Виброизолирующие опоры (виброопоры) ОВ-31, ОВ-70. ― www.santechmoda.ru

Назначение, область применения

Виброизолирующие опоры (виброопоры) типа ОВ – это опоры для оборудования, которые применяются, когда необходимы:

1. Виброизоляция

2. Поглощение колебаний

3. Снижение уровня шума

4. Выравнивание высоты станков (установка в горизонтальное положение).

Станки нормальной и высокой точности с жесткими станинами, а также пресса, холодильные и прочие промышленные установки, технологические модули – и это довольно не весь перечень оборудования, которое устанавливается на виброизолирующие опоры.

Виброопоры и оборудование, на которое они устанавливаются, должны соответствовать по ряду показателей, первый из которых – статическая нагрузка (масса станка). Остальные характеристики определяются, исходя из конкретных условий эксплуатации оборудования и, в частности, требований по вибрации.

Виброизолирующие опоры применяются там, где есть твердый, относительно ровный фундамент.

Для установки виброизолирующих опор на станке должны быть штатные места для их крепления – «лапы» с отверстиями соответствующего диаметра.

Оборудование, которое ставится на виброопоры, должно быть устойчивым, так как данный метод установки запрещает жесткую связь с фундаментом. Это относится к колонным и рамно-ферменным конструкциям, особенно тем, которые испытывают ветровую нагрузку.

Применение виброизолирующих опор не дает 100% поглощения вибраций, вопрос борьбы с ними – это комплекс мер, направленных на подавление источников разрушительных колебаний.

Принцип действия опор.

Когда речь идет о назначении виброизолирующих опор, то под виброизоляцией понимается препятствие распространения колебаний в обоих направлениях – как от объекта защиты (станка, пресса и т.п.) к помещению, где он находится, так и от помещения к объекту. Строго говоря, и поглощение колебаний, и снижение уровня шума – это разновидности виброизоляции. Для более детального исследования данной проблематики, различают несколько вариантов виброизоляции:

Активная виброизоляция – это противодействие вибрации, возникающей в самом оборудовании, путем создания колебаний, обратных по фазе. В свою очередь, активная виброизоляция подразделяется на изоляцию периодических колебаний и поглощение ударов (абсорбция, от лат. absorption). Любая машина (станок, пресс и т.п.), так или иначе, является источником колебаний обоих типов: механические приводы, всевозможные виды механического воздействия порождают колебания и ударные нагрузки, которые распространяются во всех направлениях, которое распрастраняется и на помещение, постепенно разрушая его. СНиП 2.07.01-89 регламентирует допустимые уровни и виды вибраций в помещениях промышленного назначения, однако в особых случаях ограничения вытекают из специфики оборудования или обустройства цеха (близость к участку станков повышенной точности и т.п.)

Пассивная виброизоляция – защита оборудования от разрушительных вибраций извне, без использования дополнительных (потенциальных) источников энергии. Длятакого вида колебаний свойственно то, что частоты возбуждения не фиксированы, а само возбуждение носит полигармонический характер. В таком случае целью негативного воздействия колебаний является сам объект (станок, измерительный стенд и т.п.), снижается его точность, ухудшаются другие характеристики. При пассивной виброизоляции важно не допускать сухого трения (контакта) между защищаемым объектом и фундаментом, минуя элемент защиты. В теоретическом рассмотрении пассивная и активная виброизоляция практически не различимы, и поэтому уровень активной виброизоляции определяется по аналогии с пассивной. В общем случае – это коэффициент передачи Кп, показывающий какая часть колебательной энергии передается через виброопору.

Метод виброизоляции виброизолирующими опорами заключается в искусственном введении в колебательную систему «Станок-фундамент помещения» дополнительного упругого элемента – виброопоры, который включается в систему последовательно, разрывает ее. Коэффициент передачи в этом случае выражается формулой

Кп=1/[(f/f0)2-1], где f и f0 – соответственно, собственная и вынужденная частота колебаний системы, Гц

В частном случае, когда f равно f0, возникает резонанс – явление лавинообразного разрушения элементов системы – оборудования, фундаментов. Поэтому, при выборе виброопоры стремятся к тому, чтобы коэффициент передачи был в диапазоне 1/8 – 1/15. Это удовлетворительный результат.

На практике, для достижения такого результата применяются виброизолирующие опоры с низкой собственной частотой, основу которой составляет резина – упругий и эластичный материал. Резина одновременно может гасить периодические колебания со всех сторон, ударные нагрузки, а также изменять колебательную систему «станок-фундамент» так, чтобы эффективно избегать резонансных явлений. Следует отметить, что на свойства защиты от вибрации оказывает влияние не только материал, из которого изготавливается опора, но и его форма. Различные воздушные зазоры внутри резинового элемента, его комбинация с металлическими деталями (армирование) дополнительно снижают коэффициент передачи Кп.

Виброизолирующая опора конструктивно состоит из нескольких частей (на примере виброопоры ОВ-31).

Резинометаллический элемент – основа опоры имеет цилиндрическую форму и непосредственно контактирует с фундаментом. Прорези в нем служат для боле эффективного противодействия всем видам вибраций, проходящих через опору. Металлическое армирование необходимо для того, чтобы резина не разрушилась в процессе эксплуатации и сохраняла целостность формы.

Для изготовления виброопор ОВ-31 и ОВ-70 используют резиновую вальцованную смесь.

Тарельчатая форма крышки также обусловлена необходимостью защитить резинометаллический элемент от случайного воздействия сверху, а также более для более эффективной передачи потока колебаний в процессе его гашения. Подкладка – элемент, который необходим для упора винта в нижнем положении. В случае необходимости ее можно заменить, выкрутив винты крепления крышки.

Сверху на резинометаллическом элементе установлена крышка с гайкой, в которую установлен (вкручен) винт (М16). Для установки виброопоры непосредственно на оборудовании, ее необходимо закрепить на «лапах» станка с помощью гайки М16.4 Две гайки, шайбы, винт позволяют регулировать вылет виброопоры после того как она уже установлена под оборудование. Это необходимо для регулировки объекта (станка, пресса и т.п.) по высоте, выставлении оборудования в горизонтальное положение. Такая полезная функция реализуется посредством перемещением гайки вдоль винта, который имеет для этого достаточно большую длину (диапазон регулирования).

Металлические детали виброопоры изготавливаются из конструктивной стали общего назначения ст. 3 ГОСТ 380-88. и покрываются лакокрасочным покрытием (кроме резьбовых участков) для защиты от коррозии. Чаще всего, это эмаль желтого цвета.

Резьба защищена химическим способом (цинк или аналогичное покрытие).

Она несколько меньше: виброизолирующие опоры соответствуют условиям эксплуатации согласно СНиП 2.01.07-85. Хранение виброизолирующих осуществляется в складском термостатичном помещений. Какое-либо специальное

обслуживание или профилактический ремонт для этого вида оснастки не предусмотрен.

Категория упаковки данного вида изделий согласно ГОСТ 23170-78. При длительном хранении, с нарушениями его условий, у опор может наблюдаться такое явление как трещины резинового элемента. Такая виброизолирующая опора уже не пригодна к эксплуатации и подлежит списанию.

Методика выбора и особенности установки виброизолирующих опор.

На практике, при выборе виброизолирующих опор, в первую очередь определяют нагрузки на каждую опору. Исходя из этого, применяется тот или иной типоразмер. Для виброопор ОВ-31 и ОВ-70 показатели допустимых нагрузок приведены в таблице 1:

Следует отметить, что виброизолирующая опора не может работать в штатном режиме, как при перегрузке, так и в условиях, когда нагрузка на нее ниже минимального предела. В этом случае будет недостаточный контакт и предварительная нагрузка на упругий элемент, и его механические свойства изменятся. Следующий конструктивный показатель, который необходимо учитывать – это диапазон регулирования по высоте там, где установочная функция – приоритетная.

Диапазоны регулирования для виброизолирующих опор ОВ-31 и ОВ-70 приведены в таб.2

Виброизолирующая опора, после того как ее установили на станок, сохраняет свое положение, тогда как за счет перемещения гаек на винте достаточно просто станина станка может подниматься или опускаться опорными точками в переделах диапазона регулирования. Это преимущество перед альтернативным способом установки, с применением анкеров и клиньев.

Для выставления объекта (станка, пресса и тп.) в горизонтальное положение используется специальный инструмент – уровень, который прикладывается к базовой поверхности объекта (станина станка, специальные привалочные площадки). Затем, посредством поочередного подъема или опускания опорных лап относительно виброизолирующих опор, с помощью гаек, выставляется необходимое положение.

Там, где фундамент имеет неровный рельеф, часто возникает ситуация, когда виброизолирующая опора не может полностью лечь на его поверхность (пол). В этом случае, чтобы компенсировать некоторый перекос винта виброопоры, используют шайбы со сферической опорной поверхностью.

Такая шайба делает виброопору самоустанавливающейся, гарантируя полное силовое замыкание резинометаллического элемента опоры с фундаментом.

Для предотвращения самопроизвольного смещения оборудования, установленного на виброизолирующих опорах, применяются специальные элементы – так называемые башмаки. Так как сама виброизолирующая опора ни как не закрепляется на фундаменте (это бы противоречило принципу борьбы с пассивной вибрацией), то эту функцию берет на себя башмак, у которого есть отверстие (у башмака ОВ-31 онодиаметром 16,5 мм) для анкера.

В такой башмак помещается основание виброизолирующей опоры, и при воздействии на нее горизонтальных сил, смещение будет только в пределах зазора между опорой и буртиком башмака.

Из-за сложности методик расчета частотных показателей систем «станок-помещение» теоретические расчеты оптимальных параметром виброизолирующих опор весьма затруднительны. Виброизолирующие опоры ОВ-31 и ОВ-70 массово производились на многих заводах станочной оснастки еще во времена СССР и поэтому получили широкое распространение в машиностроительном кластере. Между тем, сегодня в сегменте станочной оснастки представлены и другие виброизолирующие опоры, на основе каучуковых смесей, с более высоким коэффициентом поглощения вибраций, другими параметрами, отличными от рассмотренных двух моделей.

Для такого, чтобы ответить на вопрос, насколько эффективны виброизолирующие опоры ОВ-31 и ОВ-70, необходимо вернуться к теме их применяемости. Дело в том, что существует множество методов защиты от распространения вибраций. 

Специальные комбинированные схемы фундамента для станков способны гасить колебания на порядок лучше, чем виброопоры типа ОВ. В таких схемах используется свойство бетонных блоков массой, в несколько раз превосходящей массу самого станка, поглощать вибрацию, вкупе с воздушными карманами. Однако, стоимость их реализации на порядок превышают стоимость ОВ-31 (70) - 350-500 руб/ед., есть разница и в затратах на саму установку. Если нет ограничения по нагрузке, как,например, в случае с вертикально-фрезерным станком 6Т13 (масса 4,3 тн, распределяетсяна 4 опоры с нагрузкой около 11000 Н), применение опор ОВ-31 (нагрузка 25%) на твердой поверхности цеха – выигрышный вариант. Безусловно, и способ регулирования оборудования с виброопорами ОВ по высотезначительно проще, чем при установке на фундамент, где требуются громоздкие клинья. В отдельных ситуациях, на использование виброопор прямо указывает инструкция поподготовке, например, прецизионных станков, где такой выбор обусловлен необходимостью гасить даже мизерные вибрации.

На экономический эффект применения виброизолирующих опор при установке оборудования указывают исследования советского времени. Так, по данным Орджоникидзевского завода «Металлист», экономия за счет использования виброизолирующих опор при монтаже одного металлорежущего станка в среднем составляла 40-50 руб. (в ценах 70-го года), а распространение метода на 10 000 станков позволяло сэкономить 30 000 м3 бетона. Однако есть и серьезные ограничения применения виброопор типа ОВ. Это, прежде всего, массивные конструкции, с ограниченным числом опорных точек, оборудование колонного и башенного типа, где не достаточная устойчивость под действием различных нагрузок и, как следствие, для них требуется жесткое крепление к фундаменту через анкерные соединения.

Точной статистики применяемости того или иного метода установки оборудования нет, однако можно определенно говорить о том, что виброизолирующие опоры типа ОВ-31 и ОВ-70 еще долгое время буду пользоваться спросом как надежные, долговечные и простые установочные элементы.

Ваша А.