ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНЫХ ПРОБЛЕМ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ им. В.А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ВИБРОИЗОЛЯЦИИ

ОБОГАТИТЕЛЬНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Москва 1989

УДК 699.842:624.042.8

Рекомендованы к изданию решением секции ^Динамика сооружений* Научно-технического совета ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко Госстроя СССР.

Рекомендации по проектированию виброиэоляиии обогатительного оборудования/ЦНИИСК им. В.А.Куче -ренко. - М., 1989. -    151    с.

Содержат указания по проектированию виброизоляции машин, приборов и рабочих мест на предприятиях по обогащению полезных ископаемых (руд, угля и неруд -ных строительных материалов), а также рекомендации по уменьшению уровня колебаний несущих строитель -ных конструкций производственных зданий этих предприятий, сведения об основных параметрах технологи -ческого оборудования, необходимые справочные материалы и примеры расчета.

Рекомендаций предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительно-монтажных организаций, занимающихся проектированием и эксплуатацией зданий для предприятий по обогащению полезных ископаемых.

Табл. 8, ил. 60, список лит.: 28 назв.

ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, 1989

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МАШИН

Общие указания

2.1.    Динамические нагрузки от машин и их основные параметры (скорость вращения главного вала, общая масса машины, масса движущихся частей, положе -ние центра масс и т.п.) должны устанавливаться заво-дами-изготовителями и включаться в паспорта машин. При отсутствии паспортных данных можно пользоваться приведенными ниже расчетными зависимостями, реко -мендациямй по определению нагрузок от машин, содержащимися в работах £1, И, 12, 13, 19, 21, 26 J и основными параметрами машин.При отсутствии досто -верных данных по динамическим нагрузкам от машин динамический расчет виброизолированных систем становится несостоятельным.

2.2.    Машины с динамическими нагрузками можно разделить на отдельные категории (группы):

по кинематической схеме - на конструктивно неуравновешенные и конструктивно уравновешенные (табл. 3);

по закону изменения динамических нагрузок - на машины с периодическими и случайными нагрузками ( габл. 4);

по частотности - на три группы £ 13 _7;

по величине нормативной динамической нагрузки-на четыре категории £ 13 Jo

2*3» Динамические нагрузки от машин с конструктивно неуравновешенными движущимися частями допускается определять расчетным путем по расчетной схеме, образованной на основе рабочих чертежей.

2.4. Амплитуду нормативной гармонической нагрузки R от конструктивно уравновешенной машины допускается определять как центробежную силу по формуле

R = пг г S1²* _у    (5)

11

2.5, Равнодействующие гармонических сил от конусных (гирадионных) и щековых дробилок определяются в соответствии с расчетными формулами и указаниями, содержащимися в работах £1_% Ц, 12, 27 J.

12

2,6- При работе грохота возникает неуравновешенная центробежная сила, вектор которой вращается с частотой, равной числу оборотов вала машины в 1 с. Эта сила может быть разложена на вертикальную и горизонтальную составляющие, приложенные в центре инерции движущихся частей. Амплитуды нормативных инерционных сил R^ и    определяются    по    форму    -

лам

R_e= me_zS2.² ; R_x= те^Я.²,    (в)

где    =    N/60    -    угловая    частота    вращения

главного вала машины; N - число оборотов главного вала машины в 1 мин ;    ₉    е_х    -    проекции

приведенного эксцентриситета вращающихся частей грохота относительно оси вращения на вертикальное и горизонтальное направления; ГП - масса движущихся частей.

Значения 0^ «» 6_Х для грохотов с конструктивно неуравновешенными движущимися частями опре -деляют по их кинематическим схемам, а для грохотов с номинально уравновешенными движущимися частями приближенно принимают равными 1/5 амплитуды коле -баний короба в соответствующем направлении* При вычислении динамических нагрузок необходимо учитывать влияние обрабатываемого материала грохота включением в массу движущихся частей 25 % массы материала, одновременно находящегося на ситах. Экспери -ментально значения амплитуд динамических нагрузок, передающихся на опорные конструкции при работе некоторых грохотов_усодержатся в работе С 12 J.

2.7. Динамические нагрузки, передающиеся на строительные конструкции при известных значениях инерционных сил, вызываемых работой грохота, определяются в результате рассмотрения колебаний грохота, смонтированного на несущих конструкциях, как единой системы.

При отсутствии точных исходных данных целесо -образно пользоваться расчетом по упрощенной расчетной схеме, разбивая сложную схему на отдельные парциальные системы.

S3

2.8.    При определении нагрузок по упрощенной (расчлененной) схеме динамическую систему - грохот на виброизоляторах - следует расчленить на две системы:

1)    виброизолированный грохот на опорной раме;

2)    опорная рама на виброизоляторах (рис. 2).

Определение динамических нагрузок, передающихся при работе грохота на опорную раму, производится в пред -положении, что эта рама занимает неподвижное положение в пространстве. После определения нагрузок, действующих на опорную раму грохота, рассматриваются колеба -ния рамы на виброизоляторах. По найденным амплитудам колебаний точек присоединения упругих опор к

опорной раме и известным значениям их жесткостных характеристик определяются амплитуды динамических Н£\грузок, передающихся на несущие строительные конструкции.

2.9.    При отсутствии необходимых данных для расчетного определения динамических нагрузок, передаю -щихся на несущие конструкции от виброизолированного грохота, можно пользоваться результатами экспериментального определения амплитуд колебаний узлов грохота, связанных с виброизоляцией. По найденным из эксперимента амплитудам колебаний узлов и известным значениям жесткостей виброизоляторов можно подсчи -тагь соответствующие амплитуды возмущающих сил Г 187.

2.10.    Максимальные силы, передающиеся на строительные конструкции при прохождении через резонанс системы грохота (грохота с упругими опорами)_; возни-

14

гае td - угловая частота собственных колебаний системы без затухания

е- - угловое ускорение, принимаемое положительным как при разгоне, так и при торможении;

fijfz “ коэффициенты, зависящие от отноше -ния #Vmi (табл,5). Значения коэффициента ^ приведены в табл. 2. Приведенные здесь зависимости справедливы в том случае, когда изменение угловой частоты возмущения S2. можно считать равномерным во времени, т.е.

= COnst.

Формулой (7) можно пользоваться также    для

приближенного определения нагрузок по расчлененной схеме (п. 2.8). В этом случае коэффициент передачи 36 для опорной рамы на внешней виброизоляции обозначает отношение силы, передающейся на несущую конструкцию, к силе, действующей на опорную раму грохота.

Если закон изменения угловой частоты возмущения представляется известной нелинейной функцией времени, то определение нагрузок, передающихся от вибро-изолированных машин при переходе через резонанс^ производится графическим методом (см. Приложение 2).

2.12* При работе мельниц (шаровых, стержневых, рудногалечных и самоизмельчения) возникает центробежная сила от вращающихся с корпусом барабана мелющих тел и пульпы.

Амплитуды горизонтальной и вертикальной инерционных сил от мельниц определяются по формулам и указаниям, содержащимся в работе £ 7

2.13.    При работе барабанных смесителей (окомко-вателей) на несущие строительные конструкции передаются значительные динамические нагрузки. Эти машины относятся к тихоходному оборудованию (частота вращения их барабана не превышает 0,2 Гц).

Причинами возникновения динамических нагрузок являются эллипсность поддерживающих барабан роликов и их износ, а также смещение центра масс барабана относительно оси вращения. В эксплуатационных условиях динамические нагрузки от барабанного смесителя возникают в широкой зоне частот возмущений. Экспе -риментально найденные значения динамических сил приведены в Приложении 1.

Основные параметры машин

2.14.    Координаты центра масс машины (оборудова

ния) в некоторой системе координат X , Y , Ъ , соответственно параллельных главным центральным осям инерции и имеющих произвольное начало 0^    ,    опреде

ляются формулами

' ' 1= 1

17

где    “    масса    Ь -го элемента установки;

₇ y_L ^ El - координаты центра масс I -го элемента установки в системе координат К₇ Y₇ Z ;

М - масса установки;

П - число элементов установки.

Если установка имеет плоскость, ось или центр симметрии, то центр масс установки лежит соответственно в плоскости симметрии, на оси симметрии или в центре симметрии.

2.15. Важными характеристиками виброизолирован-ной установки являются ее моменты инерции относительно осей координат Ко _э Y© ?    ,    направленных    по

главным центральным осям инерции с началом в центре масс установки. Моменты инерции установки определи -ются завод ом-изготовителем машин.

При отсутствии заводских данных можно приближенно определять моменты инерции установки 1©х    *

Х_{оу 7} 1©е    относительно    центральных    осей    ко

ординат Х_{0 ?} Y© , 2© но формулам

TL

3-02 I I^t ⁺    (^Х0Ь⁺    ^)]    7

L-1 ^u

где M_L - масса I -го элемента; I_Xi j Xyl , I₂L ~ моменты инерции t -го элемента относительно осей, проходящих через его центр инерции параллельно осям Хо , Yo , Z₀ ; ОСoi , y_ol , ZoL    “    коор

динаты центра масс а, -го элемента в системе осей Х₀ у У₀ у Z₀ . При использовании формулы (11) следует установку разбивать на ряд геометрически пра-

ПРЕДИСЛОВИЕ

Обогатительные предприятия широко оснащены машинами с большими динамическими нагрузками. При работе технологического оборудования (главным образом грохотов и дробилок) возможно возникновение повышенных колебаний несущих конструкций и рабочих мест, которые отрицательно сказываются на здоровье обслу -живающего персонала и, в некоторых случаях , могут привести даже к разрушению отдельных частей зданий, что создает трудности при эксплуатации зданий или сооружений и вызывает необходимость последующей переделки конструкций. Высокий уровень колебаний строительных конструкций и рабочих мест на обогати -тельных предприятиях обусловлен повышенной концент -рацией машин с большими динамическими нагрузками, неудачными конструктивными решениями зданий и сооружений, недостаточно точным учетом динамичес -ких воздействий, а также малой эффективностью, или отсутствием, средств защиты от вибрации.

Одним из наиболее эффективных средств борьбы с вибрацией зданий и сооружений является виброизолядия. Сйа широко применяется для уменьшения динамических воздействий от машин и оборудования, передаваемых на поддерживающие конструкции, и для снижения уровня вибрации приборов и прецизионных машин, вызываемых колебаниями поддерживающих конструкций и оснований. Виброизолядия позволяет также снизить уровень колебаний рабочих мест и, следовательно, устранить вредное влияние вибрации на людей.

При необоснованном выборе параметров виброизо-лядии она может оказаться малоэффективной, а в некоторых случаях-даже вредной. Применение виброизоляции в этой связи без расчета не допускается.

В Рекомендациях приводятся сведения об основ -ных параметрах технологического оборудования_? указа -ния по расчету опорной и подвесной виброизоляции, поз-

3

(17)

где М_к - масса кольца; R - радиус кольца; Z -радиус кругового сечения кольца.

Статические нагрузки на    виброизоляторы

2.16.    Для определения статических нагрузок на каждый виброизолятор и последующий выбор их типоразмера в соответствии с найденными нагрузками, а также при необходимости определения или уточнения координат расположения виброизоляторов производится статический расчет виброизоляции. При конструировании опорной схемы виброизоляции, когда точки крепления всех виброизоляторов лежат в двух горизонтальных плоскостях, должны быть выполнены условия , при которых грузоподъемность всех виброизоляторов равна весу вибро-изолированного объекта, а координаты центра масс его совпадают в плане с координатами центра жесткости виброизоляторов.

2.17.    Формулы для определения статических нагрузок на виброизоляторы    и координаты их располо

жения X₀t, у Цо1 имеют следующий вид;

Поскольку статическая осадка всех виброизоляторов должна быть одинаковой, то

где S

21

воляющей осуществить виброзащиту от низких частот возмущения, указаны основные направления защиты от вибраций и приведены необходимые справочные данные, а также примеры расчета, иллюстрирующие порядок подбора и расстановки упругодемпфирующих элементов виброизоляции. По расчету и проектированию виброизоляпии машин и оборудования имеются Рекомендации £ 18 J₉однако они не затрагивают всего комплекса вопросов,воз-нмкающих при проектировании зданий и сооружений обогатительных предприятий. Практических указаний по проектированию виброизоляции дробилок, обладающих низкими частотами возмущений и большими гориэон -тальными нагрузками, по увеличению эффективности виброзащиты от грохотов, по проектированию виброиэо-ляиии мельничных установок и т.п. они не содержат.

Рекомендации разработаны в лаборатории методов борьбы с вибрацией отдела динамики ЦНИИСК им. В А.Кучеренко д-ром техн. наук, проф. В.А.Ивовичем. При составлении Рекомендаций использованы материалы Харьковского ПромстройНИИпроекта (канд.техн.наук И.М.Балкарей).

Рекомендации выпущены под общей редакцией д-ров техн.наук проф. А.И.Цейтлина и В.А.Ивовича.

4

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на расчет и проектирование виброизоляции стационарных машин, приборов и рабочих мест на горнообогатитель -ных предприятиях. Виброизоляция предусматривается:

—    для снижения динамических нагрузок, передавае -мых машинами на несущие строительные конструкции иля основания, чтобы уменьшить неблагоприятное влияние вибраций на строительные конструкции зданий, обслуживающий персонал и технологическое оборудование, чувствительное к вибрациям (силовая виброизоляция);

—    для уменьшения уровня колебаний измерительных приборов, прецизионного оборудования и рабочих мест, вызванных вибрациями поддерживающих конструкций (кинематическая виброизоляция)*

Рекомендации затрагивают отдельные специфические вопросы проектирования виброизоляции стационар -ных машин, оборудования и рабочих мест на предприятиях по обогащению полезных ископаемых (руд, угля и нерудных строительных материалов). Виброизоляция на этих предприятиях проектируется в соответствии с требованиями работы f 18 J, но с учетом указаний настоящих Рекомендаций.

1.2.    Устранение вредного вибрационного воздействия технологического оборудования достигается ограничением амплитуд колебаний и динамических усилий, вызываемых нагрузками от машин, нри соблюдении условий:

а)    исключающих вредное воздействие колебаний строительных конструкций на людей, а также на машины и приборы, чувствительные к вибрациям;

б)    обеспечивающих прочность конструкций в их совместной работе на статические и динамические нагрузки.

1.3.    Мероприятия по ограничению ожидаемых колебаний строительных конструкций заданными пределами при проектировании связаны с проведением динамичес-

5

ких расчетов. Задачей динамического расчета является опенка ожидаемых колебаний еще до возведения здания и сооружения и удовлетворение требованиям, исключающим вредное влияние этих колебаний на людей, строительные конструкции и оборудование, чувствительное к колебаниям. Предельные значения нагрузок, передаваемых виброизолированными машинами на поддерживающие конструкции, определяются действующими норма -тивными документами и справочными материалами /13 , 26 J.

1.4.    Необходимые сведения о характере и величине динамических нагрузок, создаваемых машинами, принимают в соответствии с заданием, которое выдается технологической организацией, и паспортными данными. При отсутствии таких данных можно пользоваться указаниями, содержащимися в работах /"12, 16 J.

1.5.    Амплитуды колебаний конструкции, на которой могут находиться люди, не должны превышать предельно допустимые амплитуды колебаний, определяемый санитарно-гигиеническими нормами.

1.6.    Допустимые колебания строительных конструкций, непосредственно воздействующие на машины и приборы, определяются предельно допустимыми значе -ниями скоростей колебаний. Все машины и приборы в зависимости от чувствительности к колебаниям можно разбить на семь классов (табл. 1).

Классы машин и приборов по чувствительности к колебаниям устанавливаются заводами-изготовителями машин и приборов и технологами. При отсутствии специальных указаний можно руководствоваться ориентировочными данными [ 18 J.

Таблица 1

Класс машин и приборов 1 П Ш 1У У У1 УП Предельная амплитуда скорости колебаний, мм/с Q0315 0,1 0,315 1,0 3,15 10 Более 10

Предельно допустимые значения амплитуд скорости Vo и ускорения UТо    ^в табл. 1 связаны с предель

но допустимой амплитудой колебаний <Х₀ формулами

v₀ = гщ₀а₀ •,    О)

■ur₀=(2grf₀fa_0?

где ОТ = 3,1416;    -    частота    колебаний    (    2ffTfo    -

угловая частота колебаний).

1.7.    Виброизоляция может входить в комплект машины или прибора, выпускаемых заводом-изгото вителем (заводской вариант)₉ или осуществляться строительной организацией по проекту, выполненному в процессе строительного проектирования (строите льно-монтажный вариант). Для строительно-монтажного варианта виброизоляции необходимо выполнять расчет в полном объе -ме, Заводской вариант подлежит проверке, показываю -щей, что требования надлежащего снижения динамичес -ких нагрузок на поддерживающую конструкцию или защищаемый от вибраций объект удовлетворяются. Там, где это возможно, рекомендуется применить виброизо-лягоры, выпускаемые промышленностью серийно.

1.8.    Расчет и проектирование виброизоляции состоит:

-    из выбора критерия качества виброизоляции,обес-лечивающего соблюдение требований к уровню вибраций по п. 1.2;

-    построения расчетной схемы виброизоляции с указанием относительного расположения виброизолято -ров и виброизолированного объекта; направлений и мест приложения нагрузок; положения центра масс и составных элементов виброизоляции;

-    выбора методики расчета виброизоляции, зависящей от расчетной схемы, вида динамической нагрузки и ее направления;

-    установления исходных параметров виброизоля -ция с характеристикой виброизолированного объекта, динамических нагрузок, виброизоляторов и поддерживающей конструкции.

7

1.9.    Машины и оборудование, создающие большие динамические нагрузки, рекомендуется устанавливать в подвальных этажах зданий (сооружений) на отдельных фундаментах, не связанных с их каркасом* Такое размещение способствует снижению уровня вибраций строительных конструкций зданий (сооружений).

1.10.    При подборе типов машин и оборудования, устанавливаемых в зданиях (сооружениях) обогатительных предприятий, следует отдавать предпочтение машинам (оборудованию), при работе которых возникают небольшие динамические нагрузки, и проводить работу по уменьшению динамических нагрузок от них.

1.11.    Динамические нагрузки, передающиеся виб-роизолированной машиной на поддерживающую конструкцию, определяются как совокупность сил, приложенных к этой конструкции в местах расположения виброизоляторов. Если расстояние между крайними виброизоляторами по длине элемента несущей конструкции меньше 1/5 пролета этого элемента, то совокупность возмущающих сил передающихся через все виброизоляторы, можно заменить в общем случае возмущающей силой и моментом, приложенными в сечении, образованном перпендикуляром к оси конструкции из центра жесткости виброизолятюров.

1.12.    Уменьшение динамических нагрузок, разви -ваемых при работе машин (оборудования), может быть достигнуто путем: тщательной динамической балансировки вращающихся частей; тщательной центровки муфто -вых соединений машины (оборудования) с приводом; ликвидации перекосов и избыточных зазоров в подшипниках; тщательного закрепления разъемных частей агрегата (крышек подшипников, присоединительных фланцев и т.п.); внесения конструктивных изменений в машину (оборудование).

1.13.    Способность материала строительной конструкции к поглощению энергии колебаний характеризуется коэффициентом поглощения

8 V

~23Т ’

где 6    “ логарифмический декремент колебаний-

¥    - коэффициент поглощения*

Значения коэффициента g4 приведены в табл. 2. _ Таблица 2

Материал ы г I Железобетон ненапряженный 0,05-0,100 Железобетон предварительно напряженный ! 0,025-0,05 Кладка кирпичная I Q 04-0,080 Дерево 0,03-0,050 Сталь прокатная 0,01-0,025 Резина 0,030-0,300

1.14. Расчет и проектирование несущих конструкций и фундаментов под машины с динамическими нагрузками производится по действующим нормам, инструкциям и техническим условиям проектирования ков. струкций*

^    1.15. Если возмущающая гармоническая сила

Ri Sin Stt    произвольно направлена и приложе

на к точке виброизолированной установки с координатами    ^oio    У Ot у    %oi    относительно центральных

осей    Х₀,    У₀ ,    Ъо    » ^{то она} § общем случае мо

жет быть приведена к системе сил S^ix^ SLrtS£“b._J R_ly = Rlj    SLaftt,    при-

ложе иных к центру масс установки, и возмущающих моментов    SlnSJtj    MlJ    sln52*t    ₇

sin S2L    относительной осей X_0> Y₀ , И₀ .

Амплитуды возмущающих сил R^_x у , Rig. определяются формулами (рис. l)

^Rtx= ^rl ^cosoCi ;    R_LcosoC_a;    R_u=R{,coso(3,(3)

8

где o£_{f 7}    0С2    i °^з

углы между направлением действия силы и осями координат Х₀ , Y₀ , Z₀ соответств еш о.

Амплитуды возмущающих моментов M_lx ,

> действующих в центре масс установки относительной осей Х₀ у Уо, £_{0 ?} выражаются зависи -мостями:

Рис Л. Схема приложения силы    к    точке с ко

ординатами Xol, У(н,2₀1,

M_lx ⁼ Уос“ ^Ly Z₀l ;    (4)

^Ly = ^Lx ^“ol“ ^ol j

Mu= Riy x_oL- Rlx Уо1.

В принятой системе координат амплитуды момен -тов Mlx -> Mty ,    считаются    положительными, ес

ли вращение, наблюдаемое с положительного конца координатной оси, совершается против часовой стрелки*

Если к установке приложено несколько сил, то эффект их действия образуется в результате суммирования моментов от этих сил.

10