Исследование эффективности системы виброзащиты технологического оборудования Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

1. Конюшков Г.В. Специальные методы сварки давлением: учеб. пособие / Г.В. Ко-нюшков, Р.А. Мусин. Саратов: Ай Пи Эр Медиа. 2009. 632 с.

2. Высокотемпературная прочность ферритогранатов в условиях пайки и диффузионной сварки / Л.Е. Куц, Г.В. Конюшков, О.Ю. Жевалев и др.// Антенны. 2013. №7. С. 21-23.

3. Применение ультразвукового метода контроля для ферритометаллических узлов / Н.М. Котина, О.Ю. Жевалев, Г.В. Конюшков, Л.Е. Куц / Антенны. 2013. №7. С. 25-27.

Kuts Love Evgshenevna, candidate of technical sciences, associate professor, «SARATOV STATE TECHNICAL UNIVERSITY OF A NAME GAGARIN YU.A», SARATOV, RUSSIA, (е-mail: [email protected])

Kotin Natalia Makarovna, candidate of technical sciences, associate professor, «saratov state technical university of a name gagarin yu.a», saratov, russia

Zharkov Sergey Yurievich, student

ASSESSMENT OF LOADS OF HIGH STRENGTH FERRITE METAL

PARTS

In the process of diffusion welding (DW) ferrite parts are exposed to temperatures 800-1000° C, and the compressive force of 0.1-0.5 MPa. In this paper was evaluated high strength ferrite materials using ultrasound.

Tags: ferrite elements, diffusion welding, high temperature strength.

УДК 331.4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Кочетов Олег Савельевич, д.т.н., профессор Московский технологический университет, г.Москва, Россия (e-mail: [email protected])

В статье рассмотрены вопросы проектирования и испытаний систем виброизоляции для технологического оборудования на примере виброизоляции оборудования ткацкого цеха с учетом статических и динамических реакций оборудования в опорных точках, а также жесткости и собственной частоты колебаний межэтажного перекрытия производственного здания.

Ключевые слова: система виброизоляции, межэтажное перекрытие, статические и динамические реакции, тарельчатый виброизолятор.

В связи с тем, что вибрация является одним из основных вредных производственных факторов [1,5] в рабочей зоне операторов технологического оборудования, то одной из актуальных задач исследователей на современном этапе является создание эффективных технических средств виброзащиты производственного персонала. Сложность вопроса заключается в том, что размещение нового, более высокопроизводительного оборудова-

ния, на старых производственных площадях, связано со следующей альтернативой: приходится либо увеличивать жесткость межэтажных перекрытий производственных зданий, либо устанавливать оборудование на виброизолирующие системы. Последний путь зачастую более предпочтителен, так как не требует больших затрат на реконструкцию зданий и позволяет снизить до санитарных норм уровни вибраций на рабочих местах, а также предотвратить разрушение межэтажного перекрытия производственного здания.

В ЗАО «МПКО (Московское производственное камвольное объединение) «Октябрь» был решен вопрос о снижении динамических нагрузок в ткацком производстве на перекрытии над 2-м этажом в пользу установки оборудования на виброизолирующие системы (рис.1). К проектируемой системе виброизоляции для станков СТБ 2-175 с кареткой СКН-14 (вес станка с навоем Q = 2460 кГс ) были сформулированы технические требования:

а) виброизоляторы должны вписываться в контур станка и не выходить за его габаритные размеры (для сохранения технологических проездов и проходов),

б) виброизоляторы должны обеспечивать снижение динамических нагрузок на основание не менее, чем в 2 раза.

в) виброизоляторы не должны повышать обрывность нитей и снижать надежность работы станка,

Рисунок 1 - Конструктивная схема подвесной системы виброизоляции: 1-основание, 2- виброизолируемый объект, 3-опорная плоскость станка, 4-опорные рычаги виброизоляторов, 5-крепежные элементы, 6-виброизоляторы, 7-расстояние от оси симметрии станка до положения

центра масс (Ц.М.)

Такими виброизоляторами являются виброизоляторы на базе тарельчатых элементов (рис.2). Остановимся на методике расчета такого тарельчатого элемента: выбираем параметры тарельчатой пружины, расчетная схема которой представлена на рис.2, согласно опорным реакциям станка по максимально допустимой нагрузке Р3 , кГс [2,3,4].

Выбираем тарельчатую пружину нормальной точности, получаемую штамповкой без механической обработки поверхности обреза из стали марки 60С2А по ГОСТ 14959-79, ИЯС 44...50. Геометрические параметры пружины: наружный диаметр Б=50 мм; внутренний диаметр Б1=25 мм; статическая осадка под максимальной нагрузкой £3=1,45 мм; толщина тарельчатой пружины 8=1,8 мм; высота в свободном состоянии И0=3,25 мм.

Определим вид упругой характеристики пружины по соотношению:

А

Аз

< 0,6 - линейная характеристика;

> 0,6 - нелинейная характеристика;

(1)

/3 1,45

Для наших размеров — =-= 0,8 - характеристика нелинейная

s 1,8

Теперь определим жесткость пружины по формуле [6]

к, =

4 Е53

(1 - и )УВ2

А] -3Л4/ + +,

4 х 2,1 • 106 х 0,18

5

(1 - 0,32) х 0,687 х 52

( \2 I 0,116) 3 I0,116,

(0,8) - 3 х 0,81 —-1+-1--I + 1

у ' ; ' 1 0,18 ) 21 0,18

= 2225

кГс

(2)

см

где Е - модуль упругости для стали, равный 2,1 х106 кГс/см2 / - коэффициент Пуассона для стали /=0,3;

У =

тт1п А

А -1

А

3,14 х 1п2

2-1

V 2 )

Л 2

= 0,687,

В 50

А = В = "25 = 2 - отношение диаметров пружины.

(3)

При последовательном соединении пружин в комплекте жесткость вычисляется по формуле

к, 2225 кГс к, = — = ^ ^ = 222,5--(4)

общ п 10 см ' 4 ;

где п - число пружин в комплекте.

Определим суммарную жесткость системы виброизоляции в вертикальном направлении

кГс

С7 = 4 х к7 = 4 х 222,5 = 890-;. (5)

2 7общ см у '

Определим собственную частоту колебаний системы «станок на виброизоляторах» в вертикальном направлении:

5

Л =

\с2 ■ Я

890 х 981

= 3 Гц;

(6)

2л у 0 2 х 3,1^ V 2460

Вычислим эффективность виброизоляции для схемы установки станка на абсолютно жесткое основание, причем следует отметить, что демпфирование в системе обусловлено внутренним поглощением энергии в материале виброизоляторов (коэффициент неупругого сопротивления у=0,037). Определим коэффициент передачи силы на частоте вынужденных колебаний станка в вертикальном направлении, при числе оборотов главного вала п1 = 220 мин-1, для первых трех гармоник.

¡в 1

п 1 60

220 60

3,67Гц; /в2 = 7,33Гц; /въ = 11,01Гц;

1

1 + у

1 -

Iв1

2\2

Л2 /

+ у

1

1 + 0,037"

1-

3,67

22

+ 0,037"

2;

(7)

Аналогично были определены коэффициенты виброизоляции для 2-ой и 3-ей гармоник:

= 0,08.

Рисунок 2 - Тарельчатый упругий элемент с сетчатым демпфером: а) фронтальный разрез, б) вид сверху

Рисунок 3 - Расчетная схема тарельчатого упругого элемента

2

3

На рис.3 в качестве нелинейной равночастотной пружины представлена схема тарельчатого упругого элемента с сетчатым демпфером [7,8,9], который содержит по крайней мере два плоских упругих коаксиально расположенных кольца, внешнего 1 и внутреннего 2 с центральным отверстием 5, расположенных в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов 3 и 4, радиально расположенных в горизонтальной плоскости, и под углом, находящимся в пределах 10°^80°, - в вертикальной плоскости.

Динамические нагрузки от станка на тарельчатых виброизоляторах на перекрытие в полосе частот 8-16 Гц уменьшаются в 2,5-3 раза, приводя их в соответствие с нормативными значениями по ГОСТ 12.1.012-90. При колебаниях виброизолируемого объекта, установленного через отверстие 5 на внутреннее кольцо 2, обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов, а упруго-демпфирующим сетчатым элементом 10 обеспечивается в системе демпфирование.

г

( !

/ Щ т / |

/ / / ! / / , / / / / 1

* 1 * / * ~ к1 » ;

1

9 1Г *■ -8

Рисунок 4 - Результаты испытаний виброизоляторов с тарельчатыми элементами.

Для проведения экспериментальных исследований был выбран опытный участок на 3-ем этаже ткацкого корпуса МПКО «Октябрь», расположенный в осях 3-5/А-В (рис.3). Среднеквадратичные значения вертикаль-

1 2

ной виброскорости (мс- х 10), измеренные на 3-ем этаже ткацкого корпуса МПКО «Октябрь» в осях 3-5/А-В при установке 6-ти станков типа СТБ 2175 с кареточным зевообразовательным механизмом СКН-14 «жестко» и на тарельчатые виброизоляторы (число оборотов главного вала: 220 мин-1) приведены на рис.4.

На рис.4 изображены следующие кривые испытаний: кривая 1 - нормативные значения по ГОСТ 12.1.012-90 [1]; кривая 2 - 6 станков СТБ 2-175 установлены «жестко», точка замера: т. № 2; кривая 3 - 6 станков СТБ 2175 с кареткой СКН-14 установлены «жестко», точка замера: т. № 1; кривая 4 - 6 станков СТБ 2-175 установлены на тарельчатые виброизоляторы, т. № 1; кривая 5 - 6 станков СТБ 2-175 установлены на тарельчатые виброизоляторы, т. № 2.

Выводы: Разработаны и испытаны новые системы виброизоляции подвесного и опорного типов для ткацких станков, включающие в себя равно-частотные тарельчатые упругие элементы, которые снижают динамические нагрузки на перекрытие в полосе частот 8-16 Гц в 2,5-3 раза.

Список литературы

1. Кочетов О.С. Методика расчета систем виброизоляции для ткацких станков. Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 1995. № 1. стр. 88-92.

2. Кочетов О. С. Методика расчета системы виброизоляции для вязально-прошивных машин. Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 1995. № 2. стр. 89-94.

3. Кочетов О.С. Методика расчета тарельчатых виброизоляторов для ткацких станков. Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2000. № 4. стр.98-104.

4. Сажин Б.С., Кочетов О.С. Расчет систем виброизоляции для ткацких станков. Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2000. № 5. стр.100-105.

5. Кочетов О.С. Расчет пространственной системы виброзащиты. Безопасность труда в промышленности. 2009. № 8. стр.32-37.

6. Кочетов О.С. Методика расчета параметров системы виброизоляции объектов. Интернет-журнал Технологии техносферной безопасности (http://ipb.mos.ru/ttb). 2013. Выпуск № 4 (50), стр.12-17.

7. Кочетов О.С. Виброизолирующая система Кочетова для ткацких станков / Авторское свидетельство СССР № 1668773. Опубликовано 1991. Бюллетень изобретений № 29, с.17.

8. Кочетов О. С., Кочетова М. О. Виброизолятор технологического оборудования. // Патент РФ на изобретение № 2305806. Опубликовано 10.09.2007. Бюллетень изобретений № 25, с.23.

9. Кочетов О. С., Стареева М.О. Тарельчатый виброизолятор для технологического оборудования// Патент РФ на изобретение № 2450182. Опубликовано 10.05.2012. Бюллетень изобретений № 13, с.19.

Kochetov OlegSavelyevich, Dr.Sci.Tech., professor

Moscow technological university, Moscow, Russia

(e-mail: [email protected])

SYSTEM EFFECTIVENESS RESEARCH VIBROPROTECTION OF PROCESSING EQUIPMENT

In article questions of design and tests of systems of vibration insulation for processing equipment on the example of vibration insulation of the equipment of weaver's shop taking into account static and dynamic reactions of the equipment in reference points, and also rigidity and own frequency of fluctuations of interfloor overlapping of the production building are considered.

Keywords: system of vibration insulation, interfloor overlapping, static and dynamic reactions, dish-shaped vibroinsulator.