冲击式机器隔振基础Word格式文档下载.docx
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机身下隔振是将隔振器直接置于机身之下或置于与机身相连的金属构件之下(图4.4.6(a));
基础下隔振是将隔振器置于内基础与外基础之间(图4.4.6(b))。
图446 机械压力机安装方法
(a)机身下隔振:
2.隔振压力机外基础的允许振动线位移应低于不隔振压力机基础的允许振动线位拽,
一般不应大于0.3mm。
3.有特殊要求时,隔振压力机外基础的允许振动线位移由用户规定。
4.隔振压力机机身振动线位移值,对于一般用途机械压力机应控制在±
0. 2~±
3mm范围内,通常为±
1~±
2mm,额定压力大的压力机取偏大值;
对于热模锻压力机应控制在±
5mm范围内。
5.压力机的隔振器应有一定的阻尼特性,使机身的振动较快衰减。
6.对隔振压力机内基础构造与配筋的要求与对不隔振压力机基础构造与配筋的要求
对隔振压力机外基础构造与配筋的要求应根据隔振器施加给外基础的动载荷计算确
定。
隔振压力机的隔振器也可以置于楼板或钢结构的构架之上,钢结构的构架由基础支承。
二、隔振器的选择及其布置
(一)锻锤和压力机等冲击式机器隔振之后,在工作载荷作用下砧座与机身都有较大的振动位移,为便于生产操作,机器在承受第二次工作载荷之前应停止振动。
因而锻锤和压力机所采用的隔振器都应有足够的阻尼,使工作时激起的振动能迅速地衰减。
所以锻锤和压力机常用的隔振器有以下几种类型:
兼有弹性与阻尼特性的叠板弹簧、碟形弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧;
螺旋弹簧与阻尼器组合;
螺旋弹簧与橡胶弹簧组合;
其他方式的组合。
(二)隔振器可以布置在锻锤和压力机的下部构成承垫式(图4.4.7(a)、(b)、(c));
布置在锻锤和压力机的较高位置构成悬吊式(图4..4.7(d)、(e));
也可以构成承垫—悬吊结合式(图4.4.7(f));
承垫反压结合式(图4.4.7(g))。
(三)为防止锻锤和压力机工作时产生偏转,隔振器的反力中心、机器与惯性块的重心、打击力的作用中心三者应尽可能在同一铅垂线上。
(四)为保持隔振体系的稳定,隔振器位置的高度应与隔振体系重心的高度尽可能接近。
当隔振器布置在较低位置时,应尽量拉开隔振器之间的距离。
(五)锻锤和压力机的隔振器一般安装在基础箱之内,为便于隔振器的安装、调整、维修与更换,应留有足够的操作空间。
三、隔振基础的计算
(一)锻锤隔振基础的计算
1.锻锤隔振设计的基本资料:
(1)锻锤落下部分重量;
(2)锤头的最大打击速度或锤头最大行程、汽缸内径、汽缸最大进气压力或锤头最大打击能量;
(3)砧座及锤身重量,单臂锤的重心位置;
(4)砧座及锤身结构尺寸:
(5)锻锤每分钟打击次数:
(6)安装场地的地质资料及地基动力试验资料:
(7)砧座的允许振幅,基础的允许振幅、允许振动加速度。
2.锻锤隔振基础的力学模型与锻锤隔振设计的基本要求:
(1)锻锤隔振基础的力学模型
由于锻锤隔振所采用的隔振器刚度远小于砧座与惯性块之间的垫层的刚度,所以无论是砧座下直接隔振还是内基础(即惯性块)下隔振。
都可以用图4.4.8所示力学模型进行分析计算。
图中:
图4.4.7 隔振器的布置方式
1—基础;
2一限位块;
3—导向块;
4一横梁;
5—小压梁;
6—挑粱;
7—拉杆;
8—导向工字钢;
9—砧座;
10一板簧
——落下部分质量;
——隔振器以上部分(砧座、惯性块、模锻锤的锤身等,但不包括落下部分)的总质量;
——外基础的质量;
、——隔振器的垂向总刚度与总阻尼;
、——外基础下地基土的刚度与阻尼;
——锤头的最大打击速度,无具体数据时可按以下公式计算:
图448 隔振力学模型
(有阻尼双自由度系统)
对于单作用锤:
对于双作用锤:
已知锤头最大打击能量时:
式中——落下部分重量;
——落下部分最大行程;
——汽缸最大进气压力;
——汽缸活塞面积;
——锤头最大打击能量;
g——重力加速度。
按照对心碰撞理论,锤头以速度打击砧座上的工件后,砧座(及惯性块),将
获得初速度
式中 ——打击过程的回弹系数(无量纲)。
分别按以下情况采用:
模锻锤锻钢制品时=0.5
模锻锤锻有色金属制品时=0
自由锻造时=0.25
图4.4.8所示力学模型是有阻尼的双自由度系统在初始速度激励下的自由振动模型,解析计算相当繁杂.实际工程计算中可将其再作近似处理,或简化为无阻尼双自由度振动模型,或分解为两个有阻尼单自由度振动系统。
(2)锻锤隔振设计的基本要求:
1)基础振幅小于允许值[];
2)基础振动加速度小于允许值[];
3)砧座振幅小于允许值[];
4)下一次打击之前砧座应停止运动;
5)砧座(及惯性块)向上运动时不跳离隔振器。
3.按无阻尼双自由度系统计算
忽略隔振器和地基的阻尼可以把锻锤隔振基础看成圈4.4.9所示模型,图中符号与图4.4.8相同。
按此模型计算,可近似得到基础振幅:
砧座振幅:
式中V——砧座的初速度.按式(4.4.61)计算;
、——第一、第二振型中与的位移比;
、——第一、第二振型的固有频率。
图4.4.9隔振力学模型
(无阻尼双自由度系统)
采用此模型,只能计算出砧座和基础的位移最大值,无法计算振动的衰减时问。
而锻锤隔振器必须具有一定的阻尼性能使第二次打击之前,砧座的振动已经衰减。
为了分析隔振系统的阻尼,可把图4.4.8所示双自由度振动模型分解为两个单自由度模型进行近似计算。
4.采用叠板弹簧作为隔振元件的计算方法
由于隔振器的刚度远小于基础下地基土的刚度,砧座的振幅实际上远大于基础的振幅,为便于计算可以把图4.4.8所示双自由度振动模型分解为两个单自由度振动模型:
分析砧座运动时认为基础是不动的;
分析基础运动时把通过隔振器作用于基础的动载荷作为基础振动的扰力。
当采用兼有弹性与阻尼特性的叠板弹簧作为隔振元件时,锻锤隔振基础的计算模型如图4.4.10(a)、(6)所示,图中为砧座(及惯性块)的质量;
K1为板簧的总刚度;
是打击结束时砧座的初速度;
为叠簧的相对摩擦系数;
Pd是板簧作用于基础的动载荷;
m2是基础质量;
C是地基的刚度。
用图4.4.10所示模型进行计算的步骤为:
(1)按式4.4.61计算砧座初速度:
图4.4.10锻锤隔振基础计算模型
(2)初选隔振系统自振频率,和隔振器刚度:
隔振系统的自振频率与隔振器刚度和砧座质量的关系为:
(Hz)
式中——隔振系统的自振圆频率(1/s)
隔振器刚度,可按下式计算:
为使砧座振幅小于允许值[],应满足:
为使砧座不跳离隔振器,应满足:
可供选择的频率范围为:
(3)选取砧座第一次到达最低位置后的振动半周期数
为使砧座振动在第二次打击之前能停止运动,需满足:
(4.4.70)
式中N——锻锤每分钟打击次数;
——预选的隔振系统自然频率(Hz)。
取满足式(4.4.70)的最大整数为砧座第一次到最下位置后的振动半周期数,以便选择叠板弹簧的相对摩擦系数。
(4)选择叠板弹簧的相对摩擦系数
为使隔振系统有合适的阻尼,以保证砧座振动尽快衰减,又不致产生过大的阻滞力,叠板弹簧的相对摩擦系数应在下式范围内:
(4.4.71)
式中——恢复系数,按式4.4.61的计算说明选取。
如果式4.4.71不能满足,可适当提高振动频率,增加值,重新进行计算。
相对摩擦系数值决定于叠板弹簧的结构及粗糙度,其计算公式为:
(4.4.72)
式中——板簧的板间摩擦系数,一般为0.5~0.8,取决于表面粗糙度和是否加润滑剂;
——叠板弹簧片数;
——叠板弹簧厚度;
L——叠板弹簧跨度。
(5)校核砧座是否会跳离板簧:
所选频率值,若超过了式4.4.69的上限,在选定了相对摩擦系数之后应校核在摩
擦阻尼作用下砧座是否仍会跳离板簧。
校核公式为:
(4.4.73)
若上式不能满足,应降低频率,或增大相对摩擦系数
(6)计算砧座振幅
按下式计算砧座第一次向下运动的最大位移,即砧座最大振幅:
检查其是否小于允许值[]
(7)计算基础振幅
已知砧座最大位移、隔振器刚度、隔振器相对摩攘系数,即已知通过隔振器作用于基础的动载荷之后,利用图4.4.10(b)所示模型可以得到计算基础最大位移的公式。
当砧座在最高静平衡位置承受打击时:
当砧座在最低静平衡位置承受打击时:
式中——叠板弹簧的“死区”宽度;
——砧座(及惯性块)的重力;
——板簧最小静压缩量;
——地基的剐度,1.7和3.5分别是基础强迫振动和自由振动时地基的刚度提高系数。
由于叠板弹簧的板间摩擦作用。
砧座可以停止在“死区”范围内的任一位置,因而应分别按式4.4.75和式4.4.76计算出基础振幅,检查其中的较大者是否小于允许值[]。
(8)计算基础振动加速度
基础振动加速度由隔振器伸缩施加给基础的连续变化的动载荷引起的强迫振动加速度和隔振器改变运动方向时摩擦力突变引起的自由振动加速度两部分组成,其计算公式为:
式中——基础的自振频率;
G2——基础的重量。
需分别按式(4.4.80)和式(4.4.81)计算出基础振动加速度,检查其中的较大者是否小于允许值[]。
(9)设计隔振器
根据已选用的隔振器刚度K1和相对摩擦系数,设计板簧隔振装置。
板簧隔振器的刚度计算方法参看第三章。
板簧的相对摩擦系数按式(4.4.72)计算。
板簧结构尺寸确定之后,应根据其静载荷,最大动态位移及工作频度进行强度和抗疲劳
性能验算。
若拟选用螺旋弹簧与阻尼器构成隔振装置代替板簧隔振装置簧,可按当量阻尼理论将板
相对摩擦系数转换为当量粘性阻尼系数:
式中——砧座(及惯性块)的重力;
——砧座初速度。
然后按刚度K1和当量粘性阻尼系数,设计或选用螺旋弹簧和粘性阻尼器。
5.采用橡胶隔振器或螺旋弹簧-橡胶组合式隔振器的计算方法。
将图4.4.8所示双自由度模型分解为图4.4.11(a)和4.4.11(b)两个单自由度振动模型:
前者用于分析砧座的振动,认为基础是不动的;
后者用于分析基础的振动
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- 冲击 机器 基础