СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩИХ ОПОР ПОД РАМОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА Российский патент 2013 года по МПК F16F15/02 

Область техники

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам виброизоляции фундаментов технологических агрегатов, симметричных относительно вертикальной плоскости, проходящей через технологическую ось агрегата.

Уровень техники

Известен способ установки технологического агрегата, при котором одинаковые виброизолирующие опоры размещаются по углам рамы агрегата [1, 2], [3, стр.305, рис.148]. Известен также способ установки технологического агрегата на заданное число однотипных виброизолирующих опор, которые размещаются с одинаковым шагом вдоль каждой из сторон рамы агрегата, являющийся прототипом [3, стр.313, рис.154, а].

Недостатком прототипного способа установки агрегата на заданное число однотипных виброизолирующих опор, симметричного относительно вертикальной плоскости, проходящей через технологическую ось агрегата, с центром тяжести, смещенным вдоль технологической оси агрегата, является появление наклона агрегата по отношению к горизонтальной плоскости и возможная перегрузка части опор, наиболее удаленных от вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести агрегата и перпендикулярной его технологической оси, с короткой стороны участка рамы, отсчитываемого от этой же плоскости, что приводит к резкому снижению долговечности и эффективности работы виброизолирующих опор, а также к появлению, дополнительных составляющих сил, возникающих при вращении неуравновешенных частей агрегата.

Раскрытие изобретения

Задачей заявленного способа является устранение указанных недостатков, а именно, размещение конечного числа однотипных виброизолирующих опор под рамой агрегата вдоль каждой из ее сторон, параллельной технологической оси агрегата, которое исключает перегрузку опор и наклон рамы агрегата, причем исходное количество опор определено из равенства силы тяжести агрегата и суммарной допускаемой нагрузки на каждую опору.

Поставленная задача решается тем, что при соблюдении условия близости расстояния между соседними опорами к расстоянию между ними в случае их равномерного размещения, опоры размещаются под рамой агрегата вдоль каждой из ее сторон, параллельной оси агрегата, так, чтобы исключить наклон агрегата и сохранить несущую способность опор.

Способ размещения однотипных виброизолирующих опор, количество которых определяется несущей способностью одной опоры, под рамой технологического агрегата, симметричного относительно вертикальной плоскости, проходящей через технологическую ось агрегата, центр тяжести которого расположен в этой же плоскости на расстоянии от одного из краев рамы не равном половине ее длины, обеспечивает установку рамы агрегата параллельно горизонтальной плоскости и сохранение несущей способности виброизолирующих опор. При этом первую и последнюю опоры размещают от левого края рамы на заданных расстояниях, а промежуточные опоры, в количестве более одной, размещают вдоль каждой из сторон рамы, параллельной оси агрегата, на расстояниях от края рамы, ближайшего к центру тяжести агрегата, приближаясь к равномерному распределению, вычисляемых по формулам:

-2x_i-1+4x_i-2x_i+1=0,

$${\displaystyle \sum _{i=2}^{n-1}{x}_i=nl-L_1-L_2},$$

где: x_i - искомые значения координат точек размещения виброизолирующих опор вдоль каждой из сторон рамы агрегата, параллельной технологической оси; i=2, 3, …, (n-1) - номер соответствующей координаты; х₁=L₁ и x_n=L_n - координаты первой и последней опор; n - общее количество опор, m - масса агрегата с рамой; g - ускорение свободного падения; L - длина стороны рамы агрегата вдоль его технологической оси; l - координата центра тяжести агрегата, отсчитываемая от края рамы, ближайшего к центру тяжести агрегата.

Перечень фигур

На фиг.1 представлена схема размещения виброизолирующих опор по заявляемому способу.

Осуществление изобретения

Для описания координат точек размещения опор и центра тяжести агрегата используется система ортогональных осей Ozxy (Фиг.1), начало отсчета которой совмещено с левым краем рамы, причем ось Oz вертикальна и совпадает с направлением вектора силы тяжести, а горизонтальная ось Ох совпадает с технологической осью. Под рамой 1 технологического агрегата 2, симметричного относительно вертикальной плоскости Ozx, устанавливается n-ое количество однотипных виброизолирующих опор 3, которое определяется из уравнения равновесия проекций всех сил на вертикальную ось Oz [1], причем

где m - масса агрегата с рамой, g - ускорение свободного падения, [N_ном] - номинально допускаемая нагрузка на одну виброизолирующую опору заданного типоразмера; множитель 1/2 учитывает двухрядную установку виброизолирующих опор с каждой стороны рамы вдоль оси Ох.

В случае когда координата l центра тяжести агрегата (точка А на фиг.1) не равна половине длины рамы L/2, размещение виброизолирующих опор в точках с координатами x_i, где i=1, 2, …, n - порядковый номер соответствующей координаты, причем, когда крайние опоры установлены в точках с координатами x₁=L₁; x_n=L₂, должно исключать наклон рамы и, тем самым, обеспечивать одинаковую статическую осадку z_ст, каждой виброизолирующей опоры, равную , где c_z - коэффициент жесткости виброизолирующей опоры заданного типоразмера в направлении оси Oz.

Условие отсутствия наклона рамы выводится из уравнения моментов всех сил относительно оси Ох и имеет вид [1]:

$${\displaystyle \sum _{i=2}^{n-1}{x}_i=nl-L_1-L_2}.(2)$$

Для получения однозначных значений координат x_i (i=2, 3, …, n-1) точек размещения виброизолирующих опор вдоль каждой из сторон рамы используется условие близости расстояния (x_i+1-x_i) между соседними опорами к расстоянию между ними $$\frac{L_2-L_1}{n-1}$$ в случае их равномерного размещения вдоль каждой из ее сторон, которое имеет вид:

Уравнения, дополнительные к уравнению (2), однозначно определяющие координаты x_i (i=2, 3, …, n-1), получаются из условия минимума функции (3):

-2x_i-1+4x_i-2x_i+1=0, $$i=\mathrm{2,}\text{ 3}\text{, }\dots \text{, n-1}\text{. (4)}$$

Пример расчета координат опор

Требуется разместить виброизолирующие опоры под рамой магистрального насосного агрегата, представляющего собой электродвигатель с центробежным насосом.

Дано: масса соответственно, электродвигателя m₁=3000 кг, насоса m₂=400 кг, рамы m₃=1000 кг; длина рамы L=3,9 м; координаты крайних опор L₁=0; L₂=L=3,9 м; координаты центров масс соответственно, электродвигателя l₁=1,3 м, насоса l₂=3,3 м, рамы l₃=1,95 м.

Вычисляем общую массу агрегата:

m=m₁+m₂+m₃=3000+400+1000=4400 кг.

Вычисляем положение общего центра тяжести агрегата:

$$l=\frac{m_1{l}_1+m_2{l}_2+m_3{l}_3}{m}=\frac{3000\cdot \mathrm{1,3}+400\cdot \mathrm{3,3}+1000\cdot \mathrm{1,95}}{4400}=\mathrm{1,63}\text{ м}$$ .

Выбираем опоры с номинальной рабочей нагрузкой [N_ном]=5,5-5,7 КН и коэффициентом жесткости c_z=350 КН/м.

Общее количество опор, устанавливаемых с одной стороны рамы вдоль оси Ох, вычисляется по формуле (1) $$n=\frac{4400\cdot \mathrm{9,8}}{2\cdot 5500}\approx 4$$ .

Определяем статическую осадку каждой виброизолирующей опоры:

$$z_{ст}=\frac{mg}{2{с}_{z}n}=\frac{4400\cdot \mathrm{9,8}}{2\cdot 350000\cdot 4}=\mathrm{0,0154}м.$$

По формулам (2) и (4) вычисляем координаты опор:

x₁=0; x₂=0,445 м; х₃=2,172 м; x₄=3,9 м.

Проверка по нагрузкам N на каждую опору:

N=c_zz_ст=350000·0,0154=5390 Н<[N_ном]=5500 H.

Для сравнения определим осадки и нагрузки на каждую опору при их равномерном размещении, когда x₁=0; х₂=1,3 м; х₃=2,6 м; x₄=3,9 м.

Осадки: z₁=0,0199 м; z₂=0,0169 м; z₃=0,0138 м; z₄=0,0108 м.

При равномерной расстановке опор наклон рамы составляет 0,13°. При этом нагрузки на первые две опоры: N₁=c_zz₁=350000·0,0199≈7000 Н;

N₂=c_zz₂=350000·0,0169≈5900 Н превышают допустимую нагрузку [N_ном]=5500 Н.

Источники информации

1. Вибрации в технике. Том 6. Защита от вибрации и ударов. Под ред. К.В. Фролова. 1981. 456 с.

2. Справочник по динамике сооружений. Под ред. Б.Г.Коренева. И.М. Рабиновича. М., Стройиздат, 1972. 511 с.

3. О.А. Савинов. Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет. Л., Стройиздат, 1964. 346 с.

Изобретение относится к машиностроению. Количество опор определяется несущей способностью одной опоры. Первую и последнюю опоры размещают от левого края рамы на заданных расстояниях. Промежуточные опоры размещают вдоль каждой из сторон рамы на расстояниях от края рамы, ближайшего к центру тяжести агрегата, вычисляемых по формулам. Достигается исключение перегрузки опор и наклона рамы агрегата. 1 ил.

Способ размещения однотипных виброизолирующих опор, количество которых определяется несущей способностью одной опоры, под рамой технологического агрегата, симметричного относительно вертикальной плоскости, проходящей через технологическую ось агрегата, центр тяжести которого расположен в этой же плоскости на расстоянии от одного из краев рамы, не равном половине ее длины, обеспечивающий установку рамы агрегата параллельно горизонтальной плоскости и сохранение несущей способности виброизолирующих опор, отличающийся тем, что первую и последнюю опоры размещают от левого края рамы на заданных расстояниях, а промежуточные опоры в количестве более одной размещают вдоль каждой из сторон рамы, параллельной оси агрегата, на расстояниях от края рамы, ближайшего к центру тяжести агрегата, приближаясь к равномерному распределению, вычисляемых по формулам:
-2x_i-1+4x_i-2x_i+1=0,
$${\displaystyle \sum _{i=2}^{n-1}{x}_i=nl-L_1-L_2}$$ ,
где x_i - искомые значения координат точек размещения виброизолирующих опор вдоль каждой из сторон рамы агрегата, параллельной технологической оси; i=2, 3, …, (n-1) - номер соответствующей координаты; x₁=L₁ и x_n=L_n - координаты первой и последней опор; n - общее количество опор; l - координата центра тяжести агрегата, отсчитываемая от края рамы, ближайшего к центру тяжести агрегата.