Захист від виробничих вібрацій (стр. 2 из 3)
1а - транспортна вертикальна вібрація;
1б - транспортна горизонтальна вібрація;
2 - транспортно-технологічна вібрація (вертикальна і горизонтальна);
3а - технологічна вібрація (вертикальна і горизонтальна) у виробничих приміщеннях з джерелами вібрації;
3б - теж саме у виробничих приміщеннях без джерел вібрації;
3в - теж саме у приміщеннях для розумової праці та адміністративно управлінських приміщеннях;
4 - локальна вібрація.
Рисунок 1.1 - Гігієнічне нормування вібрації
При перекладі на коливальну швидкість характерних рівнів це відповідає:
132 дБ-20*10-2м/с
108 дБ-1,3*10-2м/с.
6. Загальні методи зниження вібрацій
Основними напрямами вирішення проблеми віброзахисту є автоматизація виробництва і впровадження робототехніки.
У тих випадках, коли це зробити не можливо, застосовують спеціальні методи, більшість з яких заснована на вирішенні диференційних рівнянь руху коливальних систем.
Ці рівняння дуже складні.
З точки зору охорони праці найбільший інтерес становлять вібрації поблизу резонансу. В цьому випадку завдання спрощується, оскільки машини і агрегати можна розглядати як коливальні системи з одним степенем вільності. Розглянемо систему у вигляді зосередженої маси (m), що лежить на пружині, інший кінець пружини жорстко закріплений. Система, крім того, володіє тертям μ (рис 1.2).
У цій системі елементи пружності, маси і тертя відокремлені один від одного. Такі системи називаються системами із зосередженими параметрами. Для простоти аналізу вважатимемо, що на систему діє змінна збуджуюча сила, що змінюється за синусоїдальним законом:
F = Fm·sin
t. (1.5)Рівняння коливального руху тіла m у цьому випадку має вигляд
mx // + μx/ + gx = Fm·sin
t, (1.1)де m - маса системи, кг;
g - жорсткість пружини, яка чисельно дорівнює силі, яку необхідно прикласти до пружини, щоб викликати її одиничну деформацію, Н/м;
Рисунок 1.2 - Коливальна система з зосередженими параметрами.
х - потокове значення коливального зсуву пружини, м;
x/ = dx/dt - потокове значення коливальної швидкості, м/с;
x // = dv/dt - потокове значення коливального прискорення м/с;
μ - стала, яка називається коефіцієнтом в'язкого опору, Нc/м;
Fm - амплітуда збуджуючої сили, Н;
ω - частота збуджуючої сили, рад/с.
Рішення цього рівняння дає співвідношення між амплітудами коливальної швидкості Vm і збуджуючою силою Fm:
. (1.7)Знаменник цього виразу характеризує опір, який здійснює система збуджуючій змінній силі, і називається повним механічним опором, або імпедансом коливальної системи.
Величина μ складає активну, а величина
- реактивну частину цього опору.Реактивний опір, у свою чергу, складається з двох опорів: пружного g/ωта інерційного mω.
Одиниця механічного опору - Нс/м.
Аналізуючи формулу, можна зробити такі висновки про шляхи зниження вібрації:
1. Боротьба з вібрацією в джерелі її виникнення полягає в тому, що ще на стадії конструювання машин і проектування технологічних процесів перевага повинна віддаватися таким кінематичним і технологічним схемам, при яких динамічні процеси, викликані ударами, різкими прискореннями і т.п., були б виключені або максимально знижені.
Наприклад:
а) заміна кулачкових і кривошипно-шатунних механізмів такими, що рівномірно обертаються;
б) заміна кування і штампування пресуванням;
в) заміна ударної правки вальцюванням;
г) заміна пневматичної клепки гідравлічною клепкою і електрозварюванням;
д) для зниження рівня вібрацій редукторів застосовуються шестерні із спеціальними видами зчеплення - глобоїдним, шевронним замість звичайних шестерень з прямим зубом.
2. Усунення резонансних режимів при роботі технологічного устаткування може бути здійснено двома шляхами:
а) зміною маси і жорсткості системи;
б) встановленням нового режиму роботи, тобто зміною частоти збуджуючої сили.
Як можна змінити жорсткість системи?
Жорсткість системи змінюються введенням в конструкцію ребер жорсткості або зміною її пружних характеристик.
3 Вібродемпферування - це зменшення рівня вібрацій об'єкта, що захищається, шляхом перетворення енергії механічних коливань даної системи, що коливається,в інші види енергії.
Збільшення втрат енергії в системі може здійснюватися:
використанням конструкційних матеріалів з великим внутрішнім тертям (гума, дерево, пластмаси, сплави);
нанесенням шару пружних матеріалів, що мають великі втрати на внутрішнє тертя (мастика - антивібріт на основі епоксидної смоли), застосовуєтьсядля покриття днищ автомобіля;
використанням поверхневого тертя (наприклад, при коливаннях двох скріплених і щільно прилеглих одна до одної пружних пластин).
4. Віброгасіння. Під віброгасінням розуміють зменшення рівня вібрацій об'єкта, що захищається, шляхом введення в систему додаткових мас (реактивного імпедансу):
а) найчастіше віброгасіння реалізується шляхом установки агрегатів на самостійні фундаменти. Масу фундаменту підбирають так, щоб амплітуда коливань підошви фундаменту у будь-якому випадку не перевищувала 0,1-0,2 мм;
б) шляхом установки віброгасителів.
Принцип роботи: додаткова коливальна система з масою "m", яка пружно пов’язана з основною з масою "М", має частоту, яка налаштована на основну частоту коливань системи з масою "М", але знаходиться з нею у протифазі.
Цей метод боротьби з вібрацією зручний, коли частота коливань постійна, наприклад, вібрація суднових двигунів. У компресоробудуванні до цього методу боротьбиз вібрацією можна віднести установку на нагнітальномутрубопроводі буферних місткостей.
5. Віброізоляція здійснюється за допомогою введення в коливальну систему пружного додаткового зв'язку, який перешкоджає передачі вібрації від машини (джерела коливань), до основи або суміжних елементів конструкції (рис.1.3).
Ефективність віброізоляції оцінюється коефіцієнтом передачі (КП):
, (1.8)де Fm - сила, що діє на основу за наявності пружного зв'язку;
F - сила, що діє на основу при жорсткому зв'язку.
Рисунок 1.3 - Система з віброізоляцією.
Якщо КП =
, то віброізоляція добра. Коефіцієнт передачі розраховується за формулою: 
, (1.9)де f - частота збуджуючої сили; f0 - власна частота коливань системи на віброізоляторах.
7. Види віброізоляторів
1. Віброізоляція між стаціонарним устаткуванням і фундаментом здійснюється за допомогою гумових прокладок, пружин і гумовометалевих амортизаторів (рис.1.4).
Рисунок 1.4 - Віброізолюючі опори (амортизатори):
а - пружинні; б - гумові віброізолятори
Пружинні віброізолятори в порівнянні з гумовими мають ряд переваг: вони можуть застосовуватися для ізоляції як низьких, так і високих частот, довше зберігають постійність пружних властивостей в часі, добре протистоять дії мастил і високої температури, відносно малогабаритні. Але вони можуть пропускати коливання високих частот, оскільки матеріал пружин (сталь) має малі внутрішні втрати. Тому пружинні віброізолятори в цьому випадку рекомендується встановлювати на прокладки з пружних матеріалів типу гуми (комбінована амортизація).
2. Акустичні шви фундаментів будівель (за фундаментом будівлі залишають пустоти).
3. Віброізоляція фундаменту від ґрунту.
На Каунаському заводі прецизійних верстатів свого часу не могли добитися необхідної точності виготовлення деталей для точних верстатів. Вихід: самі фундаменти верстатів поставили на віброопори.
4. Пружні вставки між несучими елементами будівель і конструкцій (вентилятори відокремлені пружною вставкою від повітроводів).
5. При роботі з ручним механізованим інструментом застосовуються засоби індивідуального захисту рук від дії вібрації. До індивідуальних засобів захисту відносять:
а) віброізолюючі рукавиці або рукавички; б) віброізолюючі прокладки або пластини, які забезпечені кріпленнями до рукояток; в) спеціальне взуття на високій пружній підошві. Для профілактики вібраційної хвороби для працівників з вібруючим устаткуванням рекомендується проводити комплекс профілактичних заходів: 1) водні процедури; 2) масаж; 3) лікувальну гімнастику; 4) вітамінізацію та ін.
При роботі з вібруючим устаткуванням у робочий цикл включаються технологічні операції, не пов'язані з дією вібрації. Якщо це неможливо, потрібно передбачити 10-15-хвилинні перерви після кожної години роботи.
Помічено, що несприятливі наслідки дії вібрації посилюються в холодних умовах. Тому в зимовий час робітників потрібно забезпечувати теплими рукавицями.
8. Вимірювання вібрації і вібровимірювальна апаратура
У даний час для вимірювання вібрацій застосовуються різні прилади електронної техніки. Їх різновидів дуже багато. Але загальну схему їх можна подати у вигляді (рис.1.5):
Рисунок 1.5 - Схема вимірювання вібрації:
1 - вимірювальний перетворювач (вібродатчик);
2 - попередній підсилювач;
3 - реєструючий прилад