Страница 5: РД 34.21.306-96. Методические указания по обследованию динамического состояния строительных конструкций сооружений и фундаментов оборудования энергопредприятий (31452)

7.2.4.1. При установке высокочастотных легких машин (вентиляторов, станков, электромашин) наиболее часто применяются в качестве виброизоляторов резиновые и войлочные прокладки. Такие прокладки сравнительно хорошо задерживают распространение только высокочастотных вибраций. Для ослабления низкочастотных вибраций они оказываются недостаточно податливыми и иногда приводят даже к усилению передачи колебаний основанию. В таких случаях необходимо применять пружинные амортизаторы, жесткость которых может изменяться в широких пределах.

Прокладки к виброизолируемому оборудованию подбираются в зависимости от его массы путем изменения площади и высоты прокладок.

Наиболее существенным недостатком прокладок является чувствительность резины к низким температурам и разрушающему действию бензина и масел, а также различных агрессивных реагентов, находящихся в воздухе. Большинство сортов резины, из которых изготавливаются амортизаторы, почти полностью теряют свои упругие свойства при низких температурах. Войлочные прокладки помимо недостатков, присущих резиновым, спрессовываются при длительном воздействии на них нагрузок и со временем полностью теряют виброизолирующие качества.

7.2.4.2. Пружинные виброизоляторы с защитным покрытием обладают некоторыми преимуществами. Они могут быть использованы только для установки машин с номинально уравновешенными вращающимися частями, обеспечивающими затухание колебаний системы при прохождении ее через резонанс во время пусков и остановов. К числу таких машин относятся тягодутьевые установки и вентиляторы, соединяемые с воздуховодами гибкими патрубками.

Пружинные опоры в качестве пассивной виброизоляции применяются для установки таких приборов и оборудования, при эксплуатации которых не предусмотрено пребывание обслуживающего персонала.

7.2.4.3. Комбинированные виброизоляторы состоят из стальных и резиновых элементов и применяются при установке наиболее неуравновешенных машин непериодического действия и кузнечных молотов.

Виброизоляторы размещаются группами или рассредоточенно, однако их общий центр тяжести, лежащий на равнодействующей упругих реакций всех виброизоляторов при их одинаковой деформации, должен находиться на одной вертикали с центром тяжести изолированной части фундамента.

7.2.4.4. При изоляции ударов часто используются демпферы вязкого трения, представляющие собой цилиндрические сосуды с вязкой жидкостью, внутри которой размещаются другие цилиндры. Одни цилиндры крепятся к основанию, а другие — к виброизолируемому объекту. При движении цилиндра внутри вязкой жидкости возникает динамическое давление, которое во избежание образования вакуума не должно превышать атмосферного. Применение такой виброизоляции рекомендуется в первую очередь для фундаментов высокочастотных машин периодического действия, а также машин с импульсными нагрузками.

7.2.5. Динамический гаситель колебаний — устройство, состоящее из сравнительно жесткого элемента (массы), присоединенного с помощью упругой связи (или связи с упругим и демпфирующим элементом) к защищаемой конструкции.

Масса представляет собой, как правило, призматический или цилиндрический стальной или чугунный груз. Упругий элемент гасителя обычно выполняется в виде стальной пружины или системы пружин, по конструкции близкой к виброизолятору; можно применять иногда в качестве упругого элемента резиновые и пластмассовые детали, консольные и двухопорные балки, пластинки и т.п. Параметры гасителя (масса, квазиупругий коэффициент и коэффициент демпфирования) определяются расчетом или задаются по конструктивным соображениям.

Гасители применяются для гашения различных видов колебаний: поперечных, продольных, крутильных, возникающих в рабочем или пускоостановочном режиме работы машины, а также вызванных действием ветра. В строительстве наиболее распространены динамические и ударные гасители, демпферы (гасители повышенного сопротивления) и ограничители колебаний.

7.2.5.1. Динамические и ударные гасители особенно целесообразно применять для высоких и протяженных в плане гибких конструкций, выполненных из металла. В частности, такие гасители эффективны при установке их на сооружениях башенного типа, гибких покрытиях (в виде мембран, пластинок, оболочек), металлических конструкциях (зданиях с металлическим каркасом, металлических фундаментах оборудования) и виброизолированных машинах в рабочем и пускоостановочных режимах.

7.2.5.2. Работа демпферов (гасителей повышенного сопротивления) основана на том, что энергия колебаний системы рассеивается в результате сухого трения прижатых одна к другой поверхностей или вязкого трения, возникающего при прохождении жидкости или воздуха по узким щелям и каналам, а также при взаимодействии магнитного поля с полем вихревых токов, возбуждающихся движением системы.

7.2.5.3. Работа ограничителей колебания основана на изменении упругих и упруго-вязких свойств системы, в результате чего уменьшаются амплитуды колебаний и изменяется частота собственных колебаний системы. Энергия частично рассеивается при ударе, но большая ее часть передается через ограничитель. Масса, упругий коэффициент и коэффициент демпфирования определяются по расчету или задаются по конструктивным соображениям. Опыт применения гасителей колебаний показал, что они наиболее эффективны при гашении колебаний, которые носят резонансный характер и возникают в конструкциях, обладающих малым демпфированием.

7.3. В тех случаях, когда уровень вибрации не удается уменьшить по технологическим или другим причинам на источнике возмущения и колебания передаются прилегающим строительным конструкциям, вызывая на них повышенные вибрации, необходимо проведение мероприятий по снижению уровня колебаний самих строительных конструкций.

Снижение уровня колебаний строительных конструкций можно осуществить следующими способами:

отстройкой конструкции от резонанса (при гармонических колебаниях) посредством изменения ее жесткости, массы или конструктивной схемы (введением жестких узлов, превращением разрезных конструкций в неразрезные, изменением размеров пролетов и т.д.);

изменением условий опирания изгибаемой конструкции с установкой отжимно-прижимных приспособлений в ее опорных узлах для регулирования значений сил трения на контакте конструкции с опорами, а также повышением рассеивания энергии колебаний изгибаемой конструкции введением демпферных устройств.

7.3.1. Основные принципы изменения конструктивной схемы, массы и жесткости элементов строительных конструкций аналогичны рассмотренным в п. 7.2.2.

7.3.2. Отжимно-прижимные приспособления могут быть различной конструкции (рис. 6). Они устанавливаются в опорных узлах изгибаемой конструкции вне площади непосредственного опирания изгибаемого элемента на опору с направлением отжима (прижима) опорной части изгибаемого элемента перпендикулярно к этой площади.

Отжимные приспособления применяются в тех случаях, когда частота вынужденных колебаний близка к верхней границе первой частотной зоны конструкции. Давление конструкции на контакте с опорой уменьшается отжимным приспособлением до состояния, близкого к отрыву, на контакте конструкции с опорой (не допуская отрыва) при наибольших динамических эксплуатационных воздействиях.

Прижимные приспособления применяются в тех случаях, когда частота вынужденных колебаний близка к нижней границе первой частотной зоны конструкции. Сжатие пружины производится до полного устранения смещений с проскальзыванием конструкции на опорах и упругого ее защемления в опорных узлах, что должно повысить основную собственную частоту колебаний и уменьшить уровень вибрации конструкции.

Демпферное устройство целесообразно использовать при резонансных колебаниях изгибных конструкций. Оно помещается в распор между конструкцией и специально присоединенными дополнительными балочными элементами так, чтобы при изгибных колебаниях конструкции обеспечивалась работа демпферов.

В качестве дополнительного элемента служат консоли, консоли с рычагом, подкосы, балки и т.д.

На рис. 7 и 8 приведены схемы изгибаемых конструкций с введенными различными демпферными устройствами.

Рис. 6. Отжимно-прижимные приспособления:

а - опорный узел изгибаемой конструкции с отжимным приспособлением; б - опорный узел с отжимно-прижимным приспособлением под изгибаемой конструкцией;

в - опорный узел изгибаемой конструкции с прижимным приспособлением; г - опорный узел отжимно-прижимным приспособлением над изгибаемой конструкцией;

1 - изгибаемая конструкция; 2 - опора; 3 - упругий элемент (пружина); 4 - регулировочный болт; 5 - упорная шайба

Рис. 7. Введение демпферных устройств:

а - с консольным дополнительным элементом и демпфером; б - с консольным дополнительным элементом и демпфером с рычагом;

в - с подкосами, прикрепляемыми к опорным частям конструкции; г - с подкосами, прикрепляемыми к опорам;

д - с дополнительным элементом, прикрепленным к опорным частям конструкции; е - с дополнительным элементом, прикрепленным к опоре;

1 - изгибаемая конструкция; 2 - консольный дополнительный элемент; 3 - демпфер; 4 - подкосы; 5 - рычаг; 6 - опора;

7 - дополнительный элемент; I - пролет между опорами

Рис. 8. Демпфер сухого трения:

1 - изгибаемая конструкция; 2 - стержень переменного сечения; 3 - штифт;

4 - упругий элемент (пружина); 5 - гайка; 6 - дополнительный элемент

Приложение

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ