Твердотельный демпфер для снижения виброактивности электромеханического устройства системы жизнеобеспечения нефтегазовых станций

Abstract

Актуальность. Механические колебания - распространенный и технически важный процесс, который оказывает негативное акустическое влияние на здоровье человека и является вредным производственным фактором. В приборах и устройствах наличие вибрации обусловлено возбуждающими воздействиями различной физической природы: механической, электромагнитной, аэродинамической. Причиной их возникновения являются дефекты деталей и узлов, технический принцип устройства шарикоподшипников, а также совпадение рабочей частоты устройства с собственной частотой элементов конструкции. Поскольку полностью устранить виброактивность электромеханического устройства технически невозможно, актуальной задачей научных исследований становится в том числе и разработка демпфирующего устройства с определением его эффективности снижать виброактивность электромеханического устройства, тем самым минимизируя воздействия сопутствующих вредных производственных факторов на человека. Для решения этой задачи разработана 3Д-модель конструкции твердотельного демпфера на основе пеноалюминия по которой изготовлены два макета, различающиеся глубиной цилиндрических проточек, используемых для установки винтов. Из результатов измерения вибрационных характеристик следует, что материал, используемый в качестве гасителя колебаний, обладает демпфирующими свойствами и может быть применен для снижения уровня виброактивности электромеханического устройства. Сравнение результатов испытаний макетов твердотельного демпфера показало, что использование макета № 1 позволяет снизить амплитуду вибрации до 3 раз по сравнению с макетом № 2. Объектом исследования является фрагмент демпфирующего элемента - гасителя колебаний твердотельного демпфера - на основе пеноалюминия. Цель: разработать конструкцию макета твердотельного демпфера на основе пеноалюминия и определить эффективность его применения для снижения уровня виброактивности электромеханического устройства системы жизнеобеспечения нефтегазовых станций. Методы: современные подходы вибродиагностики, вычислительной математики и средств измерений. Результаты исследования показали возможность создания твердотельного демпфера на основе пеноалюминия для решения задач снижения амплитуды вибрации в диапазоне рабочих частот вращения ротора электромеханического устройства по сравнению с соответствующими вибрационными характеристиками без элементов демпфирования.

Relevance. Mechanical vibrations are a common and technically important process that has a negative acoustic effect on human health and in some cases is a harmful production factor. In devices, the presence of vibration is caused by exciting influences of various physical nature: mechanical, electromagnetic, aerodynamic. The reason for their occurrence are defects in parts and assemblies, the technical principle of the ball bearing device, as well as the coincidence of the operating frequency of the device with natural frequency of the structural elements. Since it is technically impossible to completely eliminate the vibration activity of an electromechanical device, the actual topic of scientific research is the technical task of developing a damping device with determining its effectiveness to reduce the vibration activity of an electromechanical device, thereby minimizing the effects of concomitant harmful production factors on humans. To study this problem, a 3D model of the construction of a solid-state damper based on aluminum foam has been developed, according to which two layouts are made with different depths of cylindrical ducts used to install screws. The results of measuring vibration characteristics showed that the material used as a vibration dampener has damping properties and can be used to reduce the level of vibration activity of an electromechanical device. A comparison of the test results of the solid-state damper layouts showed that using layout No. 1 reduces the vibration amplitude up to three times compared with layout No. 2. Object. Fragment of the damping element of the vibration damper of a solid-state damper based on aluminum foam. Aim. To develop a design for a solid-state damper based on aluminum foam and determine the effectiveness of its use to reduce the level of vibration activity of an electromechanical device of the life support system of oil and gas stations. Methods. Modern approaches of vibration diagnostics, computational mathematics and measuring instruments. Results. There is a possibility of creating a solid-state damper based on aluminum foam to solve the problems of reducing the amplitude of vibration in the operating frequency range of the rotor of an electromechanical device compared with the corresponding vibration characteristics without damping elements.