Методы и средства вибрационной защиты

Снижение вибрации достигается установкой упругих элементов (амортизаторов) между источником вибрации и основанием или между вибрирующим основанием и рабочим местом.

Амортизаторы могут выполняться из стальных пружин, различных сортов резины и пластмассы, упругих оболочек со сжатым воздухом и из различных комбинаций упругих элементов.

Основным показателем, характеризующим качество виброизоляции какой-либо машины установленной на амортизаторы, является коэффициент передачи вибрации КП.

Коэффициент передачи вибрации показывает, какая часть динамической силы F, возбужденной в источнике вибрации, передается через амортизаторы к снованию F_осн, и определяется по формуле:

 

где - частота вынужденных колебаний источника вибраций, Гц; f_о- частота собственных колебаний виброизолированной системы, Гц.

Частота собственных колебаний машины, установленной на амортизаторы, рассчитывается по формуле:

где q - жесткость амортизатора, Н/м; т - масса виброизолированной машины, кг.

Таблица 1 Санитарные нормы показателей вибрационной нагрузки на операторов Категория вибр ции и критерий оценки Направление воздействия вибрации Логарифмический уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Корректированный по частоте уровень виброскорости, дБ           31.5                       Категория 1 Безопасность Z0                 X0, Y0                 Граница снижения производител ности труда Категория 2 X0, Y0 -               Категория 3а X0, Y0 -               Категория б X0, Y0 -               Категория 3в Комфорт X0, Y0 -

Таблица 2 Категории вибрации Категории вибрации по санитарным нормам и критерий оценки Характеристика условий труда Пример источника вибрации безопасность Транспортная вибрация, воздействующая на операторов подвижных самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофонам и дорогам, в том числе при их строительстве Тракторы сельскохозяйственные и промышленные, машины для обработки почвы, уборки и посева сельскохозяйственных культур; автомобили, строительно-дорожные машины, в том числе бульдозеры, скреперы, грейдеры, катки, снегоочистители и т.п.; самоходный горно-шахтный транспорт. граница снижения производительности труда Транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов машин с ограниченной подвижностью, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок Экскаваторы, краны промышленные и строительные, машины для загрузки мартеновских печей; горные комбайны; шахтные погрузочные машины; самоходные бурильное каретки; путевые машины, бетоноукладчики; напольный производственный транспорт 3 тип " а" граница снижения производительности труда   Технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации Станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечнопрессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, насосные агрегаты, вентиляторы, буровые станки, оборудование промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков), установки химической и нефтехимической промышленности, стационарное оборудование сельскохозяйственного производства 3 тип " в" комфорт Вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом Диспетчерские, заводоуправле-ния, конструкторские бюро, лаборатории, учебные помещения, вычислительные центры, конторские помещения, здравпункты и т д.

Жесткость пружинных виброизоляторов (Н/м) определяется по формуле:

 

 

где G - модуль сдвига (для пружинных сталей G = 7, 85× 10¹⁰ Н/м²); d, D - диаметр прутка и пружины, м; п - число виброизоляторов; i - число рабочих витков пружины.

Жесткость резиновых виброизоляторов (Н/м) определяется по формуле:

 

где - площадь одного виброизолятора, м²; - высота виброизолятора, м; - динамический модуль упругости резины, Н/м2;

Из формулы (8) видно, что для повышения виброизолирующих свойств амортизатора, необходимо снижать собственную частоту системы. Это может быть достигнуто уменьшением жесткости амортизаторов.

Определить частоту собственных колебаний системы можно также, зная статическую осадку виброизоляторов:

 

где g = 9.81 м× с^-2; - статическая осадка амортизатора, м, определяема: экспериментально.

где l - длина амортизатора в свободном состоянии, м; - длина нагруженного амортизатора, м.

Зависимость коэффициента передачи вибрации КП от отношения графически представлена на рис.2

Как видно из графика, амортизаторы начинают выполнять виброизолирующие функции при

При возникает явление резонанса (КП > 1) и в этом случае амортизаторы не снижают, а наоборот, увеличивают динамические силы, передающиеся на основание.

Для достижения эффективной виброизоляции необходимо, чтобы отношение частот было не менее 3...4.

Рис. 2 Зависимость коэффициента передачи вибрации КП от отношения 1 – при малом затухании колебаний, 2 – при большом затухании, 3 – зона виброизоляции.

 

Ослабление уровня вибрации DL, дБ, определяется по формуле:

 

или