Некоторые проблемы безопасности тяжёлых вибрационных машин с эластомерными элементами

Abstract

Рассматривается безопасное функционирование тяжёлых вибрационных машин с учётом риска техногенных аварий. Такие машины – питатели, грохоты, конвейеры, центрифуги, сита и т.д. – нередко работают при длительных циклических нагрузках, высоких и низких температурах, влиянии агрессивной внешней среды. В статье излагаются методы повышения вибробезопасности машин за счёт использования эластомерных элементов в качестве упругих звеньев, компенсаторов сборки и виброизоляторов. Излагаются основные критерии вибробезопасности машин; такие критерии обеспечивают эффективность виброзащиты и заданную долговечность объекта. Критерии вибробезопасности позволяют при наличии определённых данных вычислить частоту собственных колебаний системы, несущую способность упругой подвески, а также основные параметры эластомерных элементов и физико-механические характеристики эластомера. Рассматриваются критерии отказа эластомерных элементов и критерии их разрушения. В качестве критерия нарушения целостности массива эластомерного элемента рассматривается энергетический критерий диссипативного типа; Критерием разрушения при изменении формы объекта (т.е. выпучивание резины) и потери устойчивости эластомерного элемента из-за старения материала рассматриваются критические деформации. Построение критериев осуществляется на примере цилиндрического элемента, торцы которого соединены с металлическими пластинами в процессе вулканизации. Из приведенных критериальных уравнений были получены условия поперечной (или горизонтальной) устойчивости эластомерной детали, т.е. условие отсутствия отслоения резины от металла. Вертикальная устойчивость элемента обеспечивается согласно критерию Эйлера.

Розглядається безпечне функціонування важких вібраційних машин з урахуванням ризику техногенних аварій. Такі машини – живильники, грохоти, конвеєри, центрифуги, сита і т.д. – нерідко працюють при тривалих циклічних навантаженнях, високих і низьких температурах, впливі агресивного зовнішнього середовища. У статті викладаються методи підвищення вібробезпеки машин за рахунок використання еластомерних елементів в якості пружних ланок, компенсаторів збірки і віброизоляторів. Викладаються основні критерії вібробезпеки машин; такі критерії забезпечують ефективність віброзахисту і задану довговічність об’єкта. Критерії вібробезпеки дозволяють при наявності певних даних обчислити частоту власних коливань системи, несучу здатність пружної підвіски, а також основні параметри еластомерних елементів і фізико-механічні характеристики еластомеру. Розглядаються критерії відмови еластомерних елементів і критерії їх руйнування. Як критерій порушення цілісності масиву еластомерного елемента розглядається енергетичний критерій диссипативного типу; критерієм руйнування при зміні форми об’єкта (тобто випинання гуми) і втрати стійкості еластомерного елемента через старіння матеріалу розглядаються критичні деформації. Побудова критеріїв здійснюється на прикладі циліндричного елемента, торці якого з’єднані з металевими пластинами в процесі вулканізації. З наведених критеріальних рівнянь були отримані умови поперечної (або горизонтальної) стійкості еластомерної деталі, тобто умова відсутності відшарування гуми від металу. Вертикальна стійкість елементу забезпечується відповідно до критерію Ейлера.

The safe functioning of heavy vibration machines is considered with taking into account risk of man-made accidents. Such machines, among which are feeders, screens, conveyors, centrifuges, sieves, etc., often work with long-term cyclic loads, at high and low temperatures, under influence of an aggressive external environment. The article outlines methods for improving vibration safety of such machines by using elastomeric elements as elastic links, assembly compensators and vibration isolators. The basic criteria of the machine vibration safety are stated; such criteria ensure effectiveness of the vibration protection and provide the specified durability of the object. Criteria for vibration safety allow, when certain data are available, to calculate frequency of natural oscillations of the system, carrying capacity of elastic suspension, as well as the basic parameters of elastomeric elements and physical and mechanical characteristics of elastomer. The criteria for elastomeric elements failure and criteria for their destruction are considered. As a criterion of damaged elastomeric elements, an energy criterion of the dissipative type is considered; critical deformations are considered as criterion of destruction when shape of the object changes (i.e. buckling of rubber) and stability of the elastomeric element is lost due to the aging of the material. The criteria are formulated on the example of a cylindrical element whose ends are connected to the metal plates in the process of vulcanization. From the given criterial equations, conditions of transverse (or horizontal) stability of the elastomeric part were set up, i.e. a condition when rubber is not separated from the metal. Vertical stability of the element is provided according to the Euler criterion.