Расчет пружинных виброизоляторов

Эффективное ослабление вибраций низкой частоты (ниже 15 Гц), в большинстве случаев, возможно лишь с помощью виброизоляторов из стальных пружин. Пружины просты, стабильны, дешевы, долговечны, малогабаритны и хорошо противостоят действию высокой температуры, при антикоррозийных покрытиях они не боятся сырости.

При расчете пружинных виброизоляторов следует учитывать статистические и динамические нагрузки по формуле:

Р = Рст + 1,5 Рдин, Н (5.1).

где Р – расчетная нагрузка на одну пружину,

Рст – статистическая нагрузка на одну пружину,

Рдин – динамическая нагрузка на одну пружину,

1,5 – коэффициент, учитывающий усталостные явления материала пружины.

Определяется динамическая и расчетная нагрузки на пружину:

Рдин = аКж, Н (5.2)

где а – амплитуда колебаний агрегата при рабочем режиме М,

Рдин – динамическая нагрузка на одну пружину,

Кж – жесткость одной пружины.

Амплитуда колебаний агрегата определяется по формуле:

, М (5.3)

где Рст – статическая нагрузка на пружину, Н,

m – масса источника колебаний, кг,

ωв – круговая частота вынужденных колебаний определяется по формуле:

, (5.4)

где ƒв – частота вынужденных колебаний, Гц.

Выбирается пружина с определенным индексом (отношение диаметра пружины к диаметру проволоки) в мм.

(5.5)

Чем больше С, тем больше податливость пружины при одном и том же числе витков. Значение С рекомендуется принимать от 4 до 10. В зависимости от индекса пружины С, находим коэффициент Кс, учитывающий повышение напряжения в точках сечения прутка, лежащего на поверхности цилиндра диаметром Д1=Д-d (поправочный коэффициент, учитывающий кривизну витков).

Таблица 5.1

Определяется диаметр прутка пружины d,мм и количество витков пружины:

, мм (5.6).

где [t]к – допускаемое напряжение кручения материала пружины, Па.

Из формулы (5.5) находится наружный диаметр пружины:

Д = С·d, мм

Определяется число рабочих витков пружины (некоторые витки, прилегающие к торцам, не участвуют в работе).

, (5.7)

где G – модуль упругости при сдвиге.

Определяется общее количество витков пружины:

i = i1 + i2,

где i2 – число нерабочих витков пружины, которое изменяется:

при i1 >7i2 = 2,5

при i1<7i2 = 1,5

Определяется коэффициент жесткости пружины:

, Н/м (5.8)

Определяется статическая осадка пружины:

, м (5.9)

Находится собственная частота колебаний по формуле:

, Гц (5.10)

Определяется коэффициент передачи (КП) по формуле :

(5.11)

и эффективность виброизоляции по формуле: Э = (1-КП)·100%