Подбор виброопор и пружинных подвесов для компрессорных агрегатов

Статья подготовлена в информационных целях. Упоминание тех или иных товаров (услуг) не означает, что они представлены в нашем каталоге. Пожалуйста, уточняйте актуальный ассортимент у менеджеров.

Любой компрессор — поршневой, винтовой или спиральный — генерирует механические колебания с частотой, кратной частоте вращения вала и количеству рабочих циклов. Без виброизоляции эти колебания через раму и фундамент уходят в несущие конструкции здания, превращаясь в структурный шум, который распространяется на этажи и в соседние помещения. Кроме того, через жёсткие связи вибрация передаётся трубопроводам хладагента, вызывая усталостные трещины в паяных соединениях и разрушение теплообменников.

Задача виброопор и пружинных подвесов — создать упругую связь между агрегатом и основанием, при которой собственная частота системы «агрегат–опора» оказывается значительно ниже частоты возмущающей силы. Только в этом случае опоры работают как фильтр, гасящий колебания, а не как мостик для их передачи.

Шаг первый: собираем исходные данные

До подбора виброопор необходимо определить три величины.

Общий вес агрегата в рабочем состоянии. Учитывается масса компрессора, электродвигателя, рамы, масла, хладагента, трубной обвязки на агрегате и ресиверов, если они закреплены на общей раме. Значение берут из паспорта или суммируют по компонентам.

Количество точек опирания. Определяется конструкцией рамы агрегата. Чаще всего компрессорные агрегаты опираются на 4 или 6 точек. Реже применяют 8-точечное опирание для тяжёлых машин. Важно, чтобы все опоры нагружались равномерно.

Частота возмущения. Для поршневых компрессоров основная частота вибрации равна частоте вращения коленчатого вала (обычно 24–29 Гц при 1450–1750 об/мин). Для винтовых компрессоров частота возмущения определяется произведением частоты вращения ведущего винта на количество зубьев и может достигать 200–400 Гц. Чем выше частота возмущения, тем проще обеспечить эффективную виброизоляцию.

Шаг второй: расчёт нагрузки на одну опору

Нагрузку на одну виброопору вычисляют делением общего веса агрегата на количество опор. При неравномерной развесовке (тяжёлый компрессор с одной стороны, лёгкий электродвигатель с другой) нагрузки на разные опоры различаются. В таких случаях каждую опору рассчитывают индивидуально по фактическому распределению веса.

Полученное значение сравнивают с номинальной грузоподъёмностью виброопоры. Рабочая нагрузка должна попадать в середину допустимого диапазона опоры: не менее 50 процентов и не более 90 процентов от максимальной. Недогрузка даёт излишне высокую собственную частоту и ухудшает виброизоляцию. Перегрузка ведёт к потере упругих свойств и преждевременному разрушению.

Шаг третий: статический прогиб — главный параметр

Статический прогиб — это величина, на которую виброопора проседает под расчётной нагрузкой. Именно статический прогиб определяет собственную частоту колебаний системы на опорах и, следовательно, эффективность виброизоляции.

Связь проста: чем больше статический прогиб, тем ниже собственная частота системы и тем лучше отстройка от частоты возмущения. Для эффективной виброизоляции частота возмущения должна превышать собственную частоту системы не менее чем в 2,5–3 раза. При таком соотношении коэффициент передачи вибрации падает ниже 10–15 процентов.

На практике это означает следующее:

• Резиновые цельнолитые опоры имеют статический прогиб 2–5 мм. Собственная частота системы на них лежит в пределах 10–15 Гц. Этого достаточно для высокооборотных винтовых компрессоров с частотой возмущения выше 100 Гц.
• Резинометаллические опоры со статическим прогибом 5–8 мм дают собственную частоту 7–9 Гц и подходят для большинства поршневых компрессоров с частотой вращения 1450 об/мин.
• Пружинные виброопоры обеспечивают статический прогиб 15–30 мм и собственную частоту 2,5–4 Гц. Это единственный правильный выбор для низкооборотных поршневых машин (менее 1000 об/мин) и для агрегатов, устанавливаемых на перекрытиях верхних этажей, где требования к виброизоляции особенно жёсткие.

Когда нужен пружинный подвес

Пружинный подвес решает две задачи, недоступные обычным виброопорам.

Первая — виброизоляция трубопроводов и воздуховодов, подвешенных к потолку или стенам. Компрессор передаёт пульсации давления в трубопроводы хладагента, и без упругого подвеса эти пульсации превращаются в гул, разносимый по строительным конструкциям. Пружинные подвесы с резиновым элементом в опорной чашке разрывают этот путь.

Вторая — подвес самих агрегатов к потолочным перекрытиям, когда напольная установка невозможна. В таких случаях пружинный подвес с вертикальной тягой и демпфирующим элементом подбирают по тому же принципу: вес агрегата, количество точек подвеса, статический прогиб.

Типы виброопор и их применение

Цельнолитые резиновые опоры. Недорогой вариант для агрегатов малой и средней мощности с высокочастотной вибрацией. Хорошо работают на сжатие и сдвиг. Недостаток — старение резины при контакте с маслом и хладагентами, поэтому требуют защитных подкладок.

Резинометаллические опоры. Состоят из резинового массива, завулканизированного между двумя металлическими пластинами. Выдерживают более высокие нагрузки, чем цельнолитые, и обладают большим статическим прогибом при тех же габаритах. Универсальное решение для большинства холодильных компрессоров средней мощности.

Пружинные виброопоры с демпфером. Стальная пружина, помещённая в корпус с резиновым демпфером. Демпфер гасит собственный резонанс пружины, который иначе сам стал бы источником вибрации. Обязательны для низкооборотных машин и ответственных объектов с жёсткими акустическими нормами.

Пружинные подвесы. Отличаются от опор наличием тяги для крепления к потолку или несущей балке. Подбираются по тем же нагрузочным и частотным критериям.

Что важно помнить при подборе

• Виброопоры не работают поодиночке. Все опоры одного агрегата должны быть однотипными и одного производителя, иначе разный статический прогиб вызовет перекос рамы и неравномерный износ.
• Трубопроводы, подходящие к компрессору, обязательно должны иметь виброразвязку — гибкие вставки, компенсаторы и собственные опоры на пружинных подвесах. Жёсткая труба сводит на нет эффект от виброопор, поскольку работает как механический мост.
• Агрегат на виброопорах должен стоять на массивном основании: бетонной плите или жёсткой металлической раме, которая объединяет все опоры и предотвращает раскачивание. Лёгкая рама, поставленная на мягкие опоры, сама начнёт колебаться на собственной частоте.
• При установке на перекрытии обязателен акустический расчёт с определением уровня структурного шума в нижележащем помещении. Чем ниже частота возмущения, тем больший статический прогиб требуется.
• Замена виброопор проводится комплектно. При выходе из строя одного виброизолятора меняют весь комплект, поскольку старые опоры уже имеют остаточную деформацию и их жёсткость отличается от новой.

Типовая схема подбора

1. Определить общий вес агрегата и количество точек опирания.
2. Вычислить нагрузку на одну опору с учётом неравномерности развесовки.
3. Определить частоту возмущения компрессора.
4. Выбрать тип виброизолятора: резиновый, резинометаллический или пружинный — исходя из требуемого статического прогиба и частотной отстройки.
5. По каталогу производителя подобрать модель, в диапазон нагрузок которой попадает расчётное значение.
6. Проверить, что при расчётной нагрузке статический прогиб обеспечивает собственную частоту системы не выше, чем требуется для трёхкратной отстройки от частоты возмущения.
7. Подобрать виброразвязку трубопроводов — гибкие вставки и пружинные подвесы.
8. Предусмотреть массивное основание под агрегат.

Заключение

Подбор виброопор и пружинных подвесов — это не выбор «по весу» и не формальность. Это акустический расчёт, в котором статический прогиб и собственная частота системы важнее, чем грузоподъёмность. Правильно подобранный комплект виброизоляторов исключает передачу структурного шума, продлевает ресурс компрессора и предотвращает усталостные разрушения трубопроводов. Экономия на виброопорах оборачивается жалобами на шум, дорогостоящим ремонтом конструкций и падением надёжности холодильной системы.

---

Статья носит исключительно информационный характер и не является руководством к действию, технической или производственной инструкцией. За консультациями по вопросам обращайтесь к сертифицированным специалистам.