कंपन सुरक्षा. औद्योगिक कंपन से सुरक्षा. मशीनों एवं उपकरणों के कंपन को कम करने के उपाय। कंपन अलगाव टर्बोमशीनरी ब्लेड का कंपन

कंपन सिद्धांत के तकनीकी अनुप्रयोग

10.1. कंपन अलगाव गणना की मूल बातें

विभिन्न प्रकार की मशीनों और तंत्रों के संचालन के दौरान होने वाले कंपन आसन्न संरचनाओं और वस्तुओं तक प्रेषित होते हैं, जो अन्य उपकरणों के सामान्य संचालन को बाधित करते हैं और मानव स्वास्थ्य पर भी हानिकारक प्रभाव डालते हैं। इसके अलावा, विभिन्न उपकरणों और अन्य वस्तुओं को ऑसिलेटिंग बेस पर स्थापित करना अक्सर आवश्यक होता है। इस मामले में, एक नियम के रूप में, वस्तु को आधार से अलग करना आवश्यक है ताकि बाद के कंपन उस तक प्रसारित न हों। दोनों ही मामलों में, कंपन अलगाव की समस्या को एक ही तरह से हल किया जाता है - वस्तु और आधार के बीच लोचदार तत्व, और कभी-कभी सूखे या चिपचिपे घर्षण डैम्पर्स स्थापित किए जाते हैं।

आइए सबसे सरल कंपन सुरक्षा प्रणाली पर विचार करें (चित्र 77, ए)। यहां एक द्रव्यमान की वस्तु है, जिस पर एक हार्मोनिक विक्षुब्ध बल कार्य करता है , कठोरता के साथ एक लोचदार कनेक्शन और घर्षण गुणांक के साथ एक चिपचिपा घर्षण तत्व द्वारा आधार से जुड़ा हुआ है।

यह ऊपर स्थापित किया गया था कि जब ऐसी प्रणाली दोलन करती है, तो भार की गति कानून के अनुसार बदल जाती है:

,

क्षीणन गुणांक; - प्रणाली के प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति।

कंपन अलगाव की गणना की समस्या में, वस्तु की गति इतनी महत्वपूर्ण नहीं है, बल्कि आधार पर संचारित गतिशील बल है। यह बल लोचदार युग्मन प्रतिक्रिया और चिपचिपा घर्षण बल का योग है:

आधार पर संचारित बल के आयाम और विक्षुब्ध बल के आयाम के अनुपात को कहा जाता है कंपन अलगाव गुणांक:

(352)

चित्र 78 सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्ति के लिए परेशान बल की आवृत्ति के अनुपात पर कंपन अलगाव गुणांक की निर्भरता के ग्राफ दिखाता है।

यदि कंपन अलगाव प्रणाली किसी वस्तु को आधार कंपन के संचरण से बचाने का काम करती है (चित्र 77, बी), कंपन अलगाव गुणांक वस्तु के त्वरण और आधार त्वरण का अनुपात है। यह गुणांक सूत्र (352) द्वारा भी व्यक्त किया जाता है।

दरअसल, किसी वस्तु की गति का समीकरण (चित्र 77, बी) का रूप होता है

(353)

जहां वस्तु का विस्थापन है, वह आधार का विस्थापन है।

हार्मोनिक उत्तेजना के साथ, आधार का विस्थापन सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

तथा वस्तु का विस्थापन है

इन मानों को (353) में प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है

कंपन अलगाव गुणांक:

यह अभिव्यक्ति पूरी तरह से (352) से मेल खाती है, इसलिए, चित्र 78 में ग्राफ़ कंपन अलगाव के दोनों मामलों पर समान रूप से लागू होता है।

जाहिर है, कंपन अलगाव प्रणाली तभी प्रभावी होती है जब अनुपात बड़ा हो, यानी। यदि सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्ति विक्षोभ आवृत्ति की तुलना में छोटी है। इस मामले में, एक लोचदार निलंबन लाभ नहीं लाता है, लेकिन नुकसान पहुंचाता है, क्योंकि कंपन अलगाव गुणांक एक से अधिक हो जाता है। भिगोना उच्च आवृत्ति क्षेत्र में कंपन अलगाव की प्रभावशीलता को कम कर देता है, लेकिन गुंजयमान शिखर को कम कर देता है।

मामूली भिगोना उपयोगी है क्योंकि यह आपको क्षणिक अवधि को बनाए रखने और सिस्टम को शुरू और बंद करते समय आयाम को सीमित करने की अनुमति देता है।

पृथक वस्तु के कंपन की कम प्राकृतिक आवृत्ति सुनिश्चित करने के लिए, कंपन अलगाव प्रणाली को पर्याप्त रूप से लचीला बनाना आवश्यक है। हालाँकि, यह धीरे-धीरे बदलते भार की कार्रवाई के तहत अत्यधिक वस्तु गतिशीलता का खतरा पैदा करता है। उदाहरण के लिए, विमान उपकरण जिसका इन्सुलेशन सिस्टम इंजन से प्रसारित कंपन को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, विमान युद्धाभ्यास से जुड़े ओवरलोड के दौरान अस्वीकार्य रूप से बड़े आंदोलनों का अनुभव कर सकता है। इस मामले में संभावित आंदोलनों को सीमित करने के लिए, स्टॉप स्थापित किए जाते हैं (चित्र 79, ए)। यदि रुकावटें हैं, तो अवमंदन प्रणाली अरेखीय हो जाती है (चित्र 79, बी)।

ऐसी अरेखीय प्रणाली में, सीमाओं के विरुद्ध प्रभाव वाले गति मोड संभव हैं, जो अस्वीकार्य है। उन्हें खत्म करने के लिए, कंपन अलगाव प्रणाली को नॉनलाइनियर सिद्धांत के आधार पर डिजाइन किया जाना चाहिए।

आइए हम स्टॉप के लिए सबसे छोटी अनुमेय दूरी निर्धारित करने के लिए एक सूत्र प्राप्त करें यदि स्टॉप बहुत कठोर हैं, सममित रूप से स्थित हैं, और उन पर प्रभाव गति पुनर्प्राप्ति गुणांक द्वारा निर्धारित किया जाता है। अन्य प्रकार की नमी को ध्यान में नहीं रखा जाता है।

आइए एक गति मोड पर विचार करें जिसमें गड़बड़ी की एक अवधि के दौरान ऊपरी और निचले समर्थन पर प्रभाव पड़ता है। ऐसे गतिज उत्तेजना के लिए गति के समीकरण का रूप होता है

(354)

कंपन आधार के सापेक्ष वस्तु का विस्थापन कहां है; और - वस्तु और आधार का पूर्ण विस्थापन।

स्टॉप के बीच किसी वस्तु की गति की अवधि के लिए समीकरण (354) का सामान्य समाधान इस प्रकार है:

(355)

समय गणना की शुरुआत को उस क्षण के साथ जोड़कर जब वस्तु निचले स्टॉप से ​​​​रिबाउंड होती है (जो हमेशा चरण कोण को उचित रूप से चुनकर किया जा सकता है), हमारे पास है

पर :

पर :

इसके अलावा, किसी को लिमिटर पर प्रभाव की गति को उससे पलटाव की गति से जोड़ने वाली स्थिति को ध्यान में रखना चाहिए:

.

तीन लिखित स्थितियाँ हमें समाधान (355) में शामिल स्थिरांक निर्धारित करने की अनुमति देती हैं। ये स्थितियाँ समानता की ओर ले जाती हैं:

पहले दो समीकरणों से हम पाते हैं

इन मानों को तीसरे समीकरण में प्रतिस्थापित करने से संबंध बनता है

(356)

यह स्पष्ट है कि स्टॉप पर प्रभावों के साथ गति का एक स्थिर मोड संभव है यदि चरण कोण के ऐसे मूल्य का चयन करना संभव है ताकि समानता (356) संतुष्ट हो। इसके विपरीत, यदि अंतर समीकरण के दाईं ओर के अधिकतम मान (356) से अधिक है, तो स्टॉप पर प्रभाव संभव नहीं है।

इस प्रकार, स्टॉप पर प्रभाव की अनुपस्थिति के लिए पर्याप्त शर्त का रूप है

(357)

(357) से यह निष्कर्ष निकलता है कि प्रभावों को रोकने के लिए, अंतर रैखिक सिद्धांत के अनुसार गणना किए गए दोलनों के स्थिर आयाम से काफी बड़ा होना चाहिए:

पुनर्प्राप्ति के गुणांक का मूल्य आवश्यक अंतराल के आकार को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है, इसलिए उच्च ऊर्जा अवशोषण वाली सामग्री आमतौर पर स्टॉप के डिजाइन में उपयोग की जाती है।

कंपन अलगाव प्रणाली की कठोरता को कम किए बिना उसके प्राकृतिक कंपन की आवृत्ति को कम करने के तरीकों में से एक वस्तु के द्रव्यमान को कृत्रिम रूप से बढ़ाना है।

एक डिग्री की स्वतंत्रता वाली प्रणाली के लिए ऊपर प्राप्त संबंध अधिक जटिल प्रणालियों के लिए मान्य हैं। इस प्रकार, एक रैखिक-लोचदार प्रणाली के लिए, आप प्रमुख निर्देशांक दर्ज कर सकते हैं, और फिर प्रत्येक निर्देशांक के साथ गति एक स्वतंत्र समीकरण द्वारा निर्धारित की जाएगी। उन प्रणालियों के साथ जिनमें निष्क्रिय तत्वों का उपयोग करके कंपन सुरक्षा प्राप्त की जाती है, सक्रिय कंपन सुरक्षा प्रणालियों का भी महत्वपूर्ण संरचनाओं में उपयोग किया जाता है। इन प्रणालियों में, स्वचालित नियंत्रण प्रणाली द्वारा नियंत्रित बाहरी स्रोत की ऊर्जा द्वारा कंपन को दबा दिया जाता है।

10.2. घूर्णन शाफ्ट का स्वचालित संतुलन

जब एक असंतुलित शाफ्ट घूमता है, तो कम या ज्यादा तीव्र अनुप्रस्थ कंपन हमेशा देखे जाते हैं। दोलनों के आयाम घूर्णन के कोणीय वेग पर निर्भर करते हैं और, किसी दिए गए शाफ्ट के लिए निर्धारित महत्वपूर्ण गति मूल्यों पर, वे इतने महत्वपूर्ण रूप से बढ़ जाते हैं कि वे सामान्य परिचालन स्थितियों का उल्लंघन करते हैं और शाफ्ट विफलता का कारण बन सकते हैं। इस मामले में, गंभीर स्थिति को सबसे सावधानीपूर्वक संतुलन द्वारा भी समाप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि परिचालन कोणीय गति महत्वपूर्ण लोगों के साथ मेल नहीं खाती है।

आइए एक शाफ्ट पर विचार करें जिस पर, विलक्षणता के साथ इद्रव्यमान के साथ स्थापित डिस्क। वजन के प्रभाव को खत्म करने और घटना को उसके शुद्धतम रूप में मानने के लिए, हम मान लेंगे कि शाफ्ट अक्ष लंबवत स्थित है (चित्र 80, ए)। शाफ्ट में एक गोलाकार क्रॉस-सेक्शन होता है और बीयरिंग में घूमता है; डिस्क सपोर्ट के बीच में स्थित है।

जब शाफ्ट कोणीय गति से घूमता है आरडिस्क का गुरुत्वाकर्षण केंद्र एक वृत्त में घूमेगा और केन्द्रापसारक बल उत्पन्न होगा। आइए हम इस बल के कारण शाफ्ट के विक्षेपण को निरूपित करें, फिर परिणामी विलक्षणता के बराबर है, और केन्द्रापसारक बल है। विक्षेपण को निर्धारित करने के लिए, आपको शाफ्ट की झुकने वाली कठोरता के लिए केन्द्रापसारक बल का अनुपात खोजने की आवश्यकता है साथ:

वे। शाफ्ट विक्षेपण प्रारंभिक विलक्षणता के समानुपाती होता है।

(358) से यह पता चलता है कि महत्वपूर्ण स्थिति प्रणाली के मापदंडों के आधार पर, कोणीय वेग के एक बहुत विशिष्ट मूल्य पर होती है:

(359)

मात्रा कहलाती है महत्वपूर्ण घूर्णन गति; यह एक गैर-घूर्णन शाफ्ट-डिस्क प्रणाली की प्राकृतिक आवृत्ति के साथ मेल खाता है और शाफ्ट जितना अधिक सख्त होगा और डिस्क उतनी ही हल्की होगी।

(359) से शाफ्ट के सापेक्ष विक्षेपण के लिए अभिव्यक्ति का अनुसरण किया जाता है

निर्भरता वक्र चित्र 80, बी में दिखाया गया है। विश्लेषण से पता चलता है कि धीमी गति से घूमने पर विक्षेप छोटे होते हैं और बढ़ते कोणीय वेग के साथ बढ़ते हैं; इस मामले में, डिस्क का गुरुत्वाकर्षण केंद्र शाफ्ट अनुभाग के केंद्र की तुलना में रोटेशन के केंद्र से अधिक दूर स्थित है (चित्र 81, ए)। यदि, तो विक्षेप अनंत के बराबर होता है और क्रांतिक स्थिति उत्पन्न होती है।

सुपरक्रिटिकल क्षेत्र में, जब, विक्षेपण फिर से सीमित हो जाते हैं, लेकिन प्रारंभिक विलक्षणता के विपरीत एक संकेत होता है। चित्र 81बी इस मामले के अनुरूप केंद्रों की सापेक्ष स्थिति को दर्शाता है। तीव्र घूर्णन के दौरान, जब, डिस्क का गुरुत्वाकर्षण केंद्र शाफ्ट के केंद्र की तुलना में घूर्णन के केंद्र के अधिक निकट होता है। कोणीय वेग जितना अधिक होगा, डिस्क का गुरुत्वाकर्षण का केंद्र घूर्णन के केंद्र के उतना करीब होगा, और जब डिस्क का गुरुत्वाकर्षण का केंद्र अनिश्चित काल तक घूर्णन की धुरी के करीब पहुंच जाएगा। इस प्रकार, बहुत उच्च कोणीय वेग पर, डिस्क का स्व-केंद्रित होना होता है। इसलिए, शाफ्ट को बहुत लचीला बनाना, यानी। छोटे मूल्यों को प्राप्त करके, आप एक अच्छी तरह से संतुलित प्रणाली प्राप्त कर सकते हैं। इसका उपयोग हाई-स्पीड टरबाइन शाफ्ट के डिजाइन में किया जाता है, जहां लचीले शाफ्ट कठोर शाफ्ट की तुलना में अधिक कुशल होते हैं।

पहले, यदि डिस्क में प्रारंभिक विलक्षणता है तो महत्वपूर्ण स्थिति को शाफ्ट विक्षेपण में असीमित वृद्धि की स्थिति के रूप में परिभाषित किया गया था। गंभीर स्थिति की एक और व्याख्या भी संभव है. (358) से यह स्पष्ट है कि यदि और एक ही समय में, तो विक्षेपण अनिश्चित हो जाता है। इसका मतलब यह है कि जब शाफ्ट पूरी तरह से संतुलित होता है, तो यह अपनी रैखिक स्थिरता खो देता है। यदि इस आकार का उल्लंघन किया जाता है, तो शाफ्ट इसे बहाल करने का प्रयास नहीं करता है, क्योंकि विक्षेपण के दौरान उत्पन्न होने वाले केन्द्रापसारक बल द्वारा लोचदार प्रतिक्रिया सटीक रूप से संतुलित होती है।

कोणीय वेग के किसी भी निश्चित मान के लिए (को छोड़कर) घूर्णन शाफ्ट के एक निश्चित और समय-अपरिवर्तनीय विरूपण के साथ होता है। गति के दौरान कोई भी फाइबर समय की परवाह किए बिना समान रूप से फैला हुआ (या संपीड़ित) रहता है।

एक गंभीर स्थिति को आमतौर पर ऑपरेशन के लिए अस्वीकार्य माना जाता है, और पास में खतरनाक कोणीय वेग के एक निषिद्ध क्षेत्र की पहचान की जाती है।

असंतुलित शाफ्ट के घूमने पर होने वाले झुकने को खत्म करने के लिए, कभी-कभी विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है जो स्वचालित संतुलन प्रदान करते हैं। ऐसा संतुलन विशेष रूप से आवश्यक है, जब परिचालन स्थितियों के तहत, शाफ्ट या रोटर के असंतुलन में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन संभव है। एक उदाहरण कुछ प्रकार के सेंट्रीफ्यूज हैं, जिन्हें लोड करते समय रोटेशन की धुरी के सापेक्ष द्रव्यमान वितरण की समरूपता को महत्वपूर्ण रूप से बाधित किया जा सकता है।

स्वचालित संतुलन शाफ्ट के सीधे आकार को बनाए रखने में मदद करता है और यह उच्च घूर्णन गति पर डिस्क के स्व-केंद्रित होने से भिन्न होता है, जब डिस्क का द्रव्यमान एक समान रूप से मुड़े हुए शाफ्ट के साथ केंद्रित होता है।

स्वचालित बैलेंसर के विकल्पों में से एक यह है कि शाफ्ट-डिस्क योजना दो पेंडुलम द्वारा जटिल होती है जो शाफ्ट पर स्वतंत्र रूप से घूम सकती है। हम खुद को स्थिर रोटेशन मोड पर विचार करने तक सीमित रखेंगे और, सादगी के लिए, हम वजन बलों और बेलोचदार प्रतिरोधों की उपेक्षा करेंगे।

मान लीजिए कि बेयरिंग के केंद्रों से गुजरने वाली सीधी रेखा पर एक बिंदु है; - शाफ्ट अनुभाग का केंद्र; - डिस्क के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र; -पेंडुलम के द्रव्यमान का केंद्र; - पेंडुलम की लंबाई; - विलक्षणता (चित्र 82)।

ए

बी

वी

जी

डी

पेंडुलम की अनुपस्थिति में, बिंदुओं की सापेक्ष व्यवस्था के लिए दो योजनाएं संभव हैं (चित्र 82)। प्रत्येक योजना में, केन्द्रापसारक बल और शाफ्ट का लोचदार बल एक सीधी रेखा में कार्य करता है, इसलिए, पेंडुलम जोड़कर, हम मान सकते हैं कि इनमें से किसी भी योजना में दोनों पेंडुलम की अक्षों की दिशा एक ही सीधी रेखा की है।

इससे फीचर बिंदुओं के चार संभावित स्थान सामने आते हैं। विकल्प ए और बी (चित्र 82) चित्र 81, ए में दिए गए आरेख के अनुरूप हैं, जब डिस्क का गुरुत्वाकर्षण केंद्र शाफ्ट अनुभाग के केंद्र की तुलना में रोटेशन के अक्ष से दूर स्थित होता है; ये विकल्प बिंदुओं की सापेक्ष स्थिति में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।

विकल्प सी और डी चित्र 82, बी में दिए गए आरेख के अनुरूप हैं, जब डिस्क का गुरुत्वाकर्षण केंद्र एसशाफ्ट अनुभाग के केंद्र की तुलना में रोटेशन की धुरी के करीब स्थित है।

ये चार विकल्प बिंदुओं की पारस्परिक व्यवस्था के सभी संभावित मौलिक रूप से भिन्न मामलों को समाप्त करते हैं , यदि वे सभी एक ही सीधी रेखा पर हों। लेकिन पांचवां विकल्प भी संभव है (चित्र 82, डी), जो शाफ्ट के पूर्ण संतुलन के अनुरूप है, जब शाफ्ट अनुभाग का केंद्र सिस्टम के रोटेशन के केंद्र के साथ मेल खाता है। इस संस्करण में, कोई लोचदार बल नहीं हैं, क्योंकि शाफ्ट मुड़ा हुआ नहीं है, और डिस्क का केन्द्रापसारक बल पेंडुलम के केन्द्रापसारक बलों द्वारा संतुलित होता है। इस मामले में, पेंडुलम की कुल्हाड़ियाँ डिस्क की दी गई विलक्षणता के अनुरूप एक निश्चित कोण बनाती हैं।

यद्यपि स्थिर शासन के प्रत्येक सूचीबद्ध वेरिएंट में संतुलन संभव है, लेकिन इनमें से सभी शासन स्थिर नहीं होंगे। सैद्धांतिक विश्लेषण और प्रयोगों से पता चलता है कि केवल पाँचवाँ विकल्प ही स्थिर है। इसलिए, सुपरक्रिटिकल क्षेत्र में, ऐसे पेंडुलम स्वचालित बैलेंसर के रूप में काम करते हैं और शाफ्ट अक्ष को झुकने से रोकते हैं; यदि घूर्णन के दौरान विलक्षणता बढ़ जाती है, अर्थात चित्र 82 में बिंदु, d दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है, फिर पेंडुलम करीब आ जाते हैं और कोण बिल्कुल उतना ही कम हो जाता है जितना डिस्क के बढ़े हुए केन्द्रापसारक बल को संतुलित करने के लिए आवश्यक होता है।

सबक्रिटिकल क्षेत्र में, शासन स्थिर हो जाता है ए(चित्र 82), जिसमें पेंडुलम शाफ्ट के विक्षेपण को बढ़ाते हैं और इसलिए केवल नुकसान पहुंचाते हैं। इसलिए, वास्तविक प्रणालियों में, उप-महत्वपूर्ण क्षेत्र में पेंडुलम को "बंद" करने के उपाय किए जाते हैं।

वाशिंग मशीन के डिज़ाइन में, आवरण में बंद छल्ले पेंडुलम के रूप में काम करते हैं। जब छल्ले पर कार्य करने वाले केन्द्रापसारक बल छोटे होते हैं, तो छल्ले आवरण के नीचे स्थित होते हैं, और बैलेंसर "बंद" हो जाता है। जब केन्द्रापसारक बल छल्लों को "तैरने" और बैलेंसर को चालू करने के लिए पर्याप्त हों।

पीसने वाली मशीनों के कुछ डिज़ाइनों में, आवरण में बंद गेंदें पेंडुलम के रूप में काम करती हैं।

10.3. हेलीकाप्टर रोटर की गंभीर स्थिति

एक डिस्क के साथ शाफ्ट पर विचार करते समय दिए गए सूत्रों का उपयोग नहीं किया जा सकता है यदि घूर्णन डिस्क से जुड़े द्रव्यमान हैं जिनमें डिस्क के संबंध में कुछ गतिशीलता है; विशेष रूप से, (359) में क्रांतिक कोणीय वेग के लिए अतिरिक्त द्रव्यमान के साथ डिस्क के कुल द्रव्यमान को प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।

इस प्रकार की योजनाओं में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, एक क्षैतिज हेलीकॉप्टर रोटर, जिसमें एक हब और ब्लेड होते हैं, जो ऊर्ध्वाधर टिका द्वारा हब से जुड़े होते हैं। चित्र 83 एक तीन-ब्लेड वाला रोटर दिखाता है, जिसमें - हब का केंद्र, - ऊर्ध्वाधर टिका के केंद्र हैं। आइए मान लें कि हेलीकॉप्टर जमीन पर खड़ा है, और हम हब के केंद्र को क्षैतिज विमान में लोचदार रूप से तय मानेंगे; यह लोच संपूर्ण हेलीकॉप्टर संरचना द्वारा निर्मित होती है।

आइए हम सिस्टम के द्रव्यमान गुणों को योजनाबद्ध करें और मान लें कि ब्लेड पूरी तरह से संतुलित हैं, प्रत्येक ब्लेड का द्रव्यमान संबंधित ऊर्ध्वाधर काज के केंद्र से दूरी पर केंद्रित है। आइए यह भी मान लें कि झाड़ी पूरी तरह से संतुलित नहीं है और इसका गुरुत्वाकर्षण केंद्र कुछ दूरी पर है इझाड़ी के केंद्र से और कोण के समद्विभाजक पर (चित्र 83, ए)।

सिस्टम के असंतुलन के कारण, जब रोटर घूमता है, तो एक केन्द्रापसारक बल उत्पन्न होता है, जो झाड़ी के केंद्र के अतिरिक्त लोचदार विस्थापन का कारण बनेगा (चित्र 83, बी), जहां झाड़ी के केंद्र की विस्थापित स्थिति है ; - इसका गुरुत्वाकर्षण का केंद्र; - ऊर्ध्वाधर टिका के केंद्र. ये अक्षर रोटर की एक निश्चित तात्कालिक स्थिति को दर्शाते हैं; समय के साथ, बिंदु, उस बिंदु पर केंद्र के साथ वृत्तों का वर्णन करते हैं, जो सिस्टम के घूर्णन की धुरी को निर्धारित करता है। ब्लेड की कुल्हाड़ियाँ टिका में निलंबित हैं और अब सीधी रेखाओं पर स्थित नहीं होंगी और, चूंकि ब्लेड के केन्द्रापसारक बलों को रोटेशन के केंद्र से गुजरना होगा। इनमें से प्रत्येक ब्लेड की धुरी सीधी रेखा के साथ जो कोण बनाती है वह थोड़ा कम होगा; आइए इसे इस प्रकार निरूपित करें (चित्र 83, सी)।

त्रिभुज से हमारे पास है:

इसलिए, छोटेपन के कारण:

ब्लेड के केन्द्रापसारक बल:

- ब्लेड;

- ब्लेड;

ब्लेड।

केन्द्रापसारक बलों का आरेख चित्र 83,डी में दिखाया गया है। ब्लेड के केन्द्रापसारक बलों के अलावा, इसमें हब का केन्द्रापसारक बल भी शामिल है, जहां हब का द्रव्यमान होता है।

इन सभी बलों का योग एक सीधी रेखा के अनुदिश निर्देशित होता है और इसके बराबर होता है:

तब हमें अंततः मिलता है:

(361)

विस्थापन लोचदार प्रणाली की कठोरता गुणांक द्वारा विभाजित बल के भागफल के बराबर है। इस संबंध में अभिव्यक्ति (361) को प्रतिस्थापित करने के बाद, हमें निर्धारण के लिए एक सरल समीकरण प्राप्त होता है, जिसका समाधान मिलता है:

और फिर महत्वपूर्ण गति है:

(362)

एक अतिरिक्त शब्द हब के सापेक्ष ब्लेड की गतिशीलता के प्रभाव को व्यक्त करता है; यदि हम ऊर्ध्वाधर टिका (कठोर रोटर) के बिना एक प्रणाली पर विचार करते हैं, तो

जो कि काफी अधिक है.

फॉर्मूला (362) ब्लेड की किसी भी संख्या के लिए मान्य है जिसमें संख्या 3 को संख्या से प्रतिस्थापित किया जाता है।

10.4. टर्बोमशीनरी ब्लेड का दोलन

टर्बोमशीनरी ब्लेड के दोलन कामकाजी माध्यम के असमान परिधीय प्रवाह के साथ-साथ गाइड वेन ब्लेड द्वारा प्रवाह में पेश की गई गड़बड़ी के कारण उत्पन्न होते हैं। डिज़ाइनर का कार्य ब्लेड के कंपन की प्राकृतिक आवृत्ति की गणना करना और एक ऐसे डिज़ाइन का चयन करना है जो अनुनाद की संभावना को समाप्त कर देता है।

गैस टरबाइन या कंप्रेसर का ब्लेड वैरिएबल क्रॉस-सेक्शन की एक रॉड है, जो एक सिरे पर सील होती है। ब्लेड की धुरी आमतौर पर थोड़ा घुमावदार स्थानिक वक्र होती है, लेकिन दोलन आवृत्ति की गणना करते समय, यह पर्याप्त सटीकता के साथ माना जा सकता है कि ब्लेड की धुरी रोटर के घूर्णन की धुरी के लिए सीधी और लंबवत है।

ब्लेड की प्राकृतिक कंपन आवृत्ति की गणना करने में कठिनाइयाँ केन्द्रापसारक बलों के प्रभाव को ध्यान में रखने की आवश्यकता से जुड़ी हैं और इस तथ्य के साथ कि ब्लेड एक प्राकृतिक रूप से मुड़ी हुई छड़ है, जिसके विभिन्न क्रॉस सेक्शन की मुख्य कुल्हाड़ियाँ समानांतर नहीं हैं एक दूसरे।

मुड़ा हुआ ब्लेड कंपन के दौरान तिरछा झुकने का अनुभव करता है। आइए इस मामले में झुकने वाले क्षणों और वक्रता के बीच संबंध स्थापित करें। रोटेशन की धुरी से कुछ दूरी पर स्थित ब्लेड का क्रॉस सेक्शन, क्रमशः रोटेशन की धुरी के समानांतर और सर्कल के स्पर्शरेखा (छवि 84, ए) को निर्देशित अक्षों के लिए जिम्मेदार ठहराया जाएगा।

अनुभाग के मुख्य अक्ष और अक्षों के साथ एक निश्चित कोण बनाते हैं। क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र, इसकी जड़ता के क्षण और कोण ब्लेड के मूल अनुभाग से दिए गए अनुभाग की त्रिज्या या दूरी के कार्य हैं। हम ब्लेड के अंदर लागू झुकने वाले क्षणों की सकारात्मक दिशाओं को सही पेंच नियम की दिशाओं से जोड़ते हैं।

अक्षों के सापेक्ष झुकने वाले क्षण संबंधों से संबंधित हैं:

(363)

जहां चिह्न "" का अर्थ चर का वर्तमान मान है, और इसकी अनुपस्थिति का अर्थ संबंधित आयाम मान है।

अनुभाग के मुख्य अक्षों से संबंधित वक्रताएं इन अक्षों के सापेक्ष झुकने वाले क्षणों के संदर्भ में सूत्रों द्वारा व्यक्त की जाती हैं:

(364)

और अक्षों से संबंधित वक्रताएं और -

(365)

(363) को (364) में और फिर (365) में प्रतिस्थापित करने के बाद, हमें मिलता है:

(366)

इन वक्रता समानताओं में, हम उन्हें अनुमानित अभिव्यक्तियों से बदल सकते हैं:

(367)

अक्षीय और परिधीय दिशाओं में ब्लेड के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का विस्थापन कहां है।

गति के समीकरणों की रचना के लिए डी'अलेम्बर्ट के सिद्धांत के आधार पर, हम घूर्णन अक्ष के लंबवत समतल में ब्लेड तत्व के गतिशील संतुलन पर विचार करते हैं। तत्व के सिरों पर, आंतरिक बल उत्पन्न होते हैं - अनुदैर्ध्य, अनुप्रस्थ और झुकने वाले क्षण (छवि 84, बी)। इसके अलावा, तत्व पर एक केन्द्रापसारक बल लगाया जाता है, जिसमें ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज प्रक्षेपण होते हैं (चित्र 84, सी), साथ ही सापेक्ष गति में एक जड़ता बल के बराबर होता है।

ऊर्ध्वाधर पर बलों को प्रक्षेपित करने पर, हमें प्राप्त होता है:

क्षैतिज पर प्रक्षेपणों का योग समीकरण देता है:

(369)

और तीसरा समीकरण, क्षणों का योग, देता है:

समीकरण (368) आपको अनुभाग में अनुदैर्ध्य बल की गणना करने की अनुमति देता है:

(371)

समतल में किसी तत्व की गति के समीकरण (चित्र 85, ए) का रूप है:

ब्लेड के मुक्त कंपन के अनुरूप विस्थापन और बल कारकों की अभिव्यक्तियाँ इस प्रकार प्रस्तुत की जा सकती हैं:

तब हमें गतिशील संतुलन समीकरणों से युक्त साधारण अंतर समीकरणों की एक प्रणाली प्राप्त होती है:

(372)

और लोच समीकरण:

परिणामी समीकरण मैट्रिक्स रूप में लिखे जा सकते हैं:

आठ तत्वों का एक स्तंभ मैट्रिक्स कहां है:

आकार के चर गुणांकों का एक मैट्रिक्स, जिसके गैर-शून्य तत्व हैं:

समीकरण (373) से प्राकृतिक आवृत्तियों को निर्धारित करने के लिए, प्रारंभिक पैरामीटर विधि का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रयोजन के लिए, समीकरण (373) के चार रैखिक रूप से स्वतंत्र समाधान बनाए गए हैं जो अनुभाग में सीमा शर्तों को पूरा करते हैं। उदाहरण के लिए, एक सीलबंद अनुभाग के लिए ऐसे निर्णयों का महत्व हो सकता है।

कार्य का लक्ष्य:कार्यस्थलों के कंपन अलगाव का आकलन, कंपन आइसोलेटर्स के लोचदार तत्वों के चयन और गणना के लिए तरीकों का विकास।

1. बुनियादी सैद्धांतिक जानकारी

कंपन को एक बिंदु या यांत्रिक प्रणाली की गति के रूप में समझा जाता है, जिसमें समय के साथ कम से कम एक समन्वय के मान बारी-बारी से बढ़ते और घटते हैं। मानव शरीर पर प्रभाव के संबंध में, हम कह सकते हैं कि कंपन यांत्रिक कंपन है जिसे किसी व्यक्ति द्वारा झटके के रूप में माना जाता है। कुछ विशेषताओं को इंगित करना संभव है जो यांत्रिक कंपन के वर्ग में कंपन को अलग करते हैं: अपेक्षाकृत छोटे कंपन आयाम; उनकी अपेक्षाकृत उच्च आवृत्ति; कंपन का एक विस्तृत, अराजक स्पेक्ट्रम।

कार्यस्थल के कंपन को कम करने के सबसे आम तरीकों में से एक कंपन अलगाव है। सुरक्षा की इस पद्धति में उनके बीच रखे उपकरणों का उपयोग करके उत्तेजना स्रोत से संरक्षित वस्तु तक कंपन के संचरण को कम करना शामिल है। कंपन अलगाव को ऑसिलेटरी सिस्टम में एक अतिरिक्त लोचदार कनेक्शन पेश करके किया जाता है, जो मशीन से कंपन के संचरण को रोकता है - कंपन का स्रोत आधार या आसन्न संरचनात्मक तत्वों तक। इस इलास्टिक कनेक्शन का उपयोग आधार से किसी व्यक्ति या संरक्षित इकाई तक कंपन के संचरण को कम करने के लिए भी किया जा सकता है।

इस प्रकार, कंपन स्रोत और संरक्षित वस्तु के बीच लोचदार तत्वों - कंपन आइसोलेटर्स को स्थापित करके कंपन अलगाव प्राप्त किया जाता है।

कंपन अलगाव की प्रभावशीलता संचरण गुणांक द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसका विस्थापन आयाम के अनुपात का भौतिक अर्थ है -
(
), कंपन वेग (
) या कंपन त्वरण (
) संरक्षित वस्तु के आयाम (
), कंपन वेग ( ) या त्वरण (
) उत्तेजना स्रोत, अर्थात्।

.

उन प्रणालियों में जहां घर्षण की उपेक्षा की जा सकती है, ट्रांसमिशन गुणांक की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है

,

कहाँ और - सिस्टम के मजबूर और प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति, क्रमशः,
.

इस सूत्र से यह स्पष्ट है कि ड्राइविंग बल की आवृत्ति की तुलना में प्राकृतिक आवृत्ति जितनी कम होगी, कंपन अलगाव की प्रभावशीलता उतनी ही अधिक होगी। पर
प्रेरक बल एक स्थैतिक बल के रूप में कार्य करता है और पूरी तरह से आधार पर स्थानांतरित हो जाता है। पर
प्रतिध्वनि उत्पन्न होती है, साथ ही कंपन के स्तर में तेज वृद्धि होती है। पर
अनुनाद मोड लागू नहीं किया गया है, मूल्य एकता के बराबर है, और आगे बढ़ने पर यह एकता से कम हो जाता है, क्योंकि सिस्टम बढ़ते जड़त्व प्रतिरोध के साथ प्रेरक शक्ति प्रदान करता है। परिणामस्वरूप, कंपन अलगाव के माध्यम से कंपन का संचरण कम हो जाता है।

आमतौर पर, कंपन अलगाव की प्रभावशीलता निम्न द्वारा निर्धारित की जाती है:

,

यदि कंपन उत्तेजना का एक स्रोत है तो मजबूर कंपन आवृत्ति की गणना करना आसान है। तो एक इलेक्ट्रिक मोटर के लिए, मजबूर दोलनों की आवृत्ति , हर्ट्ज़, के बराबर होगा

,

कहाँ - इलेक्ट्रिक मोटर शाफ्ट के क्रांतियों की संख्या, आरपीएम।

दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति को ध्यान में रखते हुए अभिव्यक्ति
, प्रपत्र में दर्शाया जा सकता है

कहाँ
- अपने स्वयं के द्रव्यमान के दबाव में कंपन आइसोलेटर्स पर सिस्टम का स्थैतिक विरूपण (निपटान),
.

स्थैतिक विरूपण जितना अधिक होगा, प्राकृतिक आवृत्ति उतनी ही कम होगी और कंपन अलगाव उतना ही अधिक प्रभावी होगा। हालाँकि, यह परिस्थिति आर्थिक और, कुछ मामलों में, तकनीकी आवश्यकताओं का खंडन करती है, क्योंकि यह बड़े आयामों के साथ कंपन आइसोलेटर्स के जटिल और महंगे डिज़ाइन की ओर ले जाती है, और ऐसे कंपन आइसोलेटर्स पर सिस्टम अक्सर स्वतंत्रता की व्यक्तिगत डिग्री में बहुत अधिक गतिशीलता प्राप्त करता है। इसलिए, कुछ मामलों में स्वच्छ, तकनीकी और आर्थिक आवश्यकताओं के बीच उचित समझौता करना आवश्यक है। इस प्रकार, कंपन आवृत्ति जितनी अधिक होगी, कंपन अलगाव को लागू करना उतना ही आसान होगा। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि उत्तेजना आवृत्ति और प्रणाली की प्राकृतिक आवृत्ति के बीच एक इष्टतम संबंध है।

उपरोक्त के आधार पर, हम कह सकते हैं कि कंपन अलगाव की प्रभावशीलता उत्तेजना आवृत्ति और सिस्टम की कंपन की प्राकृतिक आवृत्ति के अनुपात पर निर्भर करती है। उनके बीच इष्टतम अनुपात
, जो मेल खाता है
.

स्टील स्प्रिंग्स, रबर, प्लास्टिक और अन्य सामग्रियों से बने बफ़र्स का उपयोग कंपन आइसोलेटर्स के डिजाइन में लोचदार तत्वों के रूप में किया जाता है। संयुक्त, रबर-धातु, स्प्रिंग-प्लास्टिक, रबर-प्लास्टिक और अन्य संरचनाओं का भी उपयोग किया जाता है।

व्यावहारिक कार्य में, छात्रों को कार्यस्थलों पर कंपन मापदंडों के अनुमेय मूल्यों (GOST 12.1.012-92। SSBT। कंपन सुरक्षा। सामान्य) के आधार पर, स्प्रिंग्स और रबर गास्केट का उपयोग करके तकनीकी उपकरण ऑपरेटर के कार्यस्थल के कंपन अलगाव की गणना करने के लिए कहा जाता है। आवश्यकताएं।)।

कार्य का लक्ष्य

औद्योगिक कंपन की विशेषताओं का अध्ययन करना, प्रयोगात्मक रूप से कंपन मापदंडों और कंपन अलगाव की प्रभावशीलता को निर्धारित करना।

1) औद्योगिक कंपन की विशेषताओं और मानव शरीर पर उनके प्रभाव, कंपन से निपटने के तरीकों और उनके विनियमन से खुद को परिचित करें।

2) कंपन मापने वाले उपकरण VIP-2M और प्रयोगशाला सेटअप का अध्ययन करें।

3) स्थापना से कंपन पैरामीटर और कंपन अलगाव की प्रभावशीलता निर्धारित करें। प्राप्त आंकड़ों की तुलना तालिका 7.1 में दिए गए मानकों से करें।

शब्द और परिभाषाएं

कंपन- संतुलन बिंदु से गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का आवधिक विस्थापन।

कंपन आयाम- एक सेकंड (मिमी) में संतुलन स्थिति से गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का सबसे बड़ा विस्थापन।

कंपन आवृत्ति– प्रति सेकंड (हर्ट्ज) दोलन चक्र (अवधि) की पूर्ण पुनरावृत्ति की संख्या।

विक्षुब्ध करने वाली शक्ति- आवधिक बाहरी बल के भागों या मशीन घटकों पर प्रभाव।

कंपन अलगाव- कंपन से निपटने की एक विधि, जिसमें कंपन इकाई को लोचदार कंपन आइसोलेटर्स (शॉक अवशोषक) पर स्थापित किया जाता है।

कंपन अवमंदन- कंपन-अवशोषित (डैम्पिंग) सामग्री (रबर, विशेष मैस्टिक, एस्बेस्टस, बिटुमेन, "एगेट" प्रकार के प्लास्टिक, वीडी-17-63 प्रकार के मैस्टिक, आदि) के साथ कंपन सतहों और उपकरणों की कोटिंग।

कंपन अवमंदन- कंपन-डैम्पिंग बेस (छत पर जमीन में एक विशेष नींव पर) पर इकाइयों की स्थापना।

कंपन वेग- उपकरण की तकनीकी स्थिति को दर्शाने वाला कंपन संकेतक (मिमी/सेकेंड)।

कंपन दर स्तर- मानव शरीर (डीबी) पर कंपन के शारीरिक प्रभाव को दर्शाने वाला एक संकेतक।

सामान्य जानकारी

कंपन संतुलन स्थिति के सापेक्ष लोचदार निकायों या यांत्रिक प्रणालियों के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के आवधिक विस्थापन (दोलन) को संदर्भित करता है।

दोलन गति की विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि विस्थापन, वेग और त्वरण के मान एक निश्चित सीमित अंतराल में लगातार बदलते रहते हैं, इसलिए कंपन को एक निश्चित अवधि में किसी एक पैरामीटर के मूल-माध्य-वर्ग मान द्वारा चित्रित किया जा सकता है। समय की।

साइनसोइडल नियम के अनुसार होने वाले कंपन के मुख्य पैरामीटर हैं:

विस्थापन आयाम ए, मिमी (संतुलन स्थिति से बिंदु के सबसे बड़े विचलन का परिमाण);

दोलन आवृत्ति एफ, हर्ट्ज;

बिंदु V, मिमी/सेकेंड की दोलन गति की अधिकतम गति (कंपन वेग);

दोलन बिंदु a, mm/s 2 का अधिकतम त्वरण।

विस्थापन आयाम का उपयोग इकाइयों और नींव के कंपन को सीमित करने के लिए एक मानदंड के रूप में किया जाता है; सतह के दोलन वेग का आयाम उत्पन्न शोर के स्तर को दर्शाता है;

त्वरण आयाम कार्यशील गतिशील बलों को निर्धारित करता है।

ऐसे मामलों में जहां दोलन साइनसॉइडल के करीब हैं, यह विस्थापन आयाम "ए" और दोलन आवृत्ति "एफ" निर्धारित करने के लिए पर्याप्त है।

कंपन वेग सूत्रों द्वारा निर्धारित किया जाता है:

कंपन का आकलन उसके स्तर से भी किया जाता है , लघुगणकीय पैमाने पर मापा जाता है। दोलनशील कंपन गति का स्तर अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है:

कहाँ वी- एक बिंदु पर कंपन वेग (एल) का वास्तविक, मापा गया मान

माप, मिमी/एस;

वि 0- कंपन वेग का दहलीज मूल्य (अंतर्राष्ट्रीय समझौते के अनुसार अपनाया गया), वी 0 = 5 10 -5 मिमी/सेकेंड।

मानव शरीर पर प्रभाव की प्रकृति के आधार पर, कंपन को सामान्य और स्थानीय में विभाजित किया गया है। सामान्य कंपन पूरे मानव शरीर में संचारित होता है, और स्थानीय कंपन कार्यकर्ता के हाथों में संचारित होता है। सामान्य एवं स्थानीय कंपनों का संयुक्त प्रभाव संभव है। तकनीकी उपकरणों (मशीनों, मशीन टूल्स, आदि) के संचालन के कारण होने वाले सामान्य कंपन का प्रभाव, फर्श, प्लेटफॉर्म, सीट जिस पर कार्यकर्ता स्थित है, के कंपन के कारण पूरे शरीर तक फैलता है।

स्थानीय कंपन का प्रभाव शरीर के अलग-अलग हिस्सों तक फैलता है जो कंपन के स्रोतों के सीधे संपर्क में होते हैं (जब हाथ से चलने वाली मशीनों के साथ काम करते हैं: ड्रिलिंग, रिवेटिंग, ग्राइंडिंग, जैकहैमर, जब भागों के कंपन के संपर्क में होते हैं, आदि)। सामान्य कंपन के संपर्क में आने के खतरों को इस प्रकार समझाया गया है।

मानव शरीर के आंतरिक अंगों और अलग-अलग हिस्सों (हृदय, पेट, सिर, आदि) को विभिन्न संकेंद्रित द्रव्यमान वाले और लोचदार तत्वों द्वारा परस्पर जुड़े हुए दोलन प्रणाली के रूप में माना जा सकता है। अधिकांश आंतरिक अंगों की प्राकृतिक कंपन आवृत्ति 5-7 हर्ट्ज की सीमा में होती है। समान आवृत्तियों के साथ बाहरी कंपन के मानव शरीर पर प्रभाव से आंतरिक अंगों में गुंजयमान कंपन हो सकता है, जिससे उनके विस्थापन और यांत्रिक क्षति का खतरा होता है।

कंपन के लंबे समय तक और तीव्र संपर्क में रहने से एक गंभीर और इलाज करने में मुश्किल बीमारी हो सकती है - कंपन रोग। सामान्य कंपन का प्रभाव सिरदर्द, नींद में खलल, बढ़ी हुई थकान और संभावित चक्कर के रूप में प्रकट होता है। स्थानीय कंपन के संपर्क में आने पर कंपन रोग के लक्षण हाथों और उंगलियों में दर्द और कमजोरी, सुन्नता की भावना और हाथ की थकान में वृद्धि है। परिधीय तंत्रिका तंत्र की ओर से दर्द, तापमान और कंपन संवेदनशीलता का उल्लंघन होता है।

सामान्य कंपन के सामान्यीकृत पैरामीटर कंपन वेग के मूल-माध्य-वर्ग मान और 2 हर्ट्ज के ज्यामितीय माध्य मूल्यों के साथ ऑक्टेव आवृत्ति बैंड में उनके स्तर हैं; 4 हर्ट्ज; 8 हर्ट्ज; 16 हर्ट्ज़; 31.5 हर्ट्ज़ और 63 हर्ट्ज़।

तालिका 7.1.

औद्योगिक परिस्थितियों में मनुष्यों को प्रभावित करने वाले सामान्य कंपन के लिए स्वच्छ मानक

कंपन से निपटने के तरीके:

इसकी घटना के स्रोत पर कंपन का उन्मूलन (कमी);

कंपन अवमंदन (कंपन अवमंदन);

कंपन अलगाव.

संरचनात्मक और तकनीकी तरीकों का उपयोग करके मशीनों और तंत्रों में कंपन के कारणों को खत्म करना सबसे कट्टरपंथी उपाय है (घूर्णन द्रव्यमान का स्थिर और गतिशील संतुलन, बैकलैश को खत्म करना, मशीनों में अंतराल, क्रैंक तंत्र को कैम के साथ बदलना, सादे बीयरिंग के साथ रोलिंग बीयरिंग आदि)। ).

जब भिगोना कम हो जाता हैमशीन के पुर्जों के कंपन का आयाम उन्हें उच्च आंतरिक घर्षण वाली सामग्रियों से बनाकर या उच्च आंतरिक घर्षण या चिपचिपाहट (प्लास्टिक, नायलॉन, टेक्स्टोलाइट, डेल्टा लकड़ी, रबर, लोचदार-चिपचिपा मैस्टिक्स) वाली सामग्रियों से कंपन सतहों पर कोटिंग्स का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। .

कंपन अवमंदन में दोलन प्रणालियों के जड़त्वीय और लोचदार प्रतिरोध को बढ़ाना या तंत्र में विशेष उपकरणों को शामिल करना शामिल है - गतिशील डैम्पर्स।

सबसे आम कंपन सुरक्षा उपाय कंपन अलगाव है।नींव और फर्श से कंपन गड़बड़ी का स्रोत।

इस विधि के साथ, मशीन और संरचना के बीच कंपन आइसोलेटर्स (शॉक अवशोषक) स्थापित करके मशीन से सहायक संरचनाओं तक प्रेषित कंपन को कम किया जाता है।

स्टील स्प्रिंग्स, लीफ स्प्रिंग्स, रबर गास्केट, रबर-मेटल पार्ट्स आदि के रूप में लोचदार तत्वों का उपयोग शॉक अवशोषक के रूप में किया जाता है।

16 हर्ट्ज या अधिक की ध्वनि आवृत्ति कंपन को अलग करते समय, धातु स्प्रिंग्स का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है जो कम आवृत्ति कंपन को अलग करने में अच्छे होते हैं। उच्च-आवृत्ति कंपन स्प्रिंग के कॉइल के साथ धातु के माध्यम से अच्छी तरह से फैलता है।

उच्च-आवृत्ति कंपन को कम करने के लिए रबर शॉक अवशोषक का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

कंपन अलगाव उपायों को विकसित करते समय, यह सुनिश्चित किया जाता है कि लोचदार पैड से गुजरने वाले कंपन का आयाम जितना संभव हो उतना छोटा हो।

मशीनों के लिए शॉक अवशोषक की व्यवस्था इस तरह से की जाती है कि शॉक अवशोषक के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र द्रव्यमान की कठोरता के केंद्र के साथ एक ही ऊर्ध्वाधर पर होता है, जिस पर मशीन एक विशेष आधार पर लगी होती है।

ठोस रबर गैसकेट में थोड़ा स्थैतिक विक्षेप होता है और एक कठोर शरीर की तरह, सभी कंपनों को आधार पर स्थानांतरित करता है। शॉक अवशोषण के लिए, रबर गास्केट का आकार ऐसा होना चाहिए जो सामग्री को इकाई के वजन के तहत पक्षों तक स्वतंत्र रूप से खींचने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, रिब्ड या छिद्रित।

कठोरता सी और द्रव्यमान एम के साथ कंपन आइसोलेटर्स पर स्थापित उपकरणों के कंपन अलगाव की गुणवत्ता निर्धारित करने वाला मुख्य संकेतक गियरबॉक्स का ट्रांसमिशन गुणांक या कंपन अलगाव गुणांक है। यह दर्शाता है कि उपकरण से कार्यरत कुल बल F के गतिशील बल F का कितना अनुपात कंपन आइसोलेटर्स और फाउंडेशन में स्थानांतरित किया जाता है:

कहाँ एफ- अशांतकारी बल की आवृत्ति;

च 0- उपकरण के प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति;

कहाँ जी-गुरुत्वाकर्षण त्वरण, 9.81 मी/से 2;

एक्स सेंट- मशीन के स्वयं के वजन के प्रभाव में कंपन आइसोलेटर का स्थिर निपटान, मी:

जहाँ G इकाई का गुरुत्वाकर्षण बल है, N;

सी - शॉक अवशोषक कठोरता, एन/एम।

उदाहरण के लिए, रबर शॉक-अवशोषित पैड का स्थिर निपटान इसकी मोटाई के 10% के बराबर लिया जा सकता है।

संचरण गुणांक विक्षुब्ध बल की आवृत्ति पर निर्भर करता है।

शॉक अवशोषक गड़बड़ी की आवृत्ति पर प्रभाव डालना शुरू कर देते हैं

एफ > एफ 0 . जब कंपन आइसोलेटर कंपन को पूरी तरह से नींव में स्थानांतरित कर देते हैं (KP = 1) या इसे बढ़ा भी देते हैं (KP > 1)।

एफ/एफ 0 अनुपात जितना अधिक होगा, कंपन अलगाव प्रभाव उतना ही अधिक होगा, परेशान बल की ज्ञात आवृत्ति पर इकाई कंपन से नींव के बेहतर कंपन अलगाव के लिए, कंपन पर इकाई की प्राकृतिक आवृत्ति को कम करना आवश्यक है। बड़े एफ/एफ 0 अनुपात प्राप्त करने के लिए आइसोलेटर्स, जो या तो इकाई एम के द्रव्यमान को बढ़ाकर या कंपन अलगाव सी की कठोरता को कम करके प्राप्त किया जाता है। अच्छा कंपन अलगाव तब प्राप्त होता है जब एफ/एफ 0 =3 4 , जो मेल खाता है केपी=1/3 – 1/15 .

नींव में कंपन संचरण का कमजोर होना, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, डेसीबल (डीबी) में कंपन अलगाव एल के मूल्य की विशेषता है। किसी दी गई आवृत्ति पर कंपन अलगाव की मात्रा सूत्रों द्वारा निर्धारित की जाती है:

कहाँ एल वी 1; यू 1- इकाई और नींव के बीच कंपन आइसोलेटर्स की अनुपस्थिति में इकाई या नींव का कंपन स्तर और कंपन वेग;

एल वी 2; उ 2- इकाई और नींव के बीच कंपन आइसोलेटर्स की उपस्थिति में नींव का कंपन स्तर और कंपन वेग;

वी 0 = 5 10 -5 मिमी/सेकेंड (स्थिरांक)।

,

कहाँ एफ- विक्षुब्ध बल की आवृत्ति, हर्ट्ज;

च 0- प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति, हर्ट्ज।

कार्य - आदेश

अध्ययन का उद्देश्य सामान्य कंपन के मापदंडों को निर्धारित करना है।

सामान्य कंपन को एक स्टैंड पर निर्धारित किया जाता है जिसमें प्लेटफ़ॉर्म पर मजबूती से लगाई गई एक इलेक्ट्रिक मोटर शामिल होती है। प्लेटफ़ॉर्म को कंपन आइसोलेटर्स का उपयोग करके नींव पर स्थापित किया गया है। क्लैंपिंग स्क्रू आपको प्लेटफ़ॉर्म और नींव को मजबूती से जोड़ने की अनुमति देता है। इस मामले में, वे एक इकाई के रूप में कंपन करेंगे (कंपन अलगाव को बाहर रखा गया है)। कंपन को पोर्टेबल कंपन मापने वाले उपकरण का उपयोग करके मापा जाता है।

माप करने के लिए आपको चाहिए:

1. डिवाइस की संरचना का अध्ययन करें.

2. नींव पर नियंत्रण बिंदु चिह्नित करें।

3. प्रत्येक निर्दिष्ट बिंदु पर, कंपन रेंज K को तीन प्रतियों में मापें, रेंज के अंकगणितीय माध्य मान की गणना करें, और इसे तालिका 7.2 में दर्ज करें।

4. दो ऑपरेटिंग मोड के लिए सामान्य कंपन का माप लें: "कंपन अलगाव चालू है" (क्लैम्पिंग स्क्रू को छोड़ दें) और "कंपन अलगाव बंद है" (प्लेटफ़ॉर्म को नींव पर एक स्क्रू के साथ सुरक्षित किया गया है)।

5. उपरोक्त सूत्रों का उपयोग करके, विक्षुब्ध बल की आवृत्ति, कंपन वेग और कंपन वेग स्तर की गणना करें।

6. कंपन वेग मापदंडों के प्राप्त मूल्यों की तुलना अधिकतम अनुमेय मूल्यों से करें और प्रतिष्ठानों के विभिन्न ऑपरेटिंग मोड में मानव शरीर पर कंपन के प्रभाव का आकलन करें।

7. प्रयोगात्मक रूप से और गणना द्वारा कंपन अलगाव की प्रभावशीलता निर्धारित करें।

तालिका 7.2.

प्रयोगशाला रिपोर्ट प्रोटोकॉल संख्या 7

कार्य एक छात्र ________________________________ द्वारा पूरा किया गया

पूरा नाम। सिफ़र

शिक्षक द्वारा नौकरी स्वीकार कर ली गई ______________________________________

प्रयोगशाला कार्य संख्या 7 के लिए उत्पादन की स्थिति

प्रोडक्शन रूम की छत पर पंखा लगाने की जरूरत थी. पंखे की शाफ्ट गति n=1450 आरपीएम। पंखा गतिशील रूप से संतुलित है। इस स्थिति में किस प्रकार के कंपन आइसोलेटर्स का उपयोग करने की सलाह दी जाती है:

1. स्प्रिंग वाइब्रेशन आइसोलेटर्स।

2. रबर कंपन आइसोलेटर्स, काटने का निशानवाला और अलग-अलग वर्गों में विभाजित।

3. 500 मिमी मोटी रबर की ठोस शीट से बना कंपन आइसोलेटर।

स्व-परीक्षण प्रश्न:

1. कौन से पैरामीटर कंपन की विशेषता दर्शाते हैं?

2. कौन सा कंपन संकेतक उपकरण की तकनीकी स्थिति को दर्शाता है?

3. कंपन वेग स्तर का गणितीय सार क्या है?

4. कंपन वेग किन इकाइयों में मापा जाता है?

5. कौन से कंपन पैरामीटर सामान्यीकृत हैं?

6. उपकरण कंपन को कम करने के लिए किन तरीकों और साधनों का उपयोग किया जाता है?

7. कंपन संरक्षण द्वारा कौन सा कंपन संकेतक कम किया जाता है?

8. कार्यस्थल में कंपन विनियमन का सार क्या है?

साहित्य:

1. एसएन 2.2.4/2.1.8566-96 "औद्योगिक कंपन, आवासीय और सार्वजनिक भवनों में कंपन।"

2. SanPiN 2.2.2.540-96 "हाथ के औजारों और काम के संगठन के लिए स्वच्छ आवश्यकताएँ।"

3. GOST 12.1.012-90 SSBT “कंपन सुरक्षा। सामान्य आवश्यकताएँ"।

4. जीवन सुरक्षा. एड द्वारा पाठ्यपुस्तक। एस.वी. - एम.: हायर स्कूल, 2006।

5. कलिनिना वी.एम. सार्वजनिक खानपान में तकनीकी उपकरण और श्रम सुरक्षा। पाठ्यपुस्तक। - एम.: अकादमी, 2004।

प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 6

कंपन अलगाव. कंपन अलगाव कंपन के स्रोत से इस वस्तु तक कंपन के संचरण को कम करके संरक्षित वस्तु के कंपन के स्तर में कमी है। कंपन अलगाव को ऑसिलेटरी सिस्टम में एक अतिरिक्त लोचदार कनेक्शन पेश करके किया जाता है, जो मशीन से कंपन के संचरण को रोकता है - कंपन का स्रोत - आधार या आसन्न संरचनात्मक तत्वों तक; इस इलास्टिक कनेक्शन का उपयोग आधार से किसी व्यक्ति या संरक्षित इकाई तक कंपन के संचरण को कम करने के लिए भी किया जा सकता है।

कंपन-पृथक प्रणाली का एक उदाहरण चित्र में दिखाया गया है। 35. मशीन द्वारा निर्मित परिवर्तनीय विक्षुब्ध बल का आयाम Fmmash होता है। जिस आधार से मशीन को कंपन अलगाव द्वारा अलग किया जाता है वह एक चर बल Fmosn के अधीन होता है।

चावल। 35. स्वतंत्रता की छह डिग्री वाली प्रणाली

कंपन अलगाव की प्रभावशीलता का आकलन संचरण गुणांक द्वारा किया जाता है, जिसमें एक लोचदार कनेक्शन की उपस्थिति में आधार पर कार्य करने वाले बल के अनुपात का एक कठोर कनेक्शन की उपस्थिति में कार्य करने वाले बल के अनुपात का भौतिक अर्थ होता है, और इसके द्वारा निर्धारित किया जाता है। सूत्र

KP=Fmosn/Fmmash

यह अनुपात जितना छोटा होगा, कंपन इन्सुलेशन उतना ही अधिक होगा। KP = 1/8÷1/15 के साथ अच्छा कंपन अलगाव प्राप्त होता है। ट्रांसमिशन गुणांक की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है

केपी=1/((एफ/एफ0)2-1)

जहाँ f उत्तेजक बल की आवृत्ति है; f0 कंपन आइसोलेटर्स का उपयोग करने वाले सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्ति है।

सूत्र (8) से यह स्पष्ट है कि रोमांचक आवृत्ति की तुलना में प्राकृतिक आवृत्ति जितनी कम होगी, कंपन अलगाव की दक्षता उतनी ही अधिक होगी। इसके अलावा, एफ पर< f0 возмущающая сила действует как статическая и целиком передается основанию. При f = f0 наступает резонанс, сопровождающийся резким возрастанием уровня вибраций. При f≥√2f0 режим резонанса не реализуется, величина КП проходит через значение 1 и при дальнейшем уменьшении f0 величина коэффициента передачи становится меньше 1, система оказывает возмущающей силе все большее инерционное сопротивление. Вследствие этого передача вибраций через виброизоляцию уменьшается.

उदाहरण के लिए, शक्तिशाली डीजल इंजनों के सेवा क्षेत्र में सामान्य कंपन को 100 गुना (केपी = 0.01) तक कम करने के लिए, कंपन अलगाव पर स्थापित कंप्रेसर की प्राकृतिक आवृत्ति परेशान बल कंप्रेसर में अभिनय आवृत्ति से 10 गुना कम होनी चाहिए . यदि डीजल इंजन की गति n = 300 rpm है, तो इसके प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति (Hz) होनी चाहिए

f0 = f/10 = n/(60*10) = 0.5.

आमतौर पर, कंपन अलगाव की प्रभावशीलता का आकलन डेसिबल में किया जाता है:

ΔL = 20lgl1/KP.

हर्ट्ज़ में प्राकृतिक आवृत्ति की अभिव्यक्ति को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

जहाँ g गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है; क्यू कंपन आइसोलेटर्स की कठोरता है (प्रति इकाई लंबाई उन्हें विकृत करने के लिए आवश्यक बल); पी कंपन आइसोलेटर्स पर टिकी इकाई का द्रव्यमान है; एचएसटी - अपने स्वयं के द्रव्यमान के दबाव में कंपन आइसोलेटर्स पर सिस्टम का स्थिर निपटान। स्थैतिक निपटान जितना अधिक होगा, प्राकृतिक आवृत्ति उतनी ही कम होगी और कंपन अलगाव उतना ही अधिक प्रभावी होगा। हालाँकि, यह परिस्थिति आर्थिक और, कुछ मामलों में, तकनीकी आवश्यकताओं का खंडन करती है, क्योंकि यह बड़े आयामों के साथ कंपन आइसोलेटर्स के जटिल और महंगे डिज़ाइन की ओर ले जाती है, और ऐसे कंपन आइसोलेटर्स पर सिस्टम अक्सर स्वतंत्रता की अन्य डिग्री में बहुत अधिक गतिशीलता प्राप्त करता है। इसलिए, इस मामले में, कई अन्य मामलों की तरह, स्वच्छ, तकनीकी और आर्थिक आवश्यकताओं के बीच उचित समझौता करना आवश्यक है। इस प्रकार, कंपन आवृत्ति जितनी अधिक होगी, कंपन अलगाव को लागू करना उतना ही आसान होगा। इससे यह भी पता चलता है कि सिस्टम की मजबूर और प्राकृतिक आवृत्तियों के बीच एक इष्टतम संबंध है। यह a = f/f0 = 3÷4 है, जो KP = 1/8÷1/15 से मेल खाता है

कंपन आइसोलेटर्स के अलावा, कंपन सुरक्षा का एक उदाहरण वायु नलिकाओं के संचार में लचीले आवेषण की स्थापना है और उन स्थानों पर जहां वे भवन संरचनाओं से गुजरते हैं, वायु नलिकाओं के बन्धन बिंदुओं में लोचदार गैसकेट की स्थापना, छत को अलग करना और एक लचीले कनेक्शन द्वारा इमारत की लोड-असर संरचनाएं, तथाकथित "फ्लोटिंग फर्श" की स्थापना (फर्श को लोचदार गैसकेट के साथ कवर करने से अलग किया जाता है)। सभी मामलों में, एक अतिरिक्त लोचदार कनेक्शन की शुरूआत से स्रोत से आसन्न संरचनात्मक तत्वों (या जमीन) तक कंपन का संचरण कम हो जाता है। कंपन सुरक्षा के समान सिद्धांत का उपयोग हाथ से पकड़े जाने वाले बिजली उपकरणों के डिजाइन में किया जाता है।

उद्योग कंपन-रोधी हैंडल वाले कई प्रकार के हाथ से पकड़े जाने वाले बिजली उपकरण तैयार करता है। इस प्रकार, झूलते कंपन-डैम्पिंग हैंडल के साथ हैमर ड्रिल का उत्पादन किया जाता है। इसके संचालन का सिद्धांत यह है कि यह एक लोचदार कनेक्शन के माध्यम से उपकरण निकाय से जुड़ा हुआ है - टिका हुआ तत्वों की एक प्रणाली। हैमर ड्रिल की बॉडी के साथ इस प्रणाली का संपर्क लोचदार रबर के छल्ले के माध्यम से किया जाता है। कंपन अलगाव (मल्टी-लिंक कनेक्शन) के लिए इस डिज़ाइन समाधान ने वर्तमान स्वच्छता मानकों की आवश्यकताओं के अनुसार हैंडल पर कंपन के स्तर में कमी सुनिश्चित की।