V. Zatížení stavebních konstrukcí stroji

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "V. Zatížení stavebních konstrukcí stroji"

Anna Müllerová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Jiří Máca - katedra mechaniky - B325 - tel maca@fsv.cvut.cz V. Zatížení stavebních konstrukcí stroji 1. Typy základových konstrukcí 2. Budicí síly 3. Výpočet odezvy 4. Zmenšování dynamických účinků 5. Přenos zatížení

2 1. Typy základových konstrukcí a) Blokové základy zapuštěné, pružně uložené, zavěšené, se základovou vanou, deskou 2

3 1. Typy základových konstrukcí 3 b) Stěnové základy stěnový/stěnodeskový systém + základová deska c) Deskové základy soustava dvou tuhých desek spojených sloupy

4 1. Typy základových konstrukcí d) Rámové základy příčné rámy, podélné rámy, prostorový rám, s pružně uloženou horní deskou 4

5 2. Budicí síly a) Periodické nejčastěji harmonické - vznikají pohybem nevyvážených hmot stroje ustálené kmitání např. základy turbosoustrojí, blokové základy točivých strojů obecné periodické zatížení např. základy papírenských strojů 5 b) Rázové síly v lisech nebo válcovacích strojích, buchary, zkratové momenty u točivých strojů apod.

základy turbosoustrojí, blokové základy točivých strojů obecné periodické zatížení

6 2. Budicí síly 6 Údaje od výrobců strojů a) velikost a časový průběh budicích sil při normálním provozu b) vliv provozu a opotřebení stroje na změnu budicích sil (ve výpočtu se zohlední pomocí součinitele zatížení n dyn ) c) údaje o mimořádných zatíženích (havárie, zkraty) d) maximální parametry kmitání základu, které ještě neovlivní správnou funkci stroje O tom, jestli stroj vyvozuje dynamické účinky na konstrukce (tj.vliv setrvačných sil nelze zanedbat), rozhodují kromě charakteru a velikosti budicích sil i dynamické vlastnosti konstrukce. Obecně neplatí, že každé v čase proměnném zatížení je též dynamické zatížení.

základu, které ještě neovlivní správnou funkci stroje O tom, jestli stroj vyvozuje dynamické účinky na konstrukce (tj.

7 3. Výpočet odezvy Posouzení účinků dynamického zatížení a) na stavební konstrukce - vnitřní síly a napětí - výchylky, rychlosti, zrychlení - stavy rezonance b) na stroje a technologické procesy c) na zdraví a práci obsluhy 7 Zásady výpočtu odezvy (podle normových ustanovení) v provozním stavu se uvažuje, že budicí frekvence je postupně totožná se všemi vlastními frekvencemi v pásmu kolem provozních frekvencí stroje (šířka pásma je cca ± 10% u rámových konstrukcí, cca ± 25% u blokových základů)

odezvy (podle normových ustanovení) v provozním stavu se uvažuje, že budicí frekvence je postupně totožná se všemi vlastními

8 3. Výpočet odezvy 8 Zásady výpočtu odezvy (podle normových ustanovení) v přechodových stavech při najíždění a odstavování stroje je nutno vyšetřit stavy rezonance s tzv. vybranými vlastními tvary (kmitání základu jako tuhý celek, velké lokální účinky na stroj apod.) frekvence vybraných vlastních tvarů kmitání základů nemá být v rezonanci s provozní frekvencí stroje ani s kritickými frekvencemi rotorů (opět se uvažuje šířka pásma) fázové posuny mezi složkami budicích sil se uvažují vždy tak, aby na konstrukci vyvolaly nejnepříznivější účinky

) frekvence vybraných vlastních tvarů kmitání základů nemá být v rezonanci s provozní frekvencí stroje ani s kritickými frekvencemi

9 3. Výpočet odezvy 9 Zásady výpočtu odezvy (podle normových ustanovení) dynamická interakce základu s podložím - u základů blokových se uvažuje vždy - u rámových pouze při provozní frekvenci stroje 25 Hz (podloží působí jako pružné uložení, zvyšuje hmotnost systému a podstatně zvyšuje celkový útlum) dynamická interakce turbosoustrojí se základem doporučuje se uvažovat pouze výjimečně, vždy je však nutné zahrnout hmotnost stroje do celkové kmitající hmoty

pružné uložení, zvyšuje hmotnost systému a podstatně zvyšuje celkový útlum) dynamická interakce turbosoustrojí se

10 3. Výpočet odezvy 10 Základ turbosoustrojí - rezonanční křivka

11 4. Zmenšování dynamických účinků 1. Omezení dynamických zatížení - řádné seřízení stroje, zmenšení nevyvážené hmoty - účelné rozmístění strojů po konstrukci (např. do uzlů kmitání) - změna provozního režimu, rozfázování strojů - navrhnout aerodynamický tvar konstrukce, rozrážeče apod. 2. Omezení rezonancí Je nutné je vyhnout rezonanci zejména při nízkých vlastních tvarech (malý útlum) - nejspolehlivějším způsobem k redukci kmitů je rozladění vlastní a budicí frekvence (min. o 20-30%) - změna frekvence budicího účinku - změna hmotnosti nebo tuhosti (vlastní frekvence) konstrukce - změna konstrukčního systému - zvýšení útlumu Při širokopásmovém buzení nebývá změna vlastní frekvence účinná 11

Omezení rezonancí Je nutné je vyhnout rezonanci zejména při nízkých vlastních tvarech (malý útlum) - nejspolehlivějším způsobem k redukci kmitů je rozladění vlastní a budicí

12 4. Zmenšování dynamických účinků Zvýšení útlumu - samotná konstrukce má většinou malý útlum - útlum zvyšují podružné konstrukce, vestavby, vyzdění příček - betonové a zděné konstrukce jsou tlumené více než ocelové - spoje z obyčejných šroubů mají větší útlum než svary - spolupůsobení se zeminou útlum výrazně zvětšuje - tlumicí prvky z pryže vložené do míst velkých vzájemných deformací průřezů - vložení tlumicích prvků mezi konstrukci a základy - propojení konstrukcí pomocí pohlcovačů kmitů - připojení kotevních lan do bloků přes tlumicí prvky

zděné konstrukce jsou tlumené více než ocelové - spoje z obyčejných šroubů mají větší útlum než svary - spolupůsobení se zeminou útlum

13 4. Zmenšování dynamických účinků 4. Vibroizolace Odpružení se umísťuje: - mezi stroj a základ (konstrukci) - mezi základový blok a zákl. vanu (např. u rázových zatížení) - sama konstrukce, dostatečně poddajná, tvoří odpružení Způsoby provedení vibroizolace: - pružné vrstvy (ocelová plsť, korek - proti vysokým frekvencím) - ocelové pružiny (spirálové - malý útlum, talířové, prstencové) - pryžové odpružení (plošné, bodové - velký útlum, i proti hluku) 5. Dynamické tlumiče (pohlcovače) kmitů - energie dodávaná buzením se převede na pohyb přidané hmoty (pohyb v protifázi, tlumení pomocí setrvačných sil) - při vyšších frekvencích je pohlcovač přibližně v klidu a tlumení se realizuje pomocí tlumicích čl. mezi konstr. a pohlcovačem - aktivní vs. pasivní tlumiče 13

(spirálové - malý útlum, talířové, prstencové) - pryžové odpružení (plošné, bodové - velký útlum, i proti hluku) 5.

14 5. Přenos zatížení 14 F( t) F sint F ( t) F ( t) S F ( t) kw( t) F sin( t ) S A D A ustálené harmonické kmitání F A w( t) sin( t ) k (1 ) (2 ) 2 arctg FA FA FD ( t) cw( t) c cos( t ) 2 km cos( t ) k k 2 F cos( t) A

F A w( t) sin( t ) k 1 2 2 2 (1 ) (2 ) 2 arctg 1 2 0 FA

15 5. Přenos zatížení 15 F ( t) F ( t) F sin( t ) 2 F cos( t ) S D A A F sin( t ) max 2 Fmax FA 1 2 arctg 2 TR Fmax 1 2 F A 2 TR TR 2 1 (2 ) (1 ) (2 ) součinitel přenosu zatížení

16 5. Přenos zatížení Příklad: Elektromotor o hmotnosti m =100 kg je uložen na ocelových pružinových izolátorech, jejichž stlačení vlivem vlastní tíhy stroje je =1,2 mm. Pracovní frekvence stroje je f = 50 Hz, amplituda budicí síly F A = 360 N. a) Jaká je maximální svislá síla přenášená do podloží při ustáleném kmitání, je-li útlum zanedbatelný? b) Jak se změní tato síla, budou-li pružinové izolátory nahrazeny pryžovou vibroizolací o stejné tuhosti, bude-li součinitel útlumu 0,2. 16 mg 1009,81 817,510 k ,5 10 Nm ,4 s 1, , ,4

a) Jaká je maximální svislá síla přenášená do podloží při ustáleném kmitání, je-li útlum zanedbatelný?

17 5. Přenos zatížení a) TR 0, , Fmax TR F A 0, , 4 N w A b) 0,2 FA 360 k 817, ,090 39,6 10 m (2 ) 1 (20,2 3,475) TR (1 ) (2 ) (1 3,475 ) (20,2 3,475) 0,153 TR 0, (2 ) 1 (20,2 3,475) 0,089 Fmax TR F A 0, ,1 N w A FA 360 k 817, ,089 39, 2 10 m 3 do podloží se přenáší větší síla!

(2 ) (1 3,475 ) (20,2 3,475) 0,153 TR 0,153 2 2 1 (2 ) 1 (20,2 3,475) 0,089 Fmax TR F A

Podobné dokumenty

1.7. Mechanické kmitání

1.7. Mechanické kmitání. 1. Umět vysvětlit princip netlumeného kmitavého pohybu.. Umět srovnat periodický kmitavý pohyb s periodickým pohybem po kružnici. 3. Znát charakteristické veličiny periodického