17.3. Оптимальное размещение виброизоляторов

При поступательном перемещении основания, возбуждающем колебания агрегата, агрегат может совершать также и вращательные колебания. Приближенную оценку наибольших амплитуд колебаний виброизолированного объекта в какой-либо i-ой точке можно производить по формулам:

(17.24)

(17.25)

(17.26)

где x_0i, y_0i, z_0i  координаты i-ой точки в системе осей Х₀, Y₀, Z₀ с началом в центре тяжести установки, a_0x, a_0y, a_0z – амплитуды поступательного перемещения центра тяжести агрегата в направлении соответствующих осей, , , - амплитуды вращательных колебаний агрегата вокруг соответствующих осей. Видно, что в точках, удаленных от центра тяжести агрегата, амплитуды колебаний могут быть велики, что может повести к разрыву подведенных к агрегату трубопроводов и кабелей, удару агрегата о соседние конструкции. Ресурс виброизоляторов также снижается при больших амплитудах деформации. Поэтому оптимальным является такое размещение виброизоляторов, при котором вращательные колебания отсутствуют.

Если агрегат, установленный на n виброизоляторов, совершает поступательные колебания в направлении оси Z с амплитудой a_0z, то в i-ом виброизоляторе возникает реакция C_zi a_0z, которые ведут к появлению момента вокруг оси Х, равного y_viC_zi a_0z, где y_vi – координата точки крепления i-ого виброизолятора (рис. 17.2).

Рис. 17.2. Определение условий отсутствия вращательных колебаний

Для того, чтобы вращательные колебания вокруг оси Х отсутствовали, сумма моментов должна быть равна нулю, то есть , или, сократив на одинаковый сомножитель a_0z ,

. (17.27)

Из условия равенства нулю моментов относительно оси Y получаем

. (17.28)

Если рассмотреть поступательные колебания агрегата в направлении оси Х, получим условие

. (17.29)

Если рассмотреть поступательные колебания агрегата в направлении оси Y, получим условие

. (17.30)

Условия (17.27) – (17.30) определяют оптимальное размещение виброизоляторов. Точка, относительно которой они выполняются, называется центром жесткости виброзащитной системы. Для отсутствия вращательных колебаний стремятся совместить центр жесткости с центром масс агрегата, или хотя бы расположить центр жесткости и центр масс на одной прямой, вдоль которой действует возбуждающая вибрация.

Исходя из этого, можно рассмотреть различные схемы размещения виброизоляторов на защищаемом объекте (рис. 17.3).

Рис. 17.3. Различные схемы размещения виброизоляторов

Схема (а) проста для монтажа, но неоптимальна при воздействии вибрации в боковом направлении. В схеме (б) центр масс совмещен с центром жесткости, но для этого требуется дополнительная плоскость размещения виброизоляторов, что увеличивает вес системы. Недостаток схемы (в) – увеличение габаритов виброзащитной системы в ширину. При размещении виброизоляторов по схеме (г) вращательные колебания будут отсутствовать, но агрегат будет иметь перекос в статическом состоянии. Схемы (д) и (е) очень хорошо уравновешены, но требуются специальные наклонные кронштейны для монтажа виброизоляторов.

Виброизоляторы, кроме того, следует располагать так, чтобы был удобен их монтаж и замена, а также была бы возможность наблюдения за их состоянием в процессе эксплуатации. Для этого необходимо предусмотреть зазоры или проходы, обеспечивающие доступ ко всем виброизоляторам.