад/с wL=mcgPCOSi/ Kp/ c; р-расстояние от центра масс барабана до центра масс сегмента, м; Re-внутренний радиус барабана, м; fo-коэффициент трения покоя баланса относительно барабана; \Ькр-критический угол отклонения центра масс сегмента от mcg sinvj/Kp= f0(mcco p+mcg cos\j/Kp), откуда sin Kp вертикали, определяемый из условия равновесия сил, действующих на сегмент: силы тяжести mcg, центробежной силы тссо2р и силы трения F по зависимости =f—щ—; л. ai-постоянный коэффициент, связывающий коэффициент трения движения f с коэффициентом трения покоя f0 f=fo(l-otico), где aj(o=(0,5-0,8). Наблюдаются также гармонические колебания с частотами, кратными основной частоте. Коэффициент трения окоренного баланса о стенки барабана ниже, чем неокоренного. Следовательно, меньше критический угол Ц1кр, меньше размах автоколебаний сегмента. Например, для барабана КБ-425 при RB=1,85 м; тс=24000 кг; р=0,8 м; 9С=3,Ы04 кгм2; коэффициенте заполнения к3=0,6; со=0,7 рад/с при коэффициентах трения покоя foi=0,3; fo2=0,l критические углы соответственно равны Vicpi S0; крг 0, а собственные частоты автофрикционных колебаний составят foi=0,54 Гц fo2=0,57 Гц. Таким образом, критический угол уменьшается в 3 раза, а собственная частота колебаний увеличивается в 1,06 раза.
Амплитуды автоколебаний сегмента пропорциональны синусу критического угла \/Кр, а этому углу пропорционален восстанавливающий момент сил веса баланса, действующий на физический маятник. В приведенном примере из-за снижения коэффициента трения покоя fo с 0,3 до 0,1 амплитуда автоколебаний сегмента уменьшилась в 3 раза и, как следствие, уменьшится амплитуда колебаний силы тока, пропорциональная восстанавливающему моменту, на частоте автоколебаний сегмента.
Следовательно, амплитуда автоколебаний силы тока в питающей сети электродвигателя привода может быть диагностическим признаком качества окорки баланса. Для реализации этого принципа необходимо экспериментальное выявление предельных амплитуд колебаний силы тока на частоте автоколебаний баланса в зависимости от способа окорки, вида окариваемого сырья, типа барабана и от степени его загрузки.
Автоколебания сегмента интерпретируются следующим образом [26]. При движении сегмента совместно с барабаном (участок 1-2 рис. 2.1) угол наклона центра масс сегмента ф нарастает линейно, момент, действующий на барабан, увеличивается из-за изменения положения центра масс сегмента. При движении сегмента с проскальзыванием (участок 2-3) момент определяется силой трения движения. Он сначала уменьшается, затем с уменьшением ф возрастает, т.е. момент сопротивления периодически изменяется с периодом автоколебаний. Автоколебания сегмента баланса приводят к тому, что обрушение части баланса, находящегося в верхней части сегмента происходит не с постоянной интенсивностью, а как бы с периодически повторяющимися срывами. Частота этих срывов близка к собственной частоте колебаний сегмента как физического маятника и в зависимости от степени заполнения барабана балансом находится в пределах 0,2-0,6 Гц. Эти срывы можно наблюдать визуально.
Экспериментальные исследования вибрации фундаментов корообдирочных барабанов
Массовые обследования вибрации фундаментов КБ выполнены в [23,24]. При исследовании измерялись параметры виброперемещений и СКЗ (средне-квадратическое значение) виброскорости в октавных полосах частот. КБ обладают большими вращающимися массами. Вследствие неуравновешенности секции КБ, ударов зубьев в открытой зубчатой передаче, в подшипниковых узлах, ударов бандажа об опорные ролики возбуждаются интенсивные колебания барабанов и их фундаментов по трем взаимно-перпендикулярным направлениям.
Колебания КБ носят случайный характер, имеют широкополосный спектр, в котором выделяются отдельные гармонические составляющие. Максимум плотности распределения виброперемещений по частотам сосредоточен вблизи значений собственных частот колебаний системы.
При экспериментальных исследованиях анализировались временные реализации вибрационных процессов и спектральный анализ. Измерение вибрации и обработка результатов измерений производились в соответствии с требованиями государственных стандартов [108, 109]. Режим работы при измерении вибрации КБ был установившийся.
Экспериментальные исследования вибрации четырех корообдирочных барабанов КБ-425 проводились на Соликамском ЦБК и Сыктывкарском ЛПК. Измерялись параметры вибрации в месте расположения привода, на подшипниковых опорах бандажа и колебания силы тока электродвигателя привода. Частота вращения КБ-425 составляла 6,3 об/мин. Для измерения вибрации использовался анализатор вибрации «Кварц» фирмы «Диамех» (Москва), позволяющий производить запись колебаний агрегата в частотном диапазоне от 0,3 Гц до 40 кГц, а для анализа вибрации- программное обеспечение «Диамант 2» этой же фирмы. Параметры колебания тока выводились с записью сигнала самописцем Н338-1П и самопишущимся амперметром Н3093. Точки измерения вибрации показаны на рис. 3.1. Параметры вибрации одного из барабанов приведены в табл. 3.1, образцы спектров и форм колебаний виброскорости для этого же барабана показаны на рис. 3.2-3.7.
Фундамент и привод колеблются в вертикальном и горизонтальном, перпендикулярным оси КБ, направлениях. По интенсивности преобладают горизонтальные колебания. Виброскорости имеют форму затухающих колебаний с частотой 11,65 Гц, возбуждаемых ударами бревен при движение сегмента баланса и открытой зубчатой передачи (рис. 3.2, 3.4, 3.6). Эти частоты сопоставимы с расчетными значениями собственных частот горизонтально-вращательных колебаний фундамента КБ 9,2-11,4 Гц и открытой зубчатой пе-редачи-22,4 Гц. Эти частоты проявляются в спектрах (рис. 3.3, 3.5, 3.7). Кроме колебаний с частотой горизонтально - вращательных колебаний фундамента 11,65 Гц проявляются суб-и супергармонические колебания от зубцовой частоты открытой передачи барабана 22,4 Гц и колебания с оборотной частотой двигателя 16,5 Гц, а также крутильно-вращательные колебания привода-10,8 Гц (рис. 3.3, 3.5, 3.7). В спектре присутствуют подшипниковые частоты опорных роликов 1-3,2 Гц и зубцовые частоты редуктора привода 60 и 410 Гц, но интенсивность этих колебаний незначительна. Амплитуды горизонтальных виброскоростей привода достигают 3,52 мм/с.
Частотный состав и характер вертикальных колебаний фундамента подобен частотному составу и характеру горизонтальных колебаний, но интенсивность вертикальных колебаний ниже.
Амплитуды вертикальных виброскоростей фундамента на частоте 22,4 Гц не превышает 0,67 мм/с. В месте расположения редуктора и двигателя при вода КБ-амплитуды виброскоростей достигают 3,29 мм/с и 1,57 мм/с. На частоте 11,65 Гц амплитуды виброскоростей достигают 3,52 мм/с.
Источником колебаний фундамента являются ударные воздействия баланса о стенки барабана. Удары возбуждают горизонтально-вращательные колебания фундамента, в плоскости перпендикулярной оси КБ на его собственных частотах 11,65 Гц.
Обоснование нормативных параметров неуравновешенности секций
В подразделе приводится анализ методов виброзащиты фундаментов КБ. Как уже отмечалось, для виброзащиты фундаментов КБ приемлемы следующие методы: виброизоляция, динамическое виброгашение, а также правильный выбор их параметров для предотвращения резонансов. Для предотвращения резонанса необходимо, чтобы собственная частота колебаний фундамента со0ф не совпадала с частотой, возбуждающих колебания со [116] иоф-со 0,3сооф. (4.12)
Кроме того, как показано в разделе 3, интенсивные колебания фундамента возбуждаются при совпадении собственных частот фундамента и кру-тильно-вращательных колебаний привода сокр. Поэтому рекомендуется собственную частоту колебаний фундамента сооф принимать равной сооф (0,7-1,3)сокр.
Виброизоляция фундаментов корообдирочных барабанов Под виброизоляцией понимается метод виброзащиты, заключающийся в уменьшении передачи вибрации от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи виброизоляторов, помещаемых между ними.
Виброизоляцию КБ конструктивно предлагается осуществить путем установки виброизоляторов в зону контакта бандажа и роликов (рис. 4.4.а) и между фундаментом и надфундаментной плитой, на которую опирается барабан (рис. 4.4.6) [12]. Колебание фундамента по первой модели (рис. 4.4 а) описываются дифференциальными уравнениями 2.65 - 2.69, в которых коэффициент контактной по жесткости между бандажом и роликом определяется с учетом упругой податливости контакта бандажа и ролика [17]. Виброизоляция эффективна, когда собственная частота колебаний меньше частоты возмущающих колебания сил в 3 - 4 раза [118]. Это условие обеспечивается при коэффициенте контактной жесткости между бандажом и роликом для КБ-425 CBG=2,8-107 Н/М. АЧХ виброизолированного фундамента показана на рис. 4.5 сплошной линией. Там же, для сравнения штриховой линией приведена АЧХ фундамента с такими же параметрами без виброизоляции. Рис. 4.4 Схемы виброизоляции фундаментов корообдирочных барабанов: а-путем установки виброизоляторов в зону контакта бандажа и роликов; б-путем установки виброизоляторов между фундаментом и надфундаментной плитой; I - барабан; 2 - опорные ролики; 3 - виброизоляторы; 4 - надфунда-ментная плита; 5 - фундамент.
Амплитудно-частотная характеристика виброизолированного фундамента в зоне контакта бандажа и ролика Применение виброизоляции сдвигает собственные частоты колебаний фундамента в низкочастотную область и существенно уменьшает резонансные колебания.
Дифференциальные уравнения, описывающие колебания фундамента по модели на рис. 4.4. б имеют вид: где Шфп-масса надфундаментного блока с барабаном; 9фп-момент инерции масс надфундаментного блока с барабаном относительно центра масс системы; кфп, Ьфп-коэффициенты жесткости и неупругих сопротивлений надфундаментного блока с барабаном.
Для реализации данного вида виброизоляции необходимо подобрать массу Шфп и коэффициенты жесткости виброизоляторов-свб таким образом, чтобы собственная частота колебаний была бы меньше частоты возмущающих колебания сил не менее, чем в 3 - 4 раза [117]. Это условие обеспечивается для КБ-425 при коэффициенте жесткости виброизоляторов свб=1,7-108 Н/м и массе надфундаментного блока-тфП=5«105 кг. АЧХ виброизолированного фундамента показана на рис. 4.6 сплошной линией. Там же, для сравнения штриховой линией, приведена АЧХ фундамента с такими же параметрами без виброизоляции.
Динамическое виброгашение колебаний фундаментов Альтернативным методом снижения горизонтально - вращательных колебаний фундамента является динамическое виброгашение. Цель динамиче 113 ского виброгашения является снижение вибрации фундаментов КБ путем применения динамических гасителей колебаний, настраиваемых на собственную низшую частоту горизонтально - вращательных колебаний фундамента, имеющих стабильную величину.
Рассмотрим модель горизонтально-вращательных колебаний фундамента с динамическим гасителем с массой т , которая соединяется с массой фундамента жесткостью с и демпфером с коэффициентом вязкого трения 2 Ь гб. На массу действует гармоническая возмущающая сила Fr = mBeo) cosco t (рис. 4.7), где обозначено: mc и 0С - масса и момент инерции масс относительно собственного центра масс установки «фундамент-КБ»; О - мгновенный центр вращения установки при первой форме ее собственных колебаний; hi -расстояние от центра масс установки до мгновенного центра вращения; h2 -расстояние от центра масс гасителя до мгновенного центра вращения установки т. О; Ьз - расстояние от оси КБ до мгновенного центра масс; сг, Ьг - коэффициенты жесткости и неупругих сопротивлений гасителя колебаний; Ь ф — условный коэффициент неупругих сопротивлений при повороте фундамента, определяемый по значению коэффициента динамического усиления колебаний при резонансе xpv, определяемый экспериментально; тг - суммарная масса динамических гасителей колебаний; к ф - условный коэффициент жесткости грунтового основания при повороте установки, относительно мгновенного центра вращения.
