Методика расчета резинометаллических виброизоляторов

 

Расчет сводится к определению параметров плоского резинового массива комплекта виброизоляторов технологического оборудования.

1. Определяются частота колебаний вынуждающей силы f ₁ (Гц) по известному значению п: f ₁ = п /60 и частота собственных колебаний f ₀ (Гц) по заданному или вычисленному значению частного отношения η: f ₀ = f ₁ / η

2. Статическая осадка виброизолятора х _ст (м) под действием нагрузки массой т определяется по формуле:

 

, (6.10)

 

где g - ускорение свободного падения, м/с²; ω₀ = 2π f ₀, с^-1.

3. Для выбранного (например, из табл. 6.2) материала упругого элемента виброизолятора рассчитывается его толщина h (м):

 

, (6.11)

 

где Е - динамический модуль упругости материала, Н/м²; σ - допустимая нагрузка на сжатие материала, Н/м².

Таблица 6.2

Упругие свойства виброизолирующих материалов

Материал	E ·10^5,Н/м^2	σ 10^5, Н/м^2	Е/σ
Резина марки 112А		1,17
Резиновые ребристые плиты		0,98
Резина средней мягкости	200...250	3...4
Резина мягкая		0,80
Войлок мягкий		0,25
Резина губчатая		0,30

 

4. Толщина упругого элемента должна удовлетворять условиям:

 

а) h < 0,5 λ, (6.12)

 

где - длина волны колебаний, м;

 

б) h < a /4, (6.12а)

 

где а - меньшая сторона (диаметр) одного виброизолятора, м, так как при h ≥ а /4 виброизолятор начинает давать сдвиг в горизонтальной плоскости.

5. Площадь (м²) одного из комплекта N виброизоляторов:

 

(6.13)

 

Если параметры упругого элемента виброизоляторов с выбранным материалом оказываются неприемлимыми, то выбирается другой материал или изменяется число виброизоляторов.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с методикой расчета

2. Выбрать и записать в отчет исходные данные варианта (см. табл. 6.3) для задания 1.

3. В соответствии с данными варианта определить требуемые параметры виброизоляторов в задании 1.

4. По аналогии выполнить задание 2.

5. Подписать отчет и сдать преподавателю.

Задания на практическую работу

По теме «Расчет резинометаллических виброизоляторов»

 

Задание 1. Электровентилятор системы кондиционирования воздуха, имеющий массу m и скорость вращения п, создает в помещении программистов вибрацию, заданную одним из параметров а, V или L_V (табл. 6.3) в третьактавном спектре. Рассчитать виброизоляторы под электровентилятор, снижающие вибрацию в помещении программистов до нормативных значений.

 

Варианты заданий

К практической работе по теме

«Расчет резинометаллических виброизоляторов»

Задание 1.

Таблица 6.3

№ вар.	т, кг	п, Гц	а, м/с^2	V, м/с·10^-^2	LV, дБ
			-	-	92,8
				0,080	-
			0,126	-
				-
			-	0,150	-
			0,190	-	-
			-	-	91,0
			-	0,084	-
			0,118	-	-
			-	-	85,6
			-	0,080	-
			0,210	-	-
			-	-	89,0
			-	0,150	-
			0,120	-	-
			-	-	91,0
			-	0,084	-
			0,300	-	-
			-	-	89,0
			-	0,1344	-
			0,1125	-	-
			-	-	92,8
			0,28	-
			-	0,1344	-
			-	-	84,0
			-	0,084	-
			0,118	-	-
			-	-	85,6
			-	0,080	-
			0,210	-	-

Задание 2. Рассчитать виброизолятор под агрегат металлургического производства массой т, имеющий силовое возбуждение с основной частотой f ₁. Необходимо при устройстве виброизоляции снизить вибрацию, заданную в третьоктавном спектре, до нормативных значений, если время фактического воздействия вибрации на рабочем месте t ч. Варианты заданий приведены в табл. 6.4.

 

Варианты заданий

К практической работе по теме

«Расчет резинометаллических виброизоляторов»

Задание 2.

Таблица 6.4

№ вар.	т, кг	f 1 , Гц	а, м/с^2	V, м/с·10^-^2	LV, дБ	t, ч
			-	-		8,0
		19,6	-	0,8	-	4,5
		60,0	2,4	-	-	6,5
		7,0	-	-		8,0
		35,5	-	0,7	-	6,5
		12,0	1,9	-	-	4,0
		40,0	-	-		5,0
		6,0	-	1,12	-	8,0
		47,7	2,47	-	-	6,0
		13,0	-	-	99,6	4,0
		72,0	-	6,89	-	5,5
		9,8	0,45	-	-	5,0
		42,0	-	-	104,6	6,5
14*		36,0	-	1,79	-	8,0
		49,0	9,11	-	-	1,5
16*		46,2	-	-	112,3	4,5
		44,1	-	1,62	-	3,5
		25,0	1,0	-	-	7,0
		5,0	-	-	94,5	8,0
		70,0	-	3,08	-	1,5
		45,0	7,3	-	-	7,0
22*		36,5	-	-	114,8	2,0
		54,0	-	2,92	-	5,0
		12,6	1,0	-	-	5,0
25*		50,4	-	-	106,0	8,0
		25,0	2,4	-	-	8,0
		5,0	-	-		1,5
		70,0	-	0,7	-	4,5
		45,0	1,9	-	-	3,5
30*		36,5	-	-		7,0

* - агрессивная среда

7. РАСЧЕТ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ, ОТ ПОРАЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Основные понятия и определения

В зависимости от вида электроустановки, номинального напряжения, режима нейтрали, условий среды помещения и доступности электрооборудования применяют определенный комплекс необходимых защитных мер, обеспечивающих достаточную безопасность. Применение защитных мер регламентируется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [23].

Различают электроустановки напряжениям до 1000 В и выше 1000 В; с изолированной и заземленной нейтралью. В электроустановках применяют следующие технические защитные меры: 1) защитное заземление, 2) зануление, 3) выравнивание потенциалов, 4) защитное отключение, 5) малое напряжение и др.

Наиболее распространенными техническими средствами для защиты людей при появлении напряжения на нетоковедущих частях оборудования из-за повреждения изоляции являются защитное заземление и зануление.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Безопасность обеспечивается заземлением корпуса системой заземлителей, имеющих малое сопротивление. Защитное заземление применяют в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением свыше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью [27].

По расположению заземлителей относительно заземленных корпусов заземления делят на выносные и контурные. В первом случае заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования, во втором - по контуру вокруг заземленного оборудования на небольшом (несколько метров) расстоянии друг от друга. В качестве искусственных заземлителей используют вертикально расположенные стержни из уголковой стали или стальных труб. Заземлители соединяют стальной полосой, которую приваривают к каждому заземлителю. Заземлители с заземляемым оборудованием соединяют металлическими проводниками.

Сопротивления заземления, согласно ПУЭ, нормируются в зависимости от напряжения электроустановки. В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземления должно быть не выше 4 Ом. Если же суммарная мощность источников (трансформаторов, генераторов), подключенных к сети, не превышает 100 кВА, сопротивление должно быть не больше 10 Ом. В электроустановках напряжением выше 1000 В с малым током замыкания (менее 500 А) допускается сопротивление заземления не более 10 Ом, а с большим (более 500 А) - не выше 0,5 Ом.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель зануления — обеспечить быстрое отключение установки от сети при замыкании фазы (или фаз) на ее корпус, а также снизить напряжение на корпусе в аварийный период. Это достигается превращением замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание с созданием в этой цепи тока, достаточного для срабатывания защиты. Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью.

Согласно ПУЭ ток однофазного короткого замыкания должен превышать не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки или ток срабатывания автоматического выключателя с обратной зависимой от тока характеристикой. При защите сети автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, коэффициент кратности тока выключателей с номинальным током до 100 А следует принимать равной 1,4, а для прочих - 1,25. Полная проводимость нулевого провода во всех случаях должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода. Если эти требования по каким-либо причинам не удовлетворяются, отключение при замыкании на корпус должно обеспечиваться специальными защитами, например, защитным отключением.

Расчет защитного заземления

Цель расчета заземления - определить число и длину вертикальных элементов (стержней), длину горизонтальных элементов (соединительных полос) и разместить заземлители на плане электроустановки исходя из значений допустимых сопротивления и максимального потенциала заземлителя [27].

Расчет проводится в следующем порядке:

1. Определяют норму сопротивления заземления R _н (по ПУЭ) в зависимости от напряжения, режима работы нейтрали, мощности и других данных электроустановки.

2. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента r_расч = r_таблψ где r_табл - удельное сопротивление грунта по табл. 7.1; ψ - климатический коэффициент по табл. 7.2.

 

Таблица 7.1

Значения удельных сопротивлений грунтов при влажности 10...12 % к массе грунта

Грунт	Удельное сопротивление, Ом·м	Грунт	Удельное сопротивление, Ом·м
Глина		Супесок
Суглинок		Песок
Чернозем		Скалистый

 

Таблица 7.2

Значения климатических коэффициентов и признаки зон

Тип заземлителя	Климатические зоны
I	II	III	IV
Вертикальные стержни длиной l с = 2...3 м при глубине заложения Н 0 = 0,5…0,8 м	1,8…2,0	1,6...1,8	1,4...1,6	1,2...1,4
Горизонтальные полосовые заземлители при глубине заложения Н 0 = 0,8 м	4,5…7,0	3,5...4,5	2,0 - 3,5	1,5 - 2,0
Признаки климатических зон
Средняя температура января, °С	-20….-15	-14...-10	-10...0	0...5
Средняя температура июля, °С	16….18	18...22	22...24	24...28

 

3. Определяют сопротивление одиночного вертикального заземлителя R _c с учетом удельного сопротивления грунта:

 

, (7.1)

 

где d - диаметр стержня, м; Н = Н ₀ + l /2; l _c, Н ₀ - см. табл. 34.

4. Учитывая норму сопротивления заземления R _н, определяют число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования:

 

. (7.2)

 

5. Разместив заземлители на плане и задавшись отношением η расстояния между одиночными заземлителями S к их длине l _c, определяют с учетом коэффициента использования вертикальных стержней (табл. 7.3) окончательно их число n _l = n /η_с и сопротивление заземлителей - без учета соединительной полосы R _cc = R _c /(n ₁η_с).

 

Таблица 7.3

Коэффициенты использования η_с вертикальных заземлителей

Отношение расстояния между заземлителями к их длине	Число заземлителей п
Заземлители располагаются в ряд
	0,85	0,73	0,65	0,59	0,48	-	-	-
	0,91	0,83	0,77	0,74	0,67	-	-	-
Заземлители располагаются по контуру
	-	0,69	0,61	0,55	0,47	0,41	0,39	0,36
	-	0,78	0,73	0,68	0,63	0,58	0,55	0,52
	-	0,85	0,80	0,76	0,71	0,66	0,64	0,62

 

6. Определяют сопротивление соединительной полосы:

 

, (7.3)

 

где l _п = 1,05(n ₁ - 1) S - длина соединительной полосы; b, Н ₁ - ширина и глубина заложения полосы.

С учетом коэффициента использования полосы η_п (табл. 7.4) уточняют .

7. Определяют общее сопротивление заземляющего устройства и соединявшей полосы:

 

(7.4)

 

и проверяют, соответствует ли оно нормативному значению R _н.

 

Таблица 7.4

Коэффициенты использования η_п горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные заземлители

Отношение расстояния между заземлителями к их длине	Число вертикальных заземлителей п
Вертикальные заземлители располагаются в ряд
	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
	0,94	0,89	0,84	0,75	0,56	-	-	-
Вертикальные заземлители располагаются по контуру
	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

 

Задание на практическую работу