Теоретическая часть

3.1 Вибрация и ее влияние на организм человека

Характерной чертой современных энергетических предприятий является насыщенность машинами и агрегатами, генерирующими вибрацию и шум. Вибрация, независимо от того, носит ли она локальный, общий (например, при воздействии на весь организм человека) или комбинированный (локальный и общий) характер, отрицательно влияет на нервную систему, желудочно-кишечный тракт, мышцы, костно-суставный аппарат, зрение, слух и т.д. Длительное воздействие вибрации может привести к трудно излечимой вибрационной болезни - стойкому нарушению физиологи­ческих функций организма. Особенно вредны вибрации с частотой 5-30 Гц, близкой к родственным частотам человеческого тела или отдельных его органов. Сильные вибрации мешают нормальной работе машин и механиз­мов: сокращают срок их службы, ухудшают качество обработки, и т.п. Нередко они вызывают разрушение машин и строительных кон­струкций. Таким образом, борьба с вибрациями на производстве являет­ся важной технической и санитарной проблемой.

3.2 Основные параметры вибрации, методы их измерения

Основны­ми величинами, характеризующими вибрацию, являются [1]: частота ко­леблющегося тела f, Гц; амплитуда смещения от положения равновесия А, мм; скорость колебания тела V, м/с; ускорение W, м/с². Значениями амплитуды смещения А часто ограничивают до­пустимую вибрацию агрегатов и фундаментов. Колебательная скорость V поверхности характеризует также уровень возникающего шума, а ускорение W определяет действующие динамические силы.

В тех случаях, когда колебания близки к синусоидальным, достаточно определить одну из трех величин А, V или W и частоту колебаний - f, остальные две величины могут быть вычислены из соотношений

V= 2 πfА=ωА и W=( 2 πfА) ² = ω²А, (1)

где ω - круговая частота колебаний.

Вибрация часто оценивается по уровню вибрации, измеряемому в логарифмических единицах - децибелах

L_V= 20 lg V/V ₀ или L_W= 20 lg W/W ₀, (2)

где L_v - уровень вибрации по скорости;

L_W - уровень вибрации по ускорению;

V и W - действующие иди эффективные значения скорости и ускорения;

V ₀=5×10^-8 м/с и W ₀=3×10^-4 м/с² - стандартные пороговые значения скорости и ускорения, принятые в соответствии с международным соглашением.

На практике чаще всего приходится иметь дело со сложными вибрациями, состоящими из нескольких простых колебании различ­ной интенсивности и частоты. Поэтому, чтобы эффективно вести борьбу с вибрацией, необходимо знать ее частотный состав или спектр.

Для измерения вибраций существует ряд методов: механические или непосредственные методы измерения амплитуд и электрические. Анализ частотного состава сложных вибраций производится анализаторами, которые вырезают в исследуемом частотном диапа­зоне каждую частоту или определенную полосу частот в октаву или в 1/3 октавы. Полоса частот, у которой f₂/f₁ =2, называется октавой, а для третьоктавной полосы частот - f₂/f₁ = , где f₁ и f₂ – нижняя и верхняя граничные частоты. Октава и третьоктава характеризуются среднегеометрическими частотами: октава - f_с.г.=√ f₂ f₁, а третьоктава – f_с.г. = .

3.3 Методы зашиты от производственной вибрации

3.3.1 Методы борьбы в источнике возникновения вибрации.К этим методам относится, в первую очередь, устранение причины возникновения виб­рации в машинах и механизмах конструктивными и технологическими методами. Например, замена металлических шестеренок металлопластмассовыми, замена клепки сваркой, штамповки - литьем и т.п. Сюда же можно отнести применение материалов с большим внутренним трением для изготовления движущихся деталей машин, повышение качества и точности изготовления деталей, тщательную балансировку вращаю­щихся частей машин, применение динамических виброгасителей.

3.3.2 Методы борьба с вибрацией на пути ее распространения. Наиболее важные из них - применение вибродемпфирующих материа­лов, обладающих большим внутренним трением и вязкостью. Это раз­личные антивибрационные мастики, которые наносятся на вибрирую­щие металлические поверхности. Деформируясь вместе с поверхнос­тью, они переводят часть энергии колебания в тепло и тем самым способствуют уменьшению амплитуды колебания. Наиболее расп­ространенным методом этой группы – это применение виброизоляции. В этом случае источник колебания устанавливается на специально подобранные для него виброизоляторы, уменьшающие передачу колебательной энер­гии защищаемому объекту.

3.3.3 Индивидуальные средства зашиты от вибрации.К ним относятся виброзащит­ные перчатки, обувь, коврики, виброзащитные рукоятки у вибриру­ющих ручек управления. Однако следует отметить, что эффектив­ность существующих индивидуальных средств защиты от вибрации пока недостаточна, а также работать с их применением бывает неудобно. Поэтому бороться с вибрацией необходимо, в первую очередь, в ис­точнике возникновения и на пути ее распространения с помощью имеющихся технических средств, перечисленных выше.

3.3.4 В данной лабораторной работе изучается эффективность мето­да виброизоляции, т.е. производится оценка величины ослабления вибрации, передающейся от машины, установленной на амортизаторы (виброизоляторы) к фундаменту. В промышленности применяются амортизаторы в виде стальных пружин, рессор, прокладок из рези­ны, резино-металлических конструкций, пробки и т.п. В нашем случае используются пружинные виброизоляторы, схематично показанные на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема виброизоляции электродвигателя

Основным показателем, определяющим качество виброизоляции какой-либо машины (см. рис.2), установленной на амортизаторы с жесткостью С и массой М, является коэффициент передачи (или коэффициент амортизации) KП. Он указывает, какая доля динамической силы F_ф или ускорения W_ф от общей силы F или ускорения W, действующих со стороны машины, передается гибкими амортизаторами фундаменту

, (3)

где f=ω /2 π - частота возмущающей силы;

f - частота собственных колебаний машины на амортизаторах.

Основная частота возмущающей силы и гармонические частоты ее составляющих в герцах, например, в случае неуравновешенности ротора электродвигателя, вентилятора, турбины и т.д., определя­ется по формуле f=n /60, где n - число оборотов в минуту. В случае источников колебаний, причиной которых не является не­уравновешенность ротора, имеют место другие частоты возмущающих сил.

Частота собственных колебаний машины может быть найдена из выражения

, (4)

где - статическая осадка амортизаторов под действием собственного веса машины;

g - ускорение свободного падения.

Зависимость коэффициента амортизации от частоты возмуща­ющей силы представлена на рисунке 2 [1].

1 – без учета затухания в амортизаторах; 2 – с учетом затухания

Рисунок 2 - Зависимость коэффициента передачи от частоты возбуждения

Из рисунка 2 видно, что амортизаторы начинают приносить эффект (КП <1), когда частота возмущения f > f₀ √2. При f ≤ f₀ √2 амортизаторы или полностью передают энергию вибрации фундаменту (КП =1), или даже усиливают ее (КП >1). Эффект амортизации тем больше, чем больше отношение f/f₀. Следовательно, для лучшей изоляции фундамента от вибрации ма­шины, при известной частоте ее возмущения f, необходимо умень­шить частоту собственных колебаний машины на амортизаторах f₀ для получения больших отношений f/f₀. Это достигается либо увеличением массы машины М, либо уменьшением жесткости амортизатора С. При известной же собственной частоте f₀ эффект изоляции вибрации будет тем выше, чем больше возмущаю­щая частота f по сравнению с частотой f₀. Ослабление передачи вибрации на фундамент обычно характеризуется величи­ной виброизоляции ВИ. Виброизоляция на данной частоте в децибелах может быть определена по формулам

(5)

, (6)

где L_{V 1} и V ₁ - уровень вибрации и виброскорости машины или фундамента при отсутствии амортизаторов между машиной и фунда­ментом;

L_{V 2} и V ₂ - уровень вибрации и виброскорости фундамен­та при наличии амортизаторов между машиной и фундаментом.

3.4 Нормирование вибрации

Различают гигиеническое [2,3] и техни­ческое нормирование вибраций [4]. В первом случае производят ограничение пара­метров вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. Во втором слу­чае осуществляют ограничение параметров вибрации с учетом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации. При этом учитывают условия установки и режим работы стационарного виброактивного технологического оборудования в цехах, условия эксплуатации ручного механизированного инструмента (см. Прило­жение А).

Дата добавления: 2015-07-18