147342 (Разработка оборудования для уплотнения балластной призмы), страница 8

5.4 Расчёт параметров защиты от вибрации

За основной источник шума и вибрации в кабине оператора примем работу основных виброплит.

Исходные данные:

Мощность электродвигателей виброплиты, кВт55

Вынуждающая сила каждой виброплиты, кН250

Амплитуда колебаний виброплиты, мм6

Частота колебаний, Гц35

Масса машины, т93

Определить основные параметры пружинных амортизаторов виброизоляционной площадки.

При постановке задачи в исследуемую механическую систему выделили две подсистемы: источник возмущений и объект защиты, соединённые между собой связям. Силы, возникающие в связях R и R’, вызывающие колебание объекта, называются динамическими (рисунок 5.2).

Связи, передающие объекту динамические возмущения частично, называются виброизоляционными, а сами устройства виброизоляторами (ВИ).

В расчёте приняты следующие условия:

- Источник возмущений и объект защиты считаются абсолютно твёрдыми телами, движущимся поступательно вдоль одной вертикальной оси Z;

- Приложенные к системе внешние силы F_В, а также внутренние R и R’ считаются направленными вдоль той же оси Z (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 – Схема к расчету параметров защиты от вибрации

Определим виброскорость вынужденных колебаний V, м/с:

,(5.1)

где f – частота возмущающей силы, Гц (f =35 Гц); A_Z – амплитуда колебаний установки, м.

,(5.2)

где - возмущающая сила, Н ( =250кН); - масса амортизационных частей установки, кг ; - круговая частота, с^-1 ( =2πf=219,8 c^-1); - коэффициент перегрузки ( =1,3).

,(5.3)

где - масса площадки, кг ( = 100кг); -масса оператора, кг ( =80 кг).

;

;

.

Параметры вибрации значительно превышают допустимое значение V_ДОП=0.35·10^-2 м/с, что требует создания виброзащитных устройств.

Допустимая амплитуда колебания основания виброзащитной площадки [16].

Коэффициент виброизоляции μ:

,(5.3)

.

Частота собственных колебаний площадки f₀, Гц:

,(5.4)

.

Необходимая суммарная жёсткость виброзащитной системы:

,(5.5)

где ω₀ – круговая частота собственных колебаний виброизолированной установки, с^-1.

;(5.6)

;

.

Жёсткость одной пружины ’, Н/м:

’= / ,(5.7)

где – количество амортизаторов, шт.( N=4).

’= / = .

Статическая нагрузка на одну пружину , Н:

,(5.8)

где - ускорение свободного падения, м/с².

.

Динамическая нагрузка , Н:

(5.9)

.

Расчётная нагрузка на пружину , Н:

,(5.10)

.

5.4.1 Расчёт цилиндрической пружины

Диаметр прутка , м:

,(5.11)

где - коэффициент, определённый по графику ( =1,2); - расчётная нагрузка на пружину, Н ( =463,7 Н); - индекс пружины ( =10) [10]; - допустимое касательное напряжение, Па ( =450Па) [17, стр. 4].

Принимаем =5,6 мм.

Тогда средний диаметр пружины , мм:

,(5.12)

.

Наружный диаметр , мм:

,(5.13)

.

Число рабочих витков пружины :

,(5.14)

где - модуль упругости при сдвиге, Па ( =80000 Па) [7.Т3].

.

Число подрезанных витков :

Т.к. , то = .

,(5.15)

.

Высота ненагруженной пружины , м:

,(5.16)

где - шаг пружины, м.

,(5.17)

.

Принимаем ;

Коэффициент устойчивости свободно установленной пружины :

,(5.18)

.

Вывод: условие (5.18) выполняется, окончательно принимаются выбранные параметры.

5.5 Расчёт параметров защиты от шума

Исходные данные:

Размеры кабины:

длина l, м3,5;

ширина b, м2,6;

высота h, м2,3.

Расстояние от расчётной точки до ближайшего источника шума (разрабатываемой виброплиты) Z_min , м.

Определим, находится ли расчётная точка в зоне отражённого поля из условия:

Z_min ≥ Z_ПР ,(5.19)

,(5.20)

где - частотный множитель (μ= 2,5); B₁₀₀₀ - постоянная помещения на частоте 1000 Гц, м² (B₁₀₀₀ = 14 м²).

.

Условие (5.19) выполняется, значит, точка расчёта находится в зоне отражённого поля, что позволяет определить величину снижения уровня звукового давления Δl , дБ:

Δl = 10lg(B₁/B),(5.21)

где В – постоянная помещения до его акустической обработки, м²; В₁ – постоянная помещения после обработки, м²;

,(5.22)

где - средний коэффициент звукопоглощения в помещении до его акустической обработки; - - средний коэффициент звукопоглощения в помещении после акустической обработки; S – площадь внутренней поверхности кабины, м² (S =44 м²); S_обл – площадь облицовки, м² (S_обл =35м²); - величина суммарного добавочного поглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки, м².

B_i = μ_iB₁₀₀₀ ,(5.23)

,(5.24)

,(5.25)

,(5.26)

где - реверберационный коэффициент звукопоглощения.

.(5.27)

По рекомендациям выбираем звукопоглощающую облицовку следующей конструкции:

- металлический лист толщиной 1,2 мм, перфорация в «шахмат» 46%, диаметр 6 мм, размер 500х500. ([18] стр.129);

- поропласт полиуретановый ППУ – 3 (МРТУ6 – 05 – 1150 – 68);

- фанерный лист толщиной 4 мм, перфорация по квадрату 25%, диаметр 10 мм, размер 500х500 ([18] стр.10), ([15] стр.214).

Расчёты по формулам (5.21) … (5.27) сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Результаты расчетов величины снижения уровня звукового давления

В таблице 5.2 приведены данные о требуемом уровне шума в соответствии с ГОСТ 12.01.003 – 83 ([15], стр. 8) и полученном за счёт применения звукопоглощающей облицовки.

Таблица 5.2 – Данные о требуемом уровне шума

6. ДЕЗАКТИВАЦИЯ МАШИНЫ ВПО-3-3000 ПОСЛЕ РАДИОАКТИВНОГО ЗАРАЖЕНИЯ