應(yīng)用與試驗(yàn)離心機(jī)（分離機(jī)）的隔振系統(tǒng)，賈海英（廣州廣重分離機(jī)械有限公司，廣東廣州510252）應(yīng)用效果。
5：A離心機(jī)（分離機(jī)）是一種高速回轉(zhuǎn)的機(jī)器，其轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼姅?shù)百轉(zhuǎn)到數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)動(dòng)中回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的不平衡，以及離心機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中還要加進(jìn)物料，物料的分布均程度等原因，都將引起離心機(jī)的振動(dòng)。
另外，有時(shí)由于工藝的需要，要求將離心機(jī)安裝在高層樓板上，對(duì)振動(dòng)的要求也就更為苛刻。為了延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，保證操作人員的人身安全，就要采取適當(dāng)?shù)母粽翊胧�，因此離心機(jī)（分離機(jī)）的隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
1、隔振原理隔振，就是將振動(dòng)源與地基等的剛性連接改成為彈性連接，以隔絕或減弱振動(dòng)能量的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)減小振動(dòng)或減低噪音的目的。隔振裝置一般是在基座下面放上隔振器，用以隔離激振源與地基等周圍物體，使機(jī)器的振動(dòng)不致傳向周圍。衡量隔振效果好壞的重要指標(biāo)一般用隔振系數(shù)n或稱傳遞系數(shù)）表示。有時(shí)也用隔振效率e=（由于機(jī)器的剛度比隔振器的剛度大得多，所以一般將機(jī)器看作只有質(zhì)量的剛體，而將隔振器看作只有剛度和阻尼的彈性元件。對(duì)于僅考慮單向振動(dòng)的機(jī)器，可以簡(jiǎn)化為單自由度隔振系統(tǒng)。如所示。
該系統(tǒng)是由1個(gè)機(jī)器（質(zhì)量為m）和1個(gè)隔振器c（阻尼系數(shù)為K）組成，干擾力為簡(jiǎn)諧干擾力Fsint，此系統(tǒng)的微分方程為：轉(zhuǎn)子的固有頻率發(fā)生共振時(shí)的那一特定轉(zhuǎn)速。
從以上推導(dǎo)可知，①當(dāng)W=Wn時(shí)，位移達(dá)到無(wú)限大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)。而Z越大，則位移X越小。②W》Wn，位移X趨近0.因此，欲使離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作轉(zhuǎn)速W必須避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速Wn.為隔振系統(tǒng)微分方程分析圖示。
2、離心機(jī)（分離機(jī)）的隔振系統(tǒng)嚴(yán)格來(lái)講，離心機(jī)的隔振系統(tǒng)多為多自由度系統(tǒng)，除了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還有搖擺運(yùn)動(dòng)，但在具體計(jì)算隔振系統(tǒng)時(shí)，考慮到計(jì)算的復(fù)雜性，以及搖擺運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)器的影響較回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)小的多，故常將其簡(jiǎn)化為單自由度的系統(tǒng)。
只有當(dāng)機(jī)器的工作轉(zhuǎn)速低于或高于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)才平穩(wěn)。因此，根據(jù)各種離心機(jī)的性能要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)要求的工作轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，離心機(jī)的軸設(shè)計(jì)的比較粗大，因而，剛性好，臨界轉(zhuǎn)速就會(huì)更高，這種軸通常稱為剛性軌其轉(zhuǎn)子則為剛性轉(zhuǎn)子。例如刮刀卸料離心機(jī)、活塞推料離心機(jī)等。當(dāng)要求的工作轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，離心機(jī)的軸設(shè)計(jì)的較為細(xì)弱，剛性小，臨界轉(zhuǎn)速就會(huì)更低一些，這種軸稱為撓性軌其轉(zhuǎn)子為撓性轉(zhuǎn)子，例如碟片離心機(jī)、上懸式離心機(jī)等。
目前，在離心機(jī)中采用的隔振裝置可分為兩類。
一類為軸系隔振，即在軸承處設(shè)置彈性元件，使機(jī)器的振動(dòng)不致傳到機(jī)座和地基。例如，如簡(jiǎn)所示的碟片離心機(jī)在立軸的上軸承處安裝有6個(gè)輻射彈簧。
可使由于布料不均勻等轉(zhuǎn)子不平衡引起立軸振動(dòng)與機(jī)座與地基隔開(kāi)。另一類是在離心機(jī)的軸承座處或基座下面設(shè)計(jì)有隔振元件的隔振系統(tǒng)，如刮刀卸料離心機(jī)、活塞推料離心機(jī)等。
因?yàn)榕R界轉(zhuǎn)速％與彈性元件的剛度K以及機(jī)器的質(zhì)量M有關(guān)，當(dāng)機(jī)器質(zhì)量一定時(shí)，臨界轉(zhuǎn)速主要受K值的影響。而K值是由彈性元件的材料、結(jié)構(gòu)等決定的，因此，有必要對(duì)彈性元件進(jìn)行分析。
3、彈性元件的設(shè)計(jì)膠和組合式等。
常用金屬?gòu)椈捎袌A柱形螺旋彈簧和圓錐彈簧。
①圓柱形彈簧是較為常用的隔振元件，它的受力與變形之間基本上呈線性變化，力學(xué)性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)值與實(shí)際值很接近。且彈性力P隨彈簧壓縮變形量X的增大而增大。這種彈簧的剛度可以設(shè)計(jì)的很大，也可設(shè)計(jì)的很小，分別可得到自振頻率很高或很低的隔振元件。其彈性力的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：圓柱形彈簧的缺點(diǎn)是阻尼系數(shù)很小，一般為0. 01左右，隔振效果較差。對(duì)于壓縮彈簧來(lái)講，其高度和直徑之比即L/D不能太大。否則，橫向的剛度過(guò)小，容易引起機(jī)器的晃動(dòng)。一般我們?nèi)/D 1. 5，其水平剛度可通過(guò)查表得到。
�、趫A錐彈簧圓錐彈簧與圓柱彈簧相比，具有較大的橫向穩(wěn)定性，它的負(fù)荷和變形是非線形的，因此圓錐彈簧的自振頻率是變值，可以防止共振現(xiàn)象的發(fā)生。
利用橡膠作為隔振元件。由于橡膠具有形狀不受限制，有較高的內(nèi)阻、可吸收沖擊和高頻振動(dòng)的能量、工作平穩(wěn)、噪聲小、安裝和調(diào)整方便、便于維護(hù)和保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在許多設(shè)備中。
目前橡膠彈簧的主要材料是天然橡膠、丁晴橡膠、氯丁橡膠等。
�、傧鹉z彈簧的靜彈性特性a橡膠彈簧的表觀剪切彈性模數(shù)Ga一般將彈簧材料的剪切彈性模數(shù)G作為橡膠彈簧的表觀剪切彈性模數(shù)Ga.即G=Ga b橡膠彈簧表觀彈性模數(shù)Ea拉伸橡膠彈簧：：a=E（橡膠材料的彈性模數(shù)）壓縮彈簧則與彈簧的形狀、結(jié)構(gòu)尺寸以及附件支承表面結(jié)合狀態(tài)等情況有關(guān)。
其中：為表征幾何影響系數(shù)。
圓柱型、圓柱帶孔的橡膠彈簧：i=3. 3.1彈性元件的選擇就彈性元件所用的材料來(lái)分類，有金屬?gòu)椈伞⑾鸨取?/p>
�、谙鹉z彈簧的動(dòng)彈性特性機(jī)械研究與應(yīng)用橡膠彈簧的內(nèi)摩擦大，使其變形對(duì)于力有個(gè)滯后過(guò)程，動(dòng)表觀剪切彈性模數(shù)與靜表觀剪切模數(shù)之比稱入）2 =蘆關(guān)的橡膠圈的單位壓力。
表1傳遞率T頻率比J且尼比的關(guān)系1，即干擾力的頻率小于隔振系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，傳遞率為1，即干擾通過(guò)隔振基礎(chǔ)全部傳遞給基礎(chǔ)，隔振系統(tǒng)不起作用。當(dāng)入=1時(shí)，即干擾力的頻率等于或接近系統(tǒng)固有頻率時(shí)，傳遞率T> 1，即隔振系統(tǒng)不起作用，反而放大振動(dòng)的干擾，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象。當(dāng)1.414即當(dāng)干擾力的頻率大于系統(tǒng)固有頻率的2倍時(shí)，傳遞率T< 1，隔振系統(tǒng)真正起到作用。
�。�2）在工程結(jié)構(gòu)中，一般多為小阻尼狀態(tài)，頻率~5時(shí)，即干擾力的頻率等于系統(tǒng)固有頻率的25~5倍時(shí)可滿足工程上的要求。此時(shí)，隔振效果良好。
4、隔振器的選用（1）隔振器必須選擇得不至于激發(fā)系統(tǒng)的固有頻率。
�。�2）當(dāng)隔振裝置在靠近共振區(qū)工作或在設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程中必須通過(guò)共振區(qū)時(shí)，隔振器必須有阻尼。
4.2隔振器的布置（1）隔振器的布置應(yīng)盡量使隔振器的剛度中心、干擾力中心和基礎(chǔ)的重心在同一垂線上，以防止各方面的振動(dòng)耦合，將多自由度的振動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為單自由度的振動(dòng)系統(tǒng)。
�。�2）盡量降低隔振系統(tǒng)的重心，以保證系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性。例如可以加大基礎(chǔ)的重量，降低其有效重心，利于隔振等。如（a）、（b）所示。
機(jī)械研究與應(yīng)用（3）配用其他隔振措施，作到整體隔振，以達(dá)到系統(tǒng)的隔振效果。
（4）隔振元件常選用金屬?gòu)椈苫蛳鹉z。
（a）對(duì)稱于機(jī)器重心布置（b）降低設(shè)備重心提高安裝支點(diǎn)隔振器的布置5應(yīng)用實(shí)例我公司生產(chǎn)的GK1600N刮刀卸料離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為900i/min主電機(jī)功率為75kW，機(jī)器總重15000kg.本機(jī)的隔振裝置的設(shè)計(jì)如所示，由于機(jī)器重心較高，因此選用降低設(shè)備重心提高安裝支點(diǎn)的方法。并設(shè)計(jì)有重量為15 000kg的鋼筋混凝土隔振板，使得設(shè)備整體重心降低。隔振元件選用16個(gè)耐酸堿橡膠圈，并對(duì)稱布置，以保證各支撐點(diǎn)的隔振器受力均勻。上下襯有26mm鋼板。在主機(jī)、油箱、電機(jī)座安裝好后，調(diào)節(jié)吸振膠圈的位置，使得各吸振膠圈壓縮高度一致后，將墊板與上下連接板焊接。
吸振膠圈2下連接板3上連接板4隔振板通過(guò)計(jì)算水泥基礎(chǔ)所承受的載荷為：靜載荷30而干擾力頻率為15Hz機(jī)器系統(tǒng)（含隔振板）的自振頻率為5Hz使用廠家機(jī)器被安裝在二樓樓板上，連續(xù)2年的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中，樓板未感到明顯的振動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。測(cè)得機(jī)器負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)烈度為10.8，噪聲（聲功率級(jí)）106完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)器振動(dòng)和機(jī)器噪聲的要求，達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求，機(jī)器隔振效果良好。 |