ГОСТ 12.4.093-80
Система стандартов безопасности труда. Вибрация. Машины стационарные. Расчет виброизоляции поддерживающей конструкции

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

ВИБРАЦИЯ. МАШИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ

РАСЧЕТ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

ГОСТ 12.4.093-80

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва

РАЗРАБОТАН

Государственным комитетом СССР по стандартам Государственным комитетом СССР по делам строительства Министерством станкостроительной и инструментальной промышленности, Всесоюзным Центральным Советом Профессиональных Союзов

Ммжстерством высшего и среднего специального образования РСФСР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Е. Л. Хейимаи; В. Б. Логинов, канд. техн. наук; В. А. Ивович, д-р техн. наук; В. А. Ильичев, д-р техн. наук; А. В. Синев, канд. техн. наук; Ю. М. Васильев, канд. техн. наук; Э. А. Келлер, канд. техн. наук (руководители темы); Н. Г. Владыкин, канд. техн. наук; Г. Л. Кедрова, канд. техн. наук; Л. С Максимов, канд. техн. наук; М. Н. Голубцова, канд. техн. наук; О. Я. Шехтер, канд. техн. наук; В. Н. Залесов, канд. техн. наук; А. Н. Рыбаков; Л. И. Саси-на; М. Н. Бибиков, канд. техн. наук

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам

Зам. председателя В. В. Ткаченко

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30 июня 1980 г. № 3267

© Издательство стандартов, 1981

ГОСТ 12.4.093—«О Стр. 13

В случае значений Qz, Qx, Qr выше допустимых уменьшают С_г, С_ж> С* я расчет повторяют.

179, При пускоостановочном режиме Qzmax определяют по формуле

Qz max—Zmax'Cz*    (IQ)

2. Полигармоническое возбуждение

Цель расчета

Определение Q_z, Qx, Qr для каждой нз гармонических составляющих но-лигармонического возбуждения и сравнение с допустимыми значениями. Исходные данные

^m* ^ГХ * ^ГУ * ^rz * ^Z * b X*    PZk ^s*ⁿ    Pxk ^s*ⁿ fafcfH'aft) *

P_yk sin    ,    M_Zk    sin    M_Xk    sin    *

My_k sin

Порядок расчета

2Л, Для наиболее интенсивной гармонической составляющей возбуждения расчет ведут в соответствии с разд. I данного приложения. При этом необходимо следить за тем, чтобы o>_Zt <*xoz’ ^xoz* ^wYOZ' ^wyoz> «^отличались от ш*.

2.2. Для остальных гармонических составляющих возбуждения производят поверочный расчет по определению Хи р*, Zi и Qxt* Qri, Qzi согласно рекомендациям разд. 1 данного приложения.

Л Зак. 1258

2.3. В случае значений х_и у_и и Q_xit Qru Qzi более допустимых дополнительно к рекомендациям лп. 1.5 и 1.8 увеличивают значение у в и расчет повторяют, используя вместо формул (8) следующие зависимости

г₀₁-р_г„ у

т^-с',.₊да ^;

/--1-

УОк~^РУк \/ —-о—^    .. ,—ТТЛ '

V ^Ск)²+7в^СК    (11>

4zk Zky^ (_mr|_M|_c<p_z)²+7^C<f!’

^^=Л1хА/ o-d-i

ЧУк ™ j/^ (mr²yb>l-Cv_y )²+7цСУ

3. Равночастотная система виброизоляции (черт. 2, в)

3.1.    Расчет виброизоляции ведут в соответствии с рекомендациями разд. } или 2 данного приложения.

3.2.    Условия равночастотности ((dz~®x0Z^=<J*x0Z"°*Y()z~⁽*Y0Z^=wvz)^: использование равножестких виброизоляторов (Cxi = CYi = Czi = Ci)\ реализация следующих соотношений геометрических и жесткостных параметров системы виброизоляции

— ^гх2^¹*    —    ^Г\Cl * Cj b²xi-\~    (12)

i= 1    i=\    f = l    1 =    I    i = l    i-1

3.3. Собственные угловые частоты колебаний машины на виброизоляторах для всех направлений определяют по формуле

п

2^е*

“сб = ~“    •    (13)

т

ГОСТ 12.4.093-80 Стр. 17

Пример расчета

Исходные данные

т—15000 кг; S р (со) задана в табл. 2 и на черт. 2; a q _доц й Gzaou X    Z

заданы в табл. 1.    Т    а    б    л    и    ца    1

п 1 2 3 4 Общий уровень fa» Гц 2 4 8 16 /н-5-/в. Гц 1.4-2,8 2,8-^5,6 5,6-7-11*2 11,24-22,4 1.4-22,4 °Qz доп’ ^ 1500 1500 1500 1500 2500 6# М 0,5 0,5 0,5 0,5 0,7

Таблица 2

ft. Spz(«)X хю-6, Н»-с Гц Sp2(to)X XlO-6, Н*-с /. Гц 5р2(ш)х ХЮ“6, Н**с /. Га Spz с®)х ХЮ-6. Н*с Гц Spz(®)x ХЮ“б, Н**с 1,6 1.0 5,8 26,0 10,0 50,0 14,2 85,5 18,4 14,0 lil 1,0 6,0 29,5 10,2 51,0 14,4 78,5 18,6 13,0 2.0 1,5 6.2 32,5 10,4 52,5 14,6 72,5 18,8 12,0 2.2 1.5 6,4 36,5 10,6 55,0 14,8 67,0 19,0 11,0 2.4 2,0 6,6 41,0 10,8 59,0 15,0 62,0 19,2 9,5 2.6 2,5 6,8 46,5 11,0 63,0 15,2 57,0 19,4 8,5 2,8 3,0 7,0 52,0 11,2 67,5 15,4 53,0 19,6 7,5 3,0 3,5 7,2 58,0 11.4 74,0 15,6 49,5 19,8 6,5 3,2 4,0 7,4 63,0 11,6 80,5 15,8 45,0 20,0 5,5 3.4 5,0 7,6 66,5 11,8 87,0 16,0 41,0 20,2 5,0 3,6 6,0 7,8 69,5 12,0 94,5 16,2 37,5 20,4 4,0 3,8 7.0 8,0 70,0 12,2 101,0 16,4 34,5 20,6 3,5 4,0 8,0 8.2 69,5 12,4 107,0 16,6 32,0 20,8 3,0 4,2 9,5 8,4 67,5 12,6 113,5 16,8 29,0 21,0 2,5 4,4 11,0 8,6 64,5 12,8 119,5 17,0 26,5 21,2 2.0 4,6 12,5 8,8 60,5 13,0 122,5 17,2 24,5 21,4 2,0 4.8 14,0 9,0 57,0 13,2 122,5 17,4 22,0 21,6 1.5 5,0 16,0 9,2 54,0 13,4 120,0 17,6 20,5 21,8 1,0 5,2 18,0 9,4 52,0 13,6 114,0 17,8 19,0 22,0 1.0 5,4 20,5 9,6 50,5 13,8 103,0 18,0 17,0 5,6 23,0 9,8 50,0 14,0 93,5 18,2 15,5

УДК 534.1.001.24 : 006.354    Группа    Т58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Система стандартов безопасности труда

ВИБРАЦИЯ. МАШИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ

Расчет виброизоляции поддерживающей конструкции

Occupational safety standard system. Vibration. Stationary machines. Calculation of support constraction vibroisolation

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30 июня 1980 г. № 3267 срок введения установлен

с 01.07 1981 г.

1.    Настоящий стандарт распространяется на стационарные машины (далее — машины), монтируемые на отдельных фундаментах и поддерживающих конструкциях зданий и сооружений (далее — поддерживающие конструкции), и устанавливает основные положения и методы расчета силовой виброизоляции поддерг живающих конструкций от динамических воздействий машин.

Стандарт не распространяется на машины, в которых вибрация используется для выполнения технологического процесса.

2.    Расчет выполняют на стадии проектирования машин или их монтажа в производственных помещениях для определения значений параметров виброизоляции, ограничивающих значение вибрации поддерживающих конструкций для удовлетворения санитарно-гигиенических и технологических требований и обеспечения прочности строительных конструкций.

3.    Цель расчета — определение значений динамических сил, передающихся поддерживающей конструкции от машины через виброизоляторы, и значение вибрации последней, а также значений параметров вибрации самой машины, и сравнение полученных результатов с критерием качества виброизоляции.

4.    Для проведения расчета виброизоляции необходимо: выбрать критерий качества виброизоляции; построить расчетную схему системы виброизоляции; выбрать методику расчета виброизоляции; установить исходные параметры расчетной схемы.

4.1. Критериями качества виброизоляции поддерживающей конструкции являются:

Перепечатка воспрещена © Издательство стандартов, 1981

ГОСТ 12.4.093-80 Стр. 19

Таблица 4

Этапы вычислений За 36 4а 46 5а 56 6а 66 тХЮ“3, кг 15 40 40 40 40 40 40 20 Czx 10~6, Н/м 9 24 24 6 6 6 6 3 fz, Гц 3,90 3,90 3,90 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 Тв 0,1 0,1 0,1 о,1 — — — — а/сЕКр — —. — — 0,50 0,24 0,24 0,24 л—1 0,146 0,055 — — — — 0,201 0,403 л=2 1,295 0,485 —. — — — 0,139 0,278 °ZnX№, м /г—3 0,380 0,142 — — — — 0,105 0,210 л=4 0,128 0,048 — — — — 0,045 0,089 Общий уровень 1,363 0,511 — — — — 0,270 0,540 Л=1 — —. 1310 3150 996 1370 — — л—2 — — 11600 893 1640 1160 — — °Qz»’ Н л=3 — — 3420 637 2470 1340 —- — л—4 — — 1160 269 1830 917 — — Общий уровень — — 12300 3350 3620 2420 — —

Стр. 2 ГОСТ 12.4.093-80

нормы вибрации на рабочих местах, определяемые согласно ГОСТ 12.1.012-78;

нормы шума на рабочих местах, определяемые согласно ГОСТ 12.1.003-76 (если причиной шума является вибрация поддерживающей конструкции);

допустимые значения динамических сил, воздействующих на поддерживающую конструкцию;

допустимые значения параметров вибрации технологического прецизионного оборудования, воспринимающего вибрацию поддерживающей конструкции;

допустимые значения параметров вибрации заданных точек машины.

4.2.    Расчетная схема системы виброизоляции должна содержать:

схему установки машины на виброизоляторах, включая относительное расположение и число опорных точек машины; составные элементы виброизоляторов;

относительное расположение центра масс машины и центра жесткости виброизоляторов (виброизоляторы должны быть расположены таким образом, чтобы центр жесткости находился на одной вертикали с центром масс);

расположение осей координат (начало координат помещают в центр масс машины);

направления действия и места приложения динамической нагрузки;

относительное расположение центров масс машины и поддерживающей конструкции (в случае конечного значения податливости последней).

Примечание. При расчете принимают, что виброизоляторы являются безмассовыми линейными элементами, обладающими жесткостью и демпфированием.

4.3.    Выбор методики расчета виброизоляции определяется типом поддерживающей конструкции, видом динамической нагрузки и направлением ее действия.

4.3.1.    Поддерживающую конструкцию принимают или абсолютно жесткой, когда ее первая собственная частота в десять и более раз выше собственной частоты машины на виброизоляторах по одним и тем же координатам, или с конечным значением податливости.

4.3.2.    Динамические нагрузки, генерируемые машинами, могут быть:

гармоническими; полигармоническими; случайными стационарными; импульсными.

ГОСТ 12.4.093-80 Стр. 3

4.4. Исходными параметрами расчетной схемы являются: характеристика динамических нагрузок; характеристика машины;

характеристика поддерживающей конструкции.

4.4.1.    Характеристику динамических нагрузок задают:

при гармоническом и полигармоническом возбуждении — амплитудами нагрузок, их частотами и фазами (в эксплуатационном режиме машины); скоростью нарастания или убывания угловой частоты возбуждения (в пускоостановочном режиме машины);

при возбуждении типа случайного стационарного процесса — средними квадратическими значениями нагрузок и их спектральными плотностями;

при импульсном возбуждении — импульсами сил.

4.4.2.    Характеристикой машины является: масса машины;

радиусы инерции машины относительно центральных осей; положение центра масс машины (машину принимают как абсолютно жесткое тело).

Примечание. Машину, станина которой состоит из нескольких отдельных частей, следует устанавливать на жесткий постамент.

4.4.3.    Характеристику поддерживающей конструкции в случае конечного значения ее податливости задают:

геометрическими размерами; массой;

жесткостью в месте расположения машины;

демпфированием;

импедансом.

5.    Обозначения величин, применяемых при расчете, приведены в справочном приложении 1.

6.    Для абсолютно жесткой поддерживающей конструкции расчет виброизоляции производят:

при действии гармонической и полигармонической нагрузок — по обязательному приложению 2;

при действии случайной стационарной нагрузки — по обязательному приложению 3.

6.1.    Оптимальный синтез системы виброизоляции при действии случайной стационарной и импульсной нагрузок приведен в рекомендуемом приложении 4.

6.2.    При действии нагрузки в виде нескольких случайных стационарных процессов, связанных между собой, методика расчета виброизоляции приведена в рекомендуемом приложении 5.

7.    Для поддерживающей конструкции с конечным значением податливости при действии импульсной нагрузки расчет виброизоляции производят по обязательному приложению 6.

7.1. Для того же типа поддерживающей конструкции при дей-

Стр. 4 ГОСТ 12.4.093-80

ствии гармонической и полигармонической нагрузок методика расчета виброизоляции приведена в рекомендуемом приложении 7.

8.    Для любого типа поддерживающей конструкции в случае отсутствия значений исходных параметров расчетной схемы при действии полигармонической и случайной стационарной нагрузок определение значений параметров виброизоляции производят экспериментальным путем по методике, приведенной в обязательном приложении 8.

9.    Классификация средств виброзащиты, используемых для виброизоляции поддерживающей конструкции, установлена ГОСТ 12.4.046—78.

9.1. Расчет значений конструктивных параметров пружинных, резиновых и равножестких виброизоляторов производят по обязательному приложению 9.

ГОСТ 12.4.093-80 Стр. 5

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ РАСЧЕТЕ

/—частота, Гц.

со — угловая частота, рад/с._

/ — мнимая единица, j— V — 1. g — ускорение свободного падения, м/с².

X, К, Z — линейные координаты, фх, <рг,Фг —угловые координаты.

Характеристика возбуждения

ф — фазовый угол, рад.

Р — амплитуда силы, Н.

М —амплитуда момента, Н«м.

5р(ш) —спектральная плотность силы, Н²*с.

5р(ш) —оценка спектральной плотности силы, Н²*с.

/ —импульс силы, Н-с. р — константа Sp(<o), Н²*с.

<йо—характерная угловая частота Sp(o>), рад/с. т — длительность импульса силы, с. t — время, с.

<Тр — среднее квадратическое значение силы Р, Н. о ц — среднее квадратическое значение нагрузки (силы, Н; момента, Н*м).

— взаимное среднее квадратическое значение нагрузок (двух сил, Н; двух моментов, Н*м; силы и момента, Н*м’² ,).

—синфазная составляющая G с<-> — квадратурная составляющая о I — номер нагрузки.

*—знак сопряженного комплексного выражения, k — номер гармоники в полигармоническом возбуждении, е — скорость нарастания (убывания) частоты вращения ротора машины, рад/с².

N — число ударов рабочего органа машины в мин, т₀ — масса падающих частей рабочего органа машины, кг. v — коэффициент восстановления скорости рабочего органа машины при ударе.

Параметры системы вибряюодяцяи

т — масса машины вместе с постаментом, кг.

— импеданс машины, Нс/м. г — радиус инерции машины, м.

1_Ж — длина подвеса, м. bx, b_Y, b_z — координаты опорной точкм машины, м.

Дх, «г, a_z —координаты заданной точкм машины, м.

С — линейная жесткость виброизолятора, Н/м.

С_? —угловая жесткость в системе внбронзоляции, Н-м/рад. а — коэффициент вязкого трения, Н-с/м.

2 Зак. 1258

Стр. 6 ГОСТ 12.4.W3—80

акр — критический коэффициент вязкого трения, Н-с/м.

Y* — коэффициент внутреннего трения материала виброизолятора.

а

Ь — логарифмический декремент, В = 2те-, В=«7_в.

^акр

_S — приведенная масса механизма преобразования движения, кг.

Примечание. Приведенная масса — масса инерционного элемента механизма преобразования движения, умноженная на квадрат его передаточного отношения.

Q — сила, передающаяся от машины на поддерживающую конструкцию через виброизоляторы, Н.

Сп —среднее квадратическое значение силы Q₂, Н.

Чг

X_0t у₀, Zo — амплитуда колебаний центра масс машины, м. фср_у/ф2—угловые амплитуды колебаний машины вокруг координатных осей X, У, Z, рад. x_t у, г — амплитуды колебаний точки машины по осям координат, м.

х_т, У Ту Zr — амплитуды колебаний опорной точки машины, по осям координат, м.

а>х, (Огу — собственные угловые частоты несвязанных колебаний машины по осям координат, рад/с. о) _х> а у, &₉z — собственные угловые частоты несвязанных колебаний ма-шины вокруг осей координат, рад/с. _ш*_x0Z, о) y_OZ — собственные угловые частоты (первая и вторая) связанных колебаний машины в плоскости XOZ, рад/с. ^ф'уог* ^mroz—собственные угловые частоты (первая и вторая) связанных колебаний машины в плоскости YOZ, рад/с. fz —собственная частота несвязанных колебаний машины по оси Z, Гц.

cr_z — среднее квадратическое значение виброперемещения машины вдоль оси Z, м.

W(со) —оптимальная передаточная функция.

Г (со) —передаточная функция.

|    |    —знак модуля комплексного выражения.

озс — обобщенный параметр системы виброизоляции, рад/с. тп.к — масса поддерживающей конструкции, кг. ^тп.к — расчетная масса поддерживающей конструкции, кг.

/г_п._к —толщина поддерживающей конструкции, м. ад.к — длина поддерживающей конструкции, м.

Ь_и к — ширина поддерживающей конструкции, м.

Сцил —цилиндрическая жесткость поддерживающей конструкции на изгиб, Н*м.

С_п к — жесткость поддерживающей конструкции, Н/м.

Е_и к — модуль упругости материала поддерживающей конструкции. Н/м². р — коэффициент Пуассона материала. г|п к —импеданс поддерживающей конструкции, Н*с/м.

2д.к — виброскорость поддерживающей конструкции в направлении оси Z, м/с.

г_п к “ внброперемещенне поддерживающей конструкции в направлении оси Z, м.

Г], — импеданс »иброкз«л*т©ра, Н*с/м.

ГОСТ 12.4.093-80 Стр. 7

—    условные собственные угловые частоты колебаний подг держивающей конструкции, рад/с.

р_%лП — площадь поддерживающей конструкции, м²,

0 — коэффициент передачи при виброизоляции. р_гр — коэффициент упругого сжатия грунта, Н/м⁵.

Параметры оценки системы виброизоляции

п — номер частотной полосы.

Ф_Л — нижняя граница частотной полосы, рад/с. о, — верхняя граница частотной полосы, рад/с. со ер — среднегеометрическая частота частотной полосы, рад/Сг /_н —нижняя граница частотной полосы, Гц. f_B —верхняя граница частотной полосы, Гц. f_cр —среднегеометрическая частота частотной полосы, Гц,

Ф — критерий выбора. q — весовой коэффициент.

А_п —допустимая амплитуда параметра колебаний в л-й частотной полосе в абсолютных единицах.

Ln — допустимый логарифмический уровень вибрации в л-й частотной полосе, дБ.

Лтш — наименьшая допустимая амплитуда параметра колебаний по частотным полосам в абсолютных единицах.

Lmn — наименьший допустимый логарифмический уровень вибрации по частотным полосам, дБ.

Zmax—допустимая амплитуда колебаний заданной точки машины при ее пуске (останове) в направлении оси Z, м.

Параметры виброизоляторов

Р — силовая нагрузка на виброизолятор, Н.

X — рабочая деформация пружины, м.

Н — высота пружины при рабочей деформации, м,

Якр — критическая деформация пружины при потери устойчивости, м.

Но — высота пружины в свободном состоянии, м. d — диаметр проволоки пружины, м.

Do — средний диаметр пружины, м.

Свт —жесткость одного витка пружины, Н/м. t_n — шаг пружины, м.

Lo — длина рабочей части пружины, м.

£раб —число рабочих витков пружины.

—    полное число витков пружины.

fi, *₂ — число витков пружины в заделке.

А_тлх —максимальная деформация рабочей части пружины, м.

Я_я —динамический модуль упругости резины, Н/м².

С_д — динамический модуль сдвига резины, Н/м².

Я_р.* — площадь резинового виброизолятора, м².

Араб — рабочая высота резинового виброкзолятора, м, йр.» — полная высота резинового виброкзолятора, м.

Тпр — коэффициент внутреннего трения материала пружины.

Yp — коэффициент внутреннего трения резины. а —* статическое напряжение в резине, Н/м².

5_Р., —. толщина резинового элемента, м.

/_р » — длина образующей резинового элемента, м. а? » — наименьший диаметр резнновог# элемента, м.