Zad.1 Omówić jak się wyznacza charakterystyki sprężyste i tłumiące gruntu, sztywność podłoża gruntowego?

Zad.2 Czy i po spełnieniu jakich warunków grunty nasypowe mogą być podłożem fundamentów blokowych?

Zad.3 Omówić zasady zbrojenia bloków fundamentowych nieudarowych?

Zad.4 Omówić technologię wykonania i pielęgnacji fundamentów blokowych?

Zad.5 Omówić zasady projektowania posadowienia maszyn na stropach –oddzielny plik

Zad.6 Sposoby, zasady oraz rodzaje montażu maszyny na fundamencie+kotwienie?

Zad.7 Fundamenty pod maszyny – wymagania dot. Płyt

Zad.8 Technologia wykonywania dużych fundamentów

Zad.9 Podział i rodzaje fundamentów

Zad.10 Wykonanie fundamentu opartego na wibroizolacji

Zad.11 Co to jest dokumentacja techniczno-ruchowa?

Zad.12 Podaj klasyfikacje i omów wyznaczanie obciążeń wywoływanych przez maszyny o

działaniu obrotowym.

Zad.13 Klasyfikacja obciążeń, maszyn oraz wyznaczanie obciążeń i sił dla maszyn o ruchu posuwisto-zwrotnym?

Zad.14 Wibroizolatory gumowe.

Zad.15 Wibroziloaca, pojęcia- skuteczność nisko,wysokostrojny układ, przepuszczalność

Zad.16 Sprężyny budowa, właściwości, ogólne zasady projektowania, wady i zalety?

Zad.17 Równanie ruchu wahadłowego+wyznaczeni czestosci drgan wlasnych?

Zad.18 Równanie ruchu drgań pionowych fundamentu blokowego.

Zad.19 Dopuszczalne amplitudy – od czego zależą, jak się je wyznacza, przykładowe wartości

Zad.20 Klasyfikacja obciążen dynamicznych+wykres życia maszyny

Zad.21 Zasady przy projektowaniu wibroizolacji

Zad.22 Podział maszyn ze wzgl na ruch + kategorie dynamiczności

Zad.1 Jak wyznacza się charakterystyki sprężyste i tłumiące gruntu, sztywność podłoża gruntu.

Dynamiczny współczynnik podłoża charakteryzuje się za pomocą dynamicznego współczynnika podłoża C

- przy ruchu pionowym C_z

$C_{z} = \frac{P_{z}}{\delta_{z}}\ \lbrack\frac{\text{MPa}}{m}\rbrack$, r_z = C_z * δ_z

C_z = P_z = δ_z = 1 – jednostkowe przemieszczenie

- przy ruchu poziomym C_X (równomierne ścinanie)

, r_x(r_y)=C_x * δ_x

$C_{\text{X\ }} = \frac{P_{X}}{\delta_{X}}\ \ (C_{\text{y\ }} = \frac{P_{y}}{\delta_{y}})\lbrack\frac{\text{MPa}}{m}\rbrack$

- przy ruchu poziomym, nierównomierny nacisk C_φ, obrót w płaszczyźnie x,z

M_S = C_φ * J_y * φ

$$C_{\varphi} = \frac{M_{S}}{J_{y} \bullet \varphi} = C_{\varphi(xz)}$$

$C_{\varphi(yz)} = \frac{M_{s}}{J_{x}}$

$C_{\varphi(xz)} = \frac{M_{s}}{J_{y}}$

- ruchu skrętny, obrotowym (nierównomierne ścianie)

$C_{\psi} = \frac{M_{z}}{J_{z}}$ , I_z = I_y + I_x

Dynamiczna sztywność podłoża:

- sztywność podłoża przy ruchu pionowym:

$k_{Z} = C_{z} \bullet F\ \lbrack\frac{\text{kN}}{m}\rbrack$

- sztywność podłoża przy ruchu poziomym:

$k_{x} = C_{x} \bullet F\ \lbrack\frac{\text{kN}}{m}\rbrack$, $k_{y} = C_{y} \bullet F\ \lbrack\frac{\text{kN}}{m}\rbrack$

- sztywność podłoża przy nierównomiernym nacisku:

k_φ^zx = C_φ^zx • J_y , k_φ^zy = C_φ^zy • J_x [kNm]

- sztywność podłoża przy skręcaniu:

k_ψ = C_ψ • J_z  [kNm]

Dla fundmanetów pod młoty kuźnicze i obrabiarki do pierwszej kategorii dynamicznej wartość współ. Cz należy zwiększyć 3krotnie

Zad.2 Czy i po spełnieniu jakich warunków grunty nasypowe mogą być podłożem fundamentów blokowych?

Posadowienie na fundamentów na gruntach nasypowych jest dopuszczalne jeżeli grunty nie zawierają humusu, śmieci pochodzenia organicznego i domieszek, które mogą powodować znaczne osłabienie gruntu i osiadanie gruntu.

Dla nasypów z gruntów spoistych wartość dynamicznego współczynnika podłoża obniżamy o 10% (mnożymy x0,9)

Ograniczenia:

-nie należy bezpośrednio posadowić fundamentów na:

a) nasypach zawierających znaczne ilości torfu, trocin, śmieci i innych domieszek stwarzających podatną na osiadanie strukturę

b)na nasypach zawierających płynne lub miekkoplastyczne grunty spoiste

-nie można posadawiac maszyn:

a)fundamentów pod młoty i inne urządzenia udarowe

b)wysokie fundmanety, szczególnie ramowe pod maszyny o dużym znaczeniu gospodarczym

Ograniczenia nie dotyczą specjalnie wykonanyach poduszek nasypowych z piasku i żwiru, stopień zagęszczenia Id>=0,55

Zad.3 Omówić zasady zbrojenia bloków fundamentowych?

PRZYPADEK1:

Wypadkowa sił wzbudzających Pd≤0,5kN

fundament ma objętość do 20m3

proporcje boków $\frac{\text{lf}}{\text{hf}} \leq 4$.

Zbrojenie konstrukcyjne tylko na obwodzie otworów i w miejscu osłabionych wycięciami

z prętów fi 8-12mm

układane co 15-20cm w zależności od wymiarów zbrojonego miejsca.

PRZYPADEK2:

Wypadkowa sił wzbudzających Pd>0,5kN

fundament ma objętość do20m3

Zbrojenie jak w przypadku 1 + siatki o oczkach 20-30cm średnicy fi 12-16mm,

Siatki na wierzchniej i spodniej części fundamentu.

PRZYPADEK3: Wypadkowa sił wzbudzających Pd>0,5kN

fundament ma objętość powyżej 20m3

Zbrojenie jak w przypadku 2 + dodatkowo pozostałe powierzchnie boczne siatkami z prętów fi 10 oczka 30-40cm,

Należy stosować przestrzenne zbrojenie z prętów fi 10-16mm w rozstawie 60-90cm.

PRZYPADEK4: Fudnamenty o bardzo dużych objętościach,

zbrojenie konstrukcyjne to siatki o oczkach 20-25cm układane w płaszczyźnie wierzchniej i spodniej średnice prętów zależą od długości fundamentu..

-dla L< 20m średnica zbrojenia fi 16mm

-dla L> 20m średnica zbrojenia fi 20 i więcej

Miejsca narażone na stałe uderzenia i nagrzanie (>100 st c) dodatkowo dozbrojone siatkami z prętów fi 10-12mm w rozstawach:

-przy uderzeniu co 10cm, 3-4 warstw siatek oczka 10cm

-przy nagrzaniu co 20cm

PRZYPADEK4:

-Zbrojenie pod obrabiarki do metalu: Masa maszyny przekracza 12 Mg (mega gramy) oraz gdy obrabiarki wywołują siły dynamiczne np. dłutownice, strugarki poprzeczne.

Zbrojenie spodu fundamentu zbroi się jak przypadek 2)

zbrojenie wierzchu fundamentu powinna być siatka z prętów fi 6-8mm o oczkach 15x15cm

PRZYPADEK5:

-Zbrojenie fundamentów o nieregularnym kształcie

-Fundamenty z licznymi wycięciami i występami

- silnie wydłużone lf/hf≥5,0 albo szerokie bf/Hf>5,0

-fundament na nierównomiernych warunkach gruntowych (bez zagęszczonej podsypki)

Należy je zbroić na podstawie obliczeń wytrzymałościowych.

Zad.4 Omówić technologię wykonania i pielęgnacji fundamentów blokowych?

Wykonanie

- usunięcie posadzki betonowej

- wykonanie wykopu szerokoprzestrzennego o wymiarach zgodnych z rysunkami zestawieniowymi lub rysunkiem deskowania. ostatnia warstwa odspajana ręcznie aby nie naruszyć gruntu rodzimego

- wykonanie poduszki o grubości 40 cm z grubego piasku 1-2 mm. Warstwy 20 cm zagęszczać mechanicznie do Id = 0,55

- na poduszce piaskowej ułożyć folie PVC 0,5 mm lub poliuret. 0,2 mm.

- montaż deskowania

- wykonanie z betonu podkładu i ułożenie dolnej siatki z otuliną gr. 7 cm.

- układanie bez przerw roboczych mieszanki betonowej zagęszczanej mechanicznej Beton B20

- w czasie układania mieszanki betonowej zbrojenie górnej siatki oraz formy kotwiące.

-Czas układania mieszanki nie powinien przekroczyć 5 godzin,

-głębokość zagęszczania nie więcej niż 1,25 długości buławy.

- wykonać szorstką pow. Górną aby zapewnić przyczepność podlewki

pielęgnacja betonu

– stała wilgotność przez 7dni. Polewanie wodą rozpocząć po 20h. Przy temperaturze +15stopni i więcej beton polewać co 2h przez 2 dni, później co 4 godziny.

Dalsze prace

- demontaż deskowania

- przyklejenie wełny mineralnej 4-5cm, złącza płyt szczelne z taśmą uszczelniającą.

- oczyszczenie wykopu i zasypanie warstwami piaskiem zagęszczonym

- betonowanie podłogi z betonu B20 wokół bloku fundamentu ze szczeliną >3cm

- szczelinę wypełnić kitem budowlanym twardoplastycznym

- po 3 tygodniach montaż maszyny

Zad.5 Omówić zasady projektowania posadowienia maszyn na stropach

Zasady montażu:

-długośc i srednica śrub lub kotew jest ustalana przez producenta maszyn

-w porozumieniu z dostawcą maszyny, można dążyć do zmniejszenia długości śrub

-długość srub należy istalić na podstawie obliczeń sprawdzając siłe przyczepności śruby, kotwy do zaprawy cementowej

Zasady montażu:

-długośc i srednica śrub lub kotew jest ustalana przez producenta maszyn

-w porozumieniu z dostawcą maszyny, można dążyć do zmniejszenia długości śrub

-długość srub należy istalić na podstawie obliczeń sprawdzając siłe przyczepności śruby, kotwy do zaprawy cementowej

Amplitudy drgań muszą uwzględniać:

- w podłożu mamy niekorzystne war. Gruntowe

- drgania mają duży wpływ na ludzi z obsługi

- urządzenia w pobliżu są wrażliwe na drgania

- konstrukcja budynku jest wrażliwa na drgania

Zad.6 Sposoby, zasady oraz rodzaje montażu maszyny na fundamencie?

Zasady montażu:

-długośc i srednica śrub lub kotew jest ustalana przez producenta maszyn

-w porozumieniu z dostawcą maszyny, można dążyć do zmniejszenia długości śrub

-długość srub należy istalić na podstawie obliczeń sprawdzając siłe przyczepności śruby, kotwy do zaprawy cementowej

Czynności jakie należy wykonać w trakcie ustawiania maszyny:

Pierwsza metoda:

- regulacja poziomego położenia maszyny za pomocą śrub regulacyjnych lub podbijania klinów

- podlanie ustawionej maszyny betonem lub zaprawą cementową przy niedokręconych śrubach fundamentowych.

- wykręcenie śrub regulacyjnych lub usunięcie podkładem klinowych, zabetonowanie dziur po śrubach i klinach

- od 10 do 14 dni po utwardzeniu betonu odkręca się śruby fundamentowe, cokół maszyny opiera się na betonie lub zaprawie cementowej

-po wykonaniu czynności rama maszyny powinna całą powierzch spodna oprzec się na betonie

Druga metoda:

- ustawiamy maszynę na podkładkach lub klinach rozmieszczone po obu stronach śruby kotwiącej

- po wypoziomowaniu odkręcamy śruby

- wypełniamy przestrzeń zaprawą lub ciekłym betonem. Podkładek nie wyjmujemy, są tak dobrane, że przenoszą nacisk 2-2,5 MPa

Kotwienie

Położenie śrub i ich średnica:

1. odstępy, montaż od krawędzi fund (jeżeli śr śruby <<36mm to odległość od brzegu studzienki na śruby kotwiące do zewnętrznej krawędzi wynosi min 10cm,

2. jeżeli średnica >36mm to odległość min 15cm).

3. odległość od osi śruby z płytami kotwowymi do brzegu fund powinna wynosić min 4xśred.

Mocowanie śrub

Kotwienie na stałe

Montaż umożliwiający wyjęcie śruby:

Pierwsza metoda daje pewniejsze oparcie ramy ale może być stosowana tylko do niewielkich maszyn o sztywnej ramie. Drugą stosuje się dla ustawienia dużych maszyn z potrzebą dokładnego jej wypoziomowania.

Zad.7 Fundamenty pod maszyny – wymagania dot. płyt

1. Fundament bez wibroizolatrów nieudarowe

2. Fundament na wibroizolatorach udarowe

Wskazania:

- potrzebną masę fundamentu i maszyny

określa się aby max. amplituda drgań była około 10

do 15 % mniejsza od dopuszczalnej amplitudy

podanej w Normie.

- w obliczeniach należy masowy moment

bezwładności maszyny i fundamentu. Przy obl.

Maszynę podzielić na części ale masa musi się zgadzać. Dokładnie ustalić środek ciężkości

maszyny lub części składowych.

- fundament i rozmieszczenie wibroizolatorów należy tak projektować aby środek ciężkości

układu fundament+maszyna i środek sztywności wibroizolatorów leżały na prostej pionowej

- liczona w pionie odległość między środkiem ciężkości układu a środkiem sztywności

wibroizolacji była możliwie mała.

- wibroizolatry dobierać tak aby uzyskać niską częstość drgań własnych i założona

skuteczność wibroizolacji.

Zad.8 Technologia wykonywania dużych fundamentów

-usunięcie posadzki betonowej

-wykonanie wykopu szerokoprzestrzennego o szerokości powierzchni przedstawionych na rysunkach zestawieniowych lub deskować, ostatnią warstwę gruntu odspajać ręcznie

-wykonanie poduszki z pasku grubego o grubości 40cm, warstwy co 20cm zagęszczać mechanicznie do Id=0,55

-ułożenie na poduszce folii PCV lub poliuretanowej ewentualnie papy

-montaż deskowania i wykonanie podkładu z betonu i ułożenie dolnej siatki zbrojenia otulina7cm

-układanie bez przerw roboczych mieszanki betonowej warstwami, oraz jest zagęszczeni mechaniczne, beton klasy min B20, w czasie jej układanie należy montować formy na śruby kotwiące maszyny oraz górna siatka zbrojenia .

-czas układanie mieszanki betonowej nie powinien przekraczać 5 godzin, a grubość warstwy zagęszczanej masy nie powinna przekraczać 0,25 długości buławy wibratora

-wykonać szorstką powierzchnię górną na której opierać będzie się maszyna Pielęgnacja betonu: polewanie wodą rozpoczynamy po 20h od chwili ułożenia mieszanki betonowej, podlewanie wodą przy temp >15C podlewamy co 2h przez pierwsze 2 dni, później x na dobę. Po zabetonowaniu nie należy wykonywać wstrząsów przez 2 dni. Demontaż rusztowania, deskowania, przyklejenie warstwy wełny mineralnej 4-5cm , złącza płyt uszczelniamy taśmą uszczelniającą. Zasypujemy wykop piaskiem i zagęszczać warstwowo ok. 25cm Id=0,50. Wykonanie betonowej posadzki wokół fundamentu z betonu B20 z szczeliną przy boku nie mniejszą niż 3 cm wypełnić ją kitem twardoplastycznym. Montaż maszyny możemy zamontować maszynę.

Zad.9 Podział i rodzaje fundamentów

Fundamenty dzielimy na blokowe i ramowe.

Blokowe - sztywność ich jest duża w porównaniu ze sztywnością gruntu ze można przenieść, pominąć odkształcenia a sam fundament interpretować jako ruch ciała sztywnego. Omega=pierw (k^2/m) – częstotliwość drgań własnych o jednym stopniu swobody.

Główna cecha charakterystyczna fundamentów ramowych jest to ze są to konstrukcje przestrzenne. Jest liczona jako rama obciązona przestrzennie dynamicznie, należy uwzględnić sprężystość podłoża.

Podział ze względu na działanie:

1)fundamenty pod maszyny o ruchu posuwisto zwrotnym

2) fundamenty pod maszyny obrotowe,

3) fundamenty pod maszyny o działaniu udarowym.

Podział: 1) fund blokowe, 2) fund ramowe, 3) fund pod młoty.

Najważniejsze są częstości drgań własnych i postacie drgan własnych,

lambda-częstość drgań wymuszonych,

gdy lambda=omega występuje rezonans.

Układ wysoko strojony lambda/ omega<<1.0,

układ nisko strojony lambda/omega >>1.0.

Układ nisko strojony otrzymuje się, że fundament o dużej masie ustawia się na podłożu – wibroizolacji.

Fundamenty pod maszyny są głównie z żelbetu i stali.

Cechy materiałów do budowy fundamentów:

1) duża wytrz na ściskanie

2) maksym jednorodne

3) odporne na wpływy chem

4) min klasa betonu B15.

Zad.10 Wykonanie fundamentu opartego na wibroizolacji

1 METODA-skrzynia wykonujemy skrzynię osłonową po wykonaniu na nie fundamentu ustawia się deskowanie, zbrojenie i betonuje się skrzynię osłaniającą.

Jeżeli woda jest wysoko wykonujemy izolację. Żelbetowy blok fundamentowy wykonuje się na swoim miejscu na dnie skrzyni osłonowej i na warstwie sklejonej lepikiem.

Po związaniu betonu a czasem po zamontowaniu maszyn podnosi się fundament za pomocą lewarów.

Ten sposób stosuje się jeżeli istnieje dostęp do wibroizolacji. Czasem możliwe jest podniesienie bloku przez samą wibroizolację ustawionych na miejscu ze skręconymi śrubami.

2 METODA-Skrzynie wykonuje się jak w metodzie 1 a żelbetowy fundament wykonujemy w wibroizolacji ustawionych na swoich miejscach i zabezpieczonych folią.

Wibroizolacja powinna być ustawiona z podkładkami na wierzchu. Boczne deskowania fundamentów powinny sięgać od poziomu podłogi do wierzchu fundamentu. Po ustawieniu bocznego deskowania na dnie skrzyni jest warstwa suchego piasku wykonana do wierzchu wibroizolatorów.

Po związaniu betonu usuwa się deskowanie boczne i piasek strumieniem wody lub sprężonym powietrzem. Potem montuje się słumiki lepkościowe jeśli są potrzebne.

TECH. FUND.PODPARTYCH-Skrzynie wykonuje się jak w metodzie 1, w ścianach powinny być elementy stalowe na których podwiesza się fundament.

Oczyszcza się wnętrze na sucho dwie warstwy papy smołowej + jedna bitumicznej.

Układa się boczne deskowanie tak aby można je było usunąć przed podniesieniem bloku.

Ustawia się elementy stalowe zbroi i betonuje. Po związaniu betonu rozdeskowujemy i ustawiamy wibroizolację i cięgna.

Zad.11 Co to jest dokumentacja techniczno-ruchowa?

- wymagania technologiczne

- dane techniczno-ruchowe maszyny

- rysunek dyspozycyjny (zarys górnej powierzchni fundamentu)

- dane o wymaganiach dotyczących dopuszczalnych amplitud drgań wymuszonych, dane o sztywności i odkształcalności fund - jeżeli są wymagania specjalne

- dane geotechniczne o warunkach gruntowych i wodnych w podłożu

- dane o budynku w których maszyna jest usytuowana

- dane o wrażliwości na drgania budynków sąsiednich. Istotne dla fund. pod maszyny o dużej dynamiczności

- dopuszczalne prędkości ruchu fund. i maszyny

- dopuszczalne przyspieszenia

- wielkości sił statycznych i dynamicznych, kierunek ich działania, miejsce przyłożenia, a także sił działających na śruby kotwiące

- wymagania dotyczące elementów stalowych które należy osadzić w betonie,

- rysunki fundamentów – kanału i obiektów przyległych

- inne dane które mogą mieć wpływ na proj. Fund.

Zad.12 Podaj klasyfikacje i omów wyznaczanie obciążeń wywoływanych przez maszyny o

działaniu obrotowym.

Ze wzgl. Na rodzaj ruchu:

- maszyny o ruchu postępowo – zwrotnym pionowym

- maszyny o ruchu postępowo – zwrotnym poziomym

- maszyny o ruchu obrotowym wokół osi pionowej (np. silniki elektryczne)

- maszyny o ruchu obrotowym wokół osi poziomej

Ze wzgl na kategorię dynamiczności maszyn:

- maszyny o małej d dynamiczności wtedy gdy siła wzbudzająca jest mniejsza od 0,1 kN

- maszyny o średniej dynamiczności, siła dynamiczna 0,1 <P <1,0 kN

- maszyny o dużej dynamiczności 1,0 < P <3 kN

- maszyny o bardzo dużej dynamiczności P > 3,0 kN

Środek cięzkosci wirnika najczęściej przesunięty wzgl srodka ciezkosci wału mimośrod wywołanie siły odsrodkowej

P(t) – zmieniasię jej kierunek

Pd = m_w * e * λ²,

m_w – masa wirtualna

e – mimośród

λ²- prędkość kątowa

e- może się zmieniać w trakcie życia maszyny

P_d = 0, 1 G_w, Gw ciężar maszyny wirującej, dla $\overset{\overline{}}{n} \leq 500\ obr/min$

P_d = 0, 15 G_w, dla $\left\{ \begin{matrix} \overset{\overline{}}{n} \leq 750 \\ \overset{\overline{}}{n} > 500 \\ \end{matrix}\ obr/min \right.\ $

P_d = 0, 2G_w dla $\overset{\overline{}}{n > 750\ obr/min}$

Obciązenia wyjątkowe – moment zwarcia (Mza), rozruchu

o𝑴$M_{\text{zw}} = 9,55\frac{W}{n_{m}k}\lbrack kNm\rbrack$

W-znamionowa moc maszyny

N_m-predkosc ob.rotowa maszyny

k-wspołczynnik:

5-jeśli maszyna dziala asynchronicznie

8-jeśli działa synchronicznie

10-dla amszyn pradu stałego

12-dla turbogeneratorów

φ-kąt o który może się obrócić maszyna wzgl konstrukcji wsporczej

$\varphi = \frac{M_{\text{zw}}}{z\varphi^{\text{uz}}}$

zφ-dynamiczny współczynnik sztywności podłoża

V=2 wartosc wspol. Dynamicznego

W trakcie normalnej pracy maszyny Mobr jest taki jak podany w dokumentacji technicznej przez producenta

Do sprawdzenia SGN sosuje się obciążenia obliczeniowe. Uzyskuje je się poprzez mnożenie obc charakterystycznych przez wspołczynniki

Zad.13 Klasyfikacja obciążeń, maszyn oraz wyznaczanie obciążeń i sił dla maszyn o ruchu posuwisto-zwrotnym?

Klasyfikacja maszyn:

Działanie dynamiczne:

- maszyny o działaniu nieudarowym

- maszyny o działaniu udarowym

Ze wzgl. Na rodzaj ruchu:

- maszyny o ruchu postępowo – zwrotnym pionowym

- maszyny o ruchu postępowo – zwrotnym poziomym

- maszyny o ruchu obrotowym wokół osi pionowej (np. silniki elektryczne)

- maszyny o ruchu obrotowym wokół osi poziomej

Ze wzgl na kategorię dynamiczności maszyn:

- maszyny o małej d dynamiczności wtedy gdy siła wzbudzająca jest mniejsza od 0,1 kN

- maszyny o średniej dynamiczności, siła dynamiczna 0,1 <P <1,0 kN

- maszyny o dużej dynamiczności 1,0 < P <3 kN

- maszyny o bardzo dużej dynamiczności P > 3,0 kN

Obc. Stałe: ciezar fundmaentu, gruntu na obrzeżach, ciezar maszyny i pomocniczych urzadzen

Obc. Zmienn: sily dynamicznego oddziaływania maszyny, sily wywolane specjalny oddziaływaniem maszyny, moment zwarcia (obc. Specjalne), nierownomierne ogrzanie fundamentu

Siły dynamiczne spowodowane ruchem posuwisto-zwrotnym

Zad.14 Wibroizolatory gumowe.

Gumę stosuje się w postaci podkładek ciągłych, powinny mieć rowki lub perforację umożliwiającą odkształcenia postaciowe gumy.

Klocki mogą pracować na ściskanie, ściskanie ze ścinaniem i zginanie.

Należy unikać stosowania elementów gumowych na rozciąganie

Do produkcji stosuje się kauczuk naturalny lub syntetyczny (neopren)

Właściwości gumy zależy od składu i technologii, podłoża i kształtu elementu gumowego. Parametry gum są wyznaczane z mniejszą dokładnością niż sprężyny.

Guma:

- jest wrażliwa na wpływy termiczne

- nie stosować w temperaturze powyżej 60 st. C i poniżej 0 st. C

- Guma jest wrażliwa na oleje mineralne

- Gumy pokrywa się olejoodpornymi elementami

- Guma się starzeje

- 30-55 st. Miekka guma

- 55-70 st. Gumy twardef

- guma jest nieściśliwa

- wsp. Poissona jest <0,5 i dlatego wykazu znaczne odkształcenia poprzeczne

Niektóre gatunki charakteryzują się dobrą przyczepnością do metalu i dlatego można je wykonywać na budowie lub wzmacnianie poziomymi blachami. Inna jest wartość współczynnika Younga przy obciążeniu dynamicznym i obciążeniu statycznym, tak samo jeśli chodzi o współczynniki Kirchoffa.

Projektowanie

Klocki naczęsciej o przekroju kwadratowym

l_lg-wysokosc współpracującego elementu gumowego

$$l_{\lg}{= l}_{g} - \frac{b}{8}$$

l_lg ≤ b ≤ 1, 5l_lg

Kzy – podluzna sztywność wibroizolatora

$$k_{\text{zy}} = \frac{FE_{d}}{l_{\lg}}$$

F = b²

$$f_{\text{stg}} = \frac{Q_{g}l_{\lg}}{FE_{\text{st}}}$$

$k = \frac{\text{EA}}{l}$

Qg – siła statyczna przypadajaca na element gumowy

Kzg – suma wszystkich wibroizolatorow gum w osi Z

Współczynnik tłumienia całej wibroizolacji

K_zγ_w = K_zsγ_s + K_zgγ_g

γ_s-wspól tłumienia wibroizolacji

γ_g- wspol tłumienia 1 wibroizolatora gumowego

Przy projektowaniu wibroizolatorow sprężynowych i gumowych rozmieszcza się je symetrycznie

Wysokosc wibroizolatora gumowego musi być mniejsza niż wysyokosc wibroizolatora sprężynowego

Wibroizolator gumowy stawiamy na tzw. Stoliku

Qg-sila przekazywana na wibroizolator gumowy

Qg=KzgAmax

Amax-amplit drgan ukl pracując w rezonansie

Qs=Q-Qs

H+lg-fstg=ls-fst

Ls-lg-fsts-fsth=h

Ustawiona na wibroizolatorach plyta lub rama powinna mieć odpowiednia sztywność.

Gr. Minimalna zalezna od dlgusoci płyty.

Dla maszyn o jednym korpusie:

h>=l/12 – rama h>=l/15 płyta betonowa

Kilka maszyn połączonych sprezyscie

h>=l/10 - rama h>=l/12 – plyta betonowa

Zad.15 Wibroziloaca, pojęcia- skuteczność nisko,wysokostrojny układ, przepuszczalnosc

Skuteczność wibroizolacji – zastosowanie wibroizolacji powoduje, ze jedunie czesc siły wzbudzającej P_d działającej na układ jest przekazywana na konstrukcje wsporczą w postaci siły zakłócającej P_z  E = (1,0−T) * 100 ≥ 93

Przepuszczalność wibroizolacji – stosunek amplitudy$\ T = \frac{P_{z}}{P_{d}}$ Pz-siła przekazywna na podłoże, Pd – siła wzbudzająca

Aby skutecznośc była rzędu 93%, czestośc siły wymuszającej musi być co najmniej 4x większa od czestosci drań własnych $\frac{\lambda}{w} \geq 93\%$ $\frac{\lambda}{w} \geq 3$ E ≥ 87, 5%

-w przypadku maszyn bieżnych n_m < 500 obr/min, $\frac{\lambda}{w} \geq 3$, T ≤ 0, 125

-obciązanei o charakterze impulsów musi być spełniony wzór $\frac{\text{λs}}{\text{λw}} \gg 1,\ \lambda \gg w$, λs-podstw. Czestośc drgan własnych, λw-prędkosc drgań pionowych (nd/s)

Układ niskostrojony - $\frac{\text{λs}}{\text{λw}} \gg 1,\ \lambda \gg w$ – duża masa fundamentu, ustawia się na podłożu-wibroizolacji (o małej sztywności)

Układ wysokostrojony - $\frac{\text{λs}}{\text{λw}} \ll 1,\ \lambda \ll w$ – układ o malej masie. Ustawiamy na dobrym gruncie lub fundamencie o dużej podstawie

Amplituda drgań

Zad.16 Sprężyny budowa, właściwości, ogólne zasady projektowania, wady i zalety?

Zalety:

- uzyskanie małej wartości częstosci drgań własnych układu

- może pracować w wysokich temperaturach

- jeżeli nie jest przekroczona wytrzymałość na skręcanie nie wykazuje dodatkowego osiadania ze wzgl. na zjawiska reologicznego

- odznacza się dużą trwałością

- parametry sprężyn dokładnie określane, istnieje niewielka różnica pomiędzy parametrami obl.a rzeczywistymi

Wady:
- mały współczynnik tłumienia γ_s = 0, 01

- min 3 sprężyny a najlepiej 4

Dane potrzebne przy projektowaniu:

- dodatkowa nośność i możliwość przenoszenia obciążeń dynamicznych i statycznych

- sztywność pionowa i pozioma

- wymiary geometryczne

t-skok zwoju

Lo-wysokosc nieobciążonej

L1-wysokosc przy obiciazeniu statycznym

L2-wysokosc przy ugięciu roboczym

L3-wysokosc przy max obciaze

h-zakres pracy dynamicznej

D-średnica sprężyny

OBLICZANIE:

Zwoje sprężyste dzielimy na:

-czynne-pracujace

-skrajne(bierne) – nie biorą udziału w pracy sprężyny

-Stosunek zwojów:

Gdy i=i₀-1,5 to i<7,0

Gdy i=i₀-2,5 to i>7,0

- sztywność sprężyny w pionie:

$$k_{\text{zd}} = \frac{\text{Gd}}{8ic^{2}}$$

- ugięcie dopuszczalne:

$P_{\text{dop}} = \frac{\pi R + d^{2}}{8\chi_{c}}$, $\chi = \frac{4_{c} - 1}{4_{c} - 4} + \frac{0,615}{c}$

- ugięcie statyczne sprężyny:

$f_{\text{st}} = \frac{P_{\text{char}}}{k_{zs1} \bullet i_{s}}$, i_s – liczba sprężyn

• Ugięcie sprężyste:

$f_{\max} = \frac{{8_{c}}^{2} \bullet P_{\text{dop}}}{\text{Gd}} = \frac{P_{\text{dop}}}{k_{\text{zs}1}}$o

$$\frac{k_{zs1}}{k_{xs1}} = 0,328\alpha(1 + 0,77\frac{l^{2}}{D^{2}}$$

Zad.17 Równanie ruchu wahadłowego + wyz. Czestosci drgan własnych?

$$\sum_{}^{}{X = 0}$$

$$\sum_{}^{}{Y = 0}$$

$$u\left( t \right),\varphi(t)\left\{ \begin{matrix} M\ddot{u}\left( t \right) + K_{\text{uu}}u\left( t \right) + K_{\text{uφ}}\varphi\left( t \right) = Px\left( t \right) \\ I_{\text{yy}}\ddot{\varphi}\left( t \right) + K_{\text{φu}}*u\left( t \right) + K_{\text{φφ}}\varphi\left( t \right) = \tilde{M_{y}}\left( t \right) \\ \end{matrix} \right.\ $$

I_yy-Masowy moment bezwładności układu fund. maszyny

K_uu-sztywnosc dynamiczna układu wzgl osi X

K_uu = k_x , współczynnik sztywności układu wyliczony na podstw wspolczynnika sztywności podloza

K_uφ = K_φu = −h * k_x

K_φφ = k_φ^2x + k_x * h²

$$M\ddot{u}\left( t \right) + k_{\text{uu}}u\left( t \right) + k_{u\varphi}\varphi\left( t \right) = 0$$

$$I_{\text{yy}}\ddot{\varphi}\left( t \right) + k_{\text{φu}}u\left( t \right) + k_{\text{φφ}}\varphi\left( t \right) = 0$$

u(t) = C₁sinωt φ(t) = C₂sinωt

$$\ddot{u}\left( t \right) = - \omega^{2}C_{1}\text{sinωt\ \ \ \ \ \ \ }\ddot{\varphi}\left( t \right) = - \omega^{2}C_{2}\text{sinωt\ \ \ }$$

[(k_uu−ω²M)C₁+k_uφ*C₂] * sinωt = 0

[k_φuC₁+(k_φφ−ω²I_yy)C₂]sinωt = 0

(k_uu−ω²M)C₁ + k_uφC₂ = 0

k_φuC₁ + (k_φφ−ω²I_yy)C₂ = 0

ω,  C₁, C₂

$\det\left| \begin{matrix} (k_{\text{uu}} - \omega^{2}M) & k_{u\varphi} \\ k_{\text{φu}} & (k_{\text{φφ}} - \omega^{2}I_{yy)} \\ \end{matrix} \right| = 0$ układ o wielu stopniach swobody, det…=0

(k_uu−ω²M)(K_φφ−ω²I_yy) − k_up² = 0

ω⁴I_yyM − ω²(Mk_φφ−I_yyk_uu) + k_uuk_φφ − k_up² = 0

=(Mk_φφ−I_yyk_uu)² − 4I_yyM(k_uuk_φφ−k_uφ²)

$$\omega_{1}^{2} = x_{1} = \frac{Mk_{\text{φφ}} - I_{\text{yy}}k_{\text{uu}}}{2I_{\text{yy}}M} \pm \frac{\sqrt{\left( Mk_{\text{φφ}} - I_{\text{yy}}k_{\text{uu}} \right)^{2} - 4I_{\text{yy}}M\left( k_{\text{uu}}k_{\text{φφ}} - k_{\text{uφ}}^{2} \right)}}{2MI_{\text{yy}}}$$

ω₁,  ω₂

ω₁ → C₁⁽¹⁾, C₂⁽¹⁾ (1 postać drgania)

 ω₂ → C₁⁽²⁾, C₂⁽²⁾ (1 postać drgania)

Czestość drgan wsłanych

$M\ddot{\omega}\left( t \right) + k_{z}\omega\left( t \right) = 0$ równanie różniczkowe II rzędu

Rozw. Powyższego w(t) = Csinωt

Druga pochodna

$$\ddot{\omega}\left( t \right) = - \text{Cω}^{2}\text{sinωt}$$

(−ω²M+k_z)Csinωt = 0

−ω²M + k_z = 0 $\omega^{2} = \frac{k_{z}}{M}$

Czestość drgan własnych układu o 1 st. Swobody $\omega_{z} = \sqrt{\frac{k_{z}}{M}}$

Kz-sztywnosc, M-Masa

Zad.18 Równanie ruchu drgań pionowych fundamentu blokowego.

Drgania pionowe:

- swobodne nietłumione:

Równanie ruchu dla drgań nietłumionych

$M\ddot{\omega} + k_{z}w\left( t \right) = P_{z}(t)\ \ $, niewiadoma w(t), C

Drgania swobodne P₂(t) = 0

$M\ddot{\omega}\left( t \right) + k_{z}\omega\left( t \right) = 0$ równanie różniczkowe II rzędu

Rozw. Powyższego w(t) = Csinωt

Druga pochodna

$$\ddot{\omega}\left( t \right) = - \text{Cω}^{2}\text{sinωt}$$

(−ω²M+k_z)Csinωt = 0

−ω²M + k_z = 0 $\omega^{2} = \frac{k_{z}}{M}$

Czestość drgan własnych układu o 1 st. Swobody $\omega_{z} = \sqrt{\frac{k_{z}}{M}}$

Kz-sztywnosc, M-Masa

-drgania ustalone harmoniczne, wymuszone, nietłumione:

$M\ddot{\omega}\left( t \right) + k_{z}\omega\left( t \right) = P_{z}\text{sinλt}$ λ-czestość siły wymuszającej

$a_{z} = \frac{P_{z}}{K_{z} - \lambda^{2}M} = \frac{P_{z}}{M(\omega^{2} - \lambda^{2})}$ - amplituda drgań pionowych punktu

- drgania swobodne tłumione:

$$M\ddot{\omega}\left( t \right) + C_{z}\omega\left( t \right) + k_{z}\omega\left( t \right) = P_{z}\text{sinλt}$$

- ustalone tłumione:

ω(t) = a_ccosλt + a_ssinλt = Asin(λt + φ)

Zad.19 Dopuszczalne amplitudy – od czego zależą, jak się je wyznacza, przykładowe wartości

Kryterium stanu granicznego użytkowania są:

- amplitudy przemieszczeń,

- amplitudy prędkości,

- amplitudy przyspieszenia,

Wartości dopuszczalne amplitud ustala się tak aby drgania wymuszone nie były szkodliwe dla ludzi, budynku, maszyn i otoczenia.

Dopuszczalne amplitudy należy wyznaczyć wg dostawcy lub producenta maszyn i wg przepisów normowych.

Dopuszczalne amplitudy drgań można dodatkowo zmniejszyć jeżeli:

- w podłożu mamy niekorzystne war. Gruntowe

- drgania mają duży wpływ na ludzi z obsługi

- urządzenia w pobliżu są wrażliwe na drgania

- konstrukcja budynku jest wrażliwa na drgania

Przykładowe amplitudy drgań:

30 mikrometrów fund o turbogeneratorze < 100 MW

20 mikrometrów fund. O turbogeneratorze >100 MW

Amplitudy drgań fundamentów maszyn o działaniu udarowym (młot kuźniczy ) rys.:

-jeżeli podłoże pod tym fund jest z piasków nawodnionych ilastych to amplitudy Avdop=0.15-0.2mm,

-jeżeli jest z piasków śred, grubych lub pospółki to Av dop = 0.8mm;

-jeżeli inne grunty to Av dop= 1-1,2mm.

Dla młotów kuźniczych na wibroizolacji amplitudy są inne i też oparte o normę.

Zad.20 Klasyfikacja obciążen dynamicznych+wykres życia maszyny

1. obc. dynamiczne charakterystyczne Pd powstają podczas normalnej eksploatacji maszyny, swobodna siła wymuszająca. Są podstawą do wyznaczenia stanu gran amplitud drgań wymuszonych konstrukcji wsporczej lub bloku fund.

2. obc. dynamiczne obliczeniowe Pdn powstają przy złym stanie technicznym maszyny i wartości tych obciążeń służą do analizy stanów granicznych nośności konstrukcji wsporczej

Pd<Pdn

wykres czas życia maszyny: ObliczanieP_dn = P_d*_f * α * β * ν gdzie

_f – wsp. związany z typem maszyny,

α – wsp. zmęczenia materiału,

β – wsp. konsekwencji zniszczenia konstrukcji wsporczej,

ν – wsp. Dynamiczny zależy od modelu konstrukcji.

Aby obliczyć Pdn należy znać charakterystykę techniczną maszyny:

1) zmierzamy do takiej sytuacji aby siła przekazywana na podłoże gruntowe była mniejsza od Pd

2) potrzebne są:

• wart. charakt sił wzbudzających od poszczególnych elem. maszyny;

• kinematyczny schemat działania sił wzbudzających z ich punktami zaczepienia;

• przesunięcia fazowe;

• rys z gabarytami pow. Fund;

• rozmieszczenie maszyn na powierzchni obiektu budowlanego (rys. łożyska, wał silnika, P1(t), przekładnia, oś wentylatora, P2(t).

Zad.21 Zasady przy projektowaniu wibroizolacji

Gumowe

Klocki naczęsciej o przekroju kwadratowym

l_lg-wysokosc współpracującego elementu gumowego

$$l_{\lg}{= l}_{g} - \frac{b}{8}$$

l_lg ≤ b ≤ 1, 5l_lg

Kzy – podluzna sztywność wibroizolatora

$$k_{\text{zy}} = \frac{FE_{d}}{l_{\lg}}$$

F = b²

$$f_{\text{stg}} = \frac{Q_{g}l_{\lg}}{FE_{\text{st}}}$$

$k = \frac{\text{EA}}{l}$

Qg – siła statyczna przypadajaca na element gumowy

Kzg – suma wszystkich wibroizolatorow gum w osi Z

Współczynnik tłumienia całej wibroizolacji

K_zγ_w = K_zsγ_s + K_zgγ_g

γ_s-wspól tłumienia wibroizolacji

γ_g- wspol tłumienia 1 wibroizolatora gumowego

Przy projektowaniu wibroizolatorow sprężynowych i gumowych rozmieszcza się je symetrycznie

Wysokosc wibroizolatora gumowego musi być mniejsza niż wysyokosc wibroizolatora sprężynowego

Wibroizolator gumowy stawiamy na tzw. Stoliku

Qg-sila przekazywana na wibroizolator gumowy

Qg=KzgAmax

Amax-amplit drgan ukl pracując w rezonansie

Qs=Q-Qs

H+lg-fstg=ls-fst

Ls-lg-fsts-fsth=h

Ustawiona na wibroizolatorach plyta lub rama powinna mieć odpowiednia sztywność.

Gr. Minimalna zalezna od dlgusoci płyty.

Dla maszyn o jednym korpusie:

h>=l/12 – rama h>=l/15 płyta betonowa

Kilka maszyn połączonych sprezyscie

h>=l/10 - rama h>=l/12 – plyta betonowa

Sprężynowe

Do projektowania potrzebna są dane:

- dopuszczalna nośność

- sztywność pionowa i pozioma wibroizolatora

- wymiary geometryczne wibroizolatora, sprężyn

Zad.22 Podział maszyn ze wzgl na ruch + kategorie dynamicznosci

Działanie dynamiczne – podział maszyn: - działanie nieudarowe, działanie udarowe (siła dynamiczna to cykl uderzeń przekazywanych na fund. np. kruszarki, młot kuźniczy.)

Podział ze względu na rodzaj ruchu:

1. maszyny o ruchu postępowo-zwrotnym pionowym,

2. maszyny o ruchu postępowo-zwrotnym poziomym,

3. ruchu obrotowym w osi pionowej,

4. obrotowym w osi poziomej.

Podział ze względu na dynamiczność maszyn:

1 kat o małej dynam., gdy siła wzbudzająca P<0.1kN,

2 kat o średniej dynam. gdy siła wzbudzająca 0.1<<P<<1.0kN,

3 kat o dużej dynam., gdy 1.0<<P<<3.0kN,

4 kat o bardzo dużej dynamiczności gdy P>3.0kN

Napisać równania z których obliczmy przemieszczenie i amplitudę poniższych schematów:

Układ jest złożeniem dwóch ruchów.

I drgania pionowe wzgl osi Z wywołują przemieszczenie w od siły P2(t)

II drgania wahadłowe wzgl osi Y gdzie układ dostaje przesunięcia wzgl osi x o wartość u oraz obrot w okol osi y

Ad. I $\sum_{}^{}Z = 0\ \ M\ddot{\omega}\left( t \right) + K_{z}\omega\left( t \right) = P_{1}\text{sinλt}$, Kz-wspol. Dynamiczn podloza przy równomiernym nacisku pionowym

Ad. II $\sum_{}^{}{X = 0\ \ }\text{\ M}\ddot{u}\left( t \right) + K_{\text{uu}}u\left( t \right) + K_{\text{uφ}}\varphi\left( t \right) = P_{2}\text{sinλt}$

$\sum_{}^{}{M_{y} = 0\ \ }\ I_{\text{yy}}\ddot{\varphi}\left( t \right) + K_{\varphi u}u\left( t \right) + K_{\varphi\varphi}\left( t \right) = M_{y}\text{sinλt}$, I_yy-moment masowy bezwladnosci

M_y(t) = P₂ * b * sinλt

M_y(t) = P₂ * b * sinλt

K_uu = K_x-wsp. Sztywności dynamicznej wzgl osi x (równomierne scinanie)

K_uφ = K_φu-funkcja sztywności dynamicznej poziomej Kx

K_φφ-f. sztywności dynamicznej poziomej (Kx) i mimośrodowej wzglem osi y

Taki układ sił wywołuje drgania wahadłowe. Uklad doznaje przesuniec w kierunku osi Z o wartość $\overset{\overline{}}{w}$ i obrót w okół osi Y

Równania ruchu-drgania bez tłumienia

$\sum_{}^{}{Z = 0}\text{\ \ M}\ddot{w}\left( t \right) + K_{\text{ww}}w\left( t \right) + K_{\text{wφ}}w\left( t \right) + K_{\text{φφ}}\varphi\left( t \right) = \overset{\overline{}}{P_{z}}\text{sinλt}$

$\sum_{}^{}{M_{y} = 0\ \ }\ I_{\text{yy}}\ddot{\varphi}\left( t \right) + K_{\varphi w}w\left( t \right) + K_{\text{φφ}}\varphi\left( t \right) = M_{y}\text{sinλt}$, I_yy-moment masowy bezwladnosci, My-moment siły

M_y = P * a

M_ysinλt = Pasinλt

Kww=Kz – wspol sztywności dynamicznej wzledem osi Z podloza (rownomiesny nacisk)

Kwy=Kyw – f. sztywności dynamicznej pionowy

Kyy-f. sztywności dynamicznej pionowej i mimośrodowej wokół osi y