М.А. Федосеева,

Новосибирская государственная академия водного транспорта;

М.К. Романченко,

канд. техн. наук,

Новосибирская государственная академия водного транспорта

анализ виброопоры с распределенными параметрами

При исследовании эффективности виброизолирующей подвески, в лабораторных условиях была создана модель виброизолятора, обладающая определенными параметрами жесткости.

Идея эксперимента заключалась в проверке гипотезы, согласно которой рассеивание звуковых колебаний на пружинах малого диаметра существеннее, чем на эквивалентной по жесткости одиночной пружине [3]. С этой целью были спроектированы две опоры с одинаковой жесткостью но с различными конструктивными параметрами.

Модель виброизолирующий опоры с улучшенным шумоподавлением состоит из 18 пружин сжатия среднего диаметра 8 мм, равномерно расположенных по опорной поверхности. Диаметр проволоки, используемый для изготовления пружин 0,8 мм, количество витков 13, выбрано из расчета проявления первых продольных резонансов витков для диапазона судовой вибрации 2…90 Гц. При таких условиях появление более высокочастотных резонансов гарантировано.

При изготовлении пружины витки располагались плотно, а затем они подвергалась растяжению до пластического течения. Величина деформации задавалась из условия получения устойчивости при сжатии [4]

При сборке опоры выполнялось условие одинакового натяжения всех пружин в опоре, иначе некоторые пружины будут сжаты или растянуты.

Испытания включали три этапа:

ñ первый этап состоял в измерении статической жесткости опоры, для определения собственной частоты установленного оборудования по линейной теории колебаний [1];

ñ второй этап проводился для сравнения теоретической частоты свободных колебаний с её экспериментальным значением.

ñ третий этап испытаний предусматривал измерение шумоизоляции на специальном стенде, при частоте в области наибольшей активности судовых механизмов 100…2000 Гц.

Методика исследования была основана на методе сравнения опоры с её динамическим эквивалентом, в качестве которого выбрана опора, содержащая одну пружину, имеющую следующие параметры: средний диаметр пружины 64 мм; диаметр проволоки 5,7 мм; 4,1 витка.

Судовые виброизоляторы содержат, как правило, только одну пружину, поэтому эквивалент должен был по жесткости совпадать с опорой. При исследовании звуковых колебаний необходимо обеспечить равенство импедансов для узлов крепления. Эта задача была решена путем установки массивных прокладок в верхней и нижней части упругого эквивалента.

Диапазон статической нагрузки принимается из расчета допускаемых касательных напряжений для материала пружины 300 Мпа.

Значения жесткости опор, полученные экспериментальным путем приведены в таблице 1

Таблица 1

№замера	1	2	3	4	5
Опора с распределенными параметрами	5000	4000	2857	4000	3333
Опора эквивалент	9083	9083	9140	9168	9185

Параметры исследуемой опоры и опоры эквивалента представлены в таблице 2

Таблица 2

	Максимальная нагрузка на опору, Н	Средняя экспериментальная жесткость опоры, Н/м	Расчетная жесткость опоры, Н/м
Опора с распределенными параметрами	105,82	3838	4463
Опора эквивалент	897	9132	9735

Собственная частота первого тона пружины найдена как для эквивалентного бруса по методике Рэлея:

частота исследуемой подвески	1,57
частота опоры эквивалента	3,02

Оптимальная по жесткости подвеска должна иметь одинаковые собственные частоты по всем степеням свободы [2]. Выбор собственных частот определяется наименьшей частотой вынуждающей силы. При равенстве компонентов жесткости виброизоляторов колебания разделяются по степеням свободы наиболее полно. Резонансные колебания распределенной системы возникают только в некоторой части упругих элементов. Сжатые пружины малой высоты существенно снижают жесткость в поперечном направлении. Данные, полученные экспериментальным путем совпадают с теоретическими.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Бидерман, В. Л. Теория механических колебаний: учеб. для вузов [Текст] / В. Л. Бидерман. – М.: Высш. Школа, 1980. – 408 с., ил.

2. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. /под ред. В.Н. Челомея - М.: Машиностроение, 1984. Т. 2.

3. Романченко, М. К. Практическое применение виброизолятора с рядным расположением мелких пружин / Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. НГАВТ / М. К. Романченко, А. А. Зуев, А. М. Барановский, А. М. Романченко. – Новосибирск, 2005. – С. 102–105.

4. Романченко, М. К. Исследование поперечной устойчивости сжатой пружины/ М. К. Романченко, А. М. Романченко // Исследование, проектирование и эксплуатация судовых ДВС : СПГУВК. – Спб., 2007.