3.1 Расчет вертикальных вынужденных колебаний действующих на фундамент магистрального агрегата нм 10000 – 210

Произведем расчет воздействия вертикальных вынужденных колебаний массивного фундамента под работающий перекачивающий агрегат, для того чтобы выяснить устойчив или нет фундамент, на который воздействует максимальная амплитуда вынужденных вертикальных колебаний, после того как произвели ремонт и техническое обслуживание магистрального насоса. Расчет связан с ограничением максимальных амплитуд вынужденных колебаний фундамента предельно допустимыми величинами. Следовательно, основную суть расчета можно выразить условием:

Az ≤A; (3.1)

где Аz – максимальная амплитуда вынужденных колебаний фундамента, определяемая расчетом; А – предельно допустимая амплитуда колебаний фундамента. При работе перекачивающего агрегата в фундаменте возникают три вида колебаний: вертикальные (по вертикальной оси Z); горизонтальные (по оси Х) и вращательные (крутильные вокруг оси Х). Для каждого из этих видов колебаний расчетным методом необходимо определить их максимальные амплитуды, обозначаемые, соответственно AZ, AX и Aφ.

Имеются следующие данные для расчета: масса агрегата со всем вспомогательным навесным оборудованием m = 12 т; масса фундамента под агрегат m_f = 30 т; площадь подошвы фундамента F = 20 м²; модуль деформации грунта = 1,05; частота вращения ротора силовой турбины n = 3000 об/мин;

При равномерном вращении ротора машины динамическая нагрузка (периодическая сила), действующая на фундамент в вертикальном направлении, изменяется по синусоидальному закону

Найдем круговую вынужденных частот колебаний (w) по формуле

ω=2πf; (3.2)

где; f – время работы принимаем равным 3000 часам

ω= 2 × 3,14 × 3000 = 18840 (1/мин)

Далее находим переменную силу, действующую на фундамент в вертикальном направлении (по вертикальной оси Z) по формуле

PZ=PZmaxSin(ωf); (3.3)

где f – время работы принимаем равным 3000 часов; ω – круговая вынужденных частота колебаний; PZmax – максимальная переменная сила, действующая на фундамент в вертикальном направлении (по оси Z)

PZmax = m_общ × g; (3.4)

PZmax = 42 × 9,81 = 412,02 (Н)

где m_общ – масса фундамента и агрегата, испытывающих колебания;

Найдем коэффициент жесткости основания при упругом равномерном сжатии фундамента по формуле.

kZ=CZ × F; (3.5)

где площадь подошвы фундамента F = 20 м²; CZ – коэффициент равномерного упругого сжатия грунтов = 1,79 [3].

kZ = 1,79 × 20 = 35,80

Находим максимальную амплитуду вынужденных вертикальных колебаний фундамента по оси Z по формуле 3.6

(3.6)

Az = = 0,0074 мм

Таким образом можно сделать вывод о том, что предельно допустимая амплитуда вынужденных колебаний в вертикальной плоскости составляет 0,2 мм, следовательно, условие пригодности фундамента выполняется, так как максимальная амплитуда вынужденных вертикальных колебаний фундамента по оси Z составила 0,0074 мм. Условие (3.1) выполняется 0,0074 ≤ 0,2 мм.