1.4. Розрахунок і проектування пружної підвіски робочого барабана з демпфуванням

В побутових барабанних пральних машинах, які працюють в режимі відцентрового віджиму, внаслідок нерівномірної розкладки білизни по контуру барабана виникають значні періодичні динамічні навантаження. Вони передаються на опори та на корпус машини через пружну підвіску (рис. 1.7).

Проходження через резонанс при пуску та динамічні навантаження на нерухомі частини машини залежать від значення маси m підвісної частини, коефіцієнта жорсткості (пружності) k та показника демпферування C підвіски, власної w₀ та вимушеної W частот коливань системи, збурюючої сили P_в.

Важливі показники коливальної системи – це власна частота коливань:

                                          (1.26)

та показник демпферування:

,                                           (1.27)

де b – коефіцієнт, що дорівнює величині демпфірувальної сили при швидкості коливань, яка дорівнює одиниці.

 

а                         б

Рис. 1.7. Схема пружної підвіски барабана:

а – конструктивна схема; б – розрахункова схема.

 

В зарезонансній зоні при W > 1,3w₀ вплив згасання на коливання незначний та може не враховуватись. В цих випадках абсолютне значення амплітуди А вимушених коливань можна знайти з формули:

                                          (28)

де P_в – амплітуда збурюючої сили.

Зменшення власної частоти коливань w₀ вигідно, бо при цьому проходження через резонанс (W = w₀) буде відбуватися при менших оборотах барабана, з меншою витратою енергії. Це призводить до менших витрат на подолання вібрацій, бо при менших обертах переміщення, швидкості та прискорення коливань системи різко знижуються.

Величина опору демпферів пропорційна швидкості коливань.

Із збільшенням сумарної сили опору, що характеризується коефіцієнтами b та c, зменшується величина амплітуди коливань при резонансі. Таким чином, демпфери необхідно підбирати по значенню коефіцієнта b. При цьому слід враховувати, що зі збільшенням сили демпфірування зростають динамічні навантаження на корпус.

Амплітудне значення збурюючої сили визначають з рівняння:

                                            (1.29)

де m_з – маса завантаження; e – ексцентриситет завантаження (експериментально встановлено, що e » 0,08×r_ц, r_ц – центр мас півкільця завантаження).

Знаючи силу P_в, можна знайти динамічну силу на площину опори машини в зарезонансній області:

                                          (1.30)

Дана сила виникає при відсутності демпферування системи, тобто при C=0.

При проектуванні підвіски виходять з того, що . На підставі цього можна визначити бажану власну частоту підвіски:

                                       (1.31)

Для реальних умов, тобто для :

Відповідно:

.

Таким чином, якщо жорсткість підвіски буде вибрана вищенаведеним способом, сила на опори становитиме незначну частину від збурюючої сили.

При наявності в підвісці демпферів динамічна сила на опору машини становитиме:

                                             (1.32)

Тут c – показник демпфірування, який для демпферів в’язкого тертя (гідравлічних, пневматичних) визначається:

                                         (1.33)

де m – абсолютна в’язкість робочого середовища в демпфері, Па×с; L – довжина пропускного каналу в демпфері, м; D_П та D_ТР – діаметри, відповідно, поршня та пропускного каналу в демпфері.