Лабораторна робота №6. Мета роботи: - Ознайомитися з фізичними характеристиками і джерелами вібрацій, принципами її нормування

"Дослідження загальної і локальної вібрації виробничого устаткування"

Мета роботи: - Ознайомитися з фізичними характеристиками і джерелами вібрацій, принципами її нормування, вимірами і методами зниження, а також оцінити ефективність застосування віброізоляторів (ГОСТ 12.1.012-90).

1. Загальні відомості

У промисловості і на транспорті широке застосування одержали машини й устаткування, що створюють вібрацію, яка несприятливо впливає на людину. Це насамперед різноманітне виробниче устаткування, будівельні машини, транспортні засоби, ручний інструмент (електричний і пневматичний, особливо зі зворотно-ударною віддачею), устаткування в будівництві і на заводах будіндустрії (віброплощадки, роздавальні бункери з навісними електровібраторами, дозувальні установки та ін.). Під вібрацією розуміється рух механічної системи, при якому відбувається зміна в часі хоча б однієї координати, що характеризує положення системи в просторі [1].

Таким чином, вібрація являє собою процес поширення механічних коливань у твердому тілі. Під коливаннями в техніці розуміють коливання, що володіють визначеною повтореністю в часі. Коливання механічних тіл із частотою нижче 20 Гц сприймаються організмом як вібрація, а коливання з частотою вище 20 Гц – одночасно як вібрація і як звук.

При оцінці впливу вібрації необхідно розрізняти загальні вібрації, що передаються через опорні поверхні на тіло сидячої або стоячої людини які викликають струс всього організму, і локальні, що передаються через руки працюючого. При тривалій роботі на вібраційному устаткуванні в робітника може розвинутися "вібраційна хвороба", що характеризується порушенням функцій різноманітних органів і, насамперед, периферичної і центральної нервової системи.

За способом передачі на людину розрізнюють загальну і локальну вібрації.

За напрямком дії вібрація підрозділяється відповідно з напрямком осей ортогональної системи координат, де z - вертикальна вісь, х і у - горизонтальні осі.

Загальна вібрація за джерелом її виникнення розділяється на три категорії:

1) транспортну, що збуджується в результаті руху машин;

2) транспортно-технологічну, що виникає при русі машин, які виконують технологічні операції;

3) технологічну, що виникає при роботі стаціонарних машин або передається на робочі місця, що не мають джерела вібрації.

Фізичні характеристики вібрації

Фізично вібрації характеризуються амплітудою зсуву А, мм - розміром найбільшого відхилення коливної точки від положення рівноваги; коливальною швидкістю V, м/с - максимальним із значень швидкості коливної точки; коливальним прискоренням а, м/с² - максимальним із значень прискорення коливної точки; періодом коливань Т, с - проміжком часу між двома послідовними основними станами системи; частотою коливань f, Гц -величиною, оберненою періоду коливання.

Нормування вібрації

Вібрація, що впливає на людину, нормується окремо в кожній стандартній октавній смузі по-різному для загальної і локальної вібрацій [2]. Параметри загальної вібрації нормуються в октавних смугах з середньо геометричними частотами 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц. Локальна вібрація нормується в октавних смугах з середньо геометричними частотами 8,16,31,5 63, 125, 250, 500,1000 Гц.

Гігієнічну оцінку вібрацій, що впливають на людину, виконують такими методами:

- частотним (спектральним) аналізом нормованого параметра;

- одночисловими параметрами (корегованими за частотою значеннями контрольованого параметра, дозою вібрації, еквівалентними коректованими значеннями контрольованого параметра).

При спектральному (основному методі) аналізі нормованими параметрами є середньоквадратичні значення віброшвидкості v, м/с і віброприскорення а, м/с² або їхні логарифмічні рівні L_v і L_а, вимірювані в октавних смугах частот, дБ:

L_v = 20 1g (V/5·10 ^–8) , (6. 1)

L_а = 20 1g (a /10 ^–6 ), ( 6.2)

де 5·10^–8 і 10 ^–6 – відповідно опорні значення віброшвидкості (м/с) і віброприскорення (м/с²).

Гранично допустимі рівні нормованих параметрів вібрації при тривалому вібраційному впливі протягом 8 год. приведені в ГОСТ 12.1.012-90 [2]. У додатках 1 і 2 наведені санітарні норми параметрів загальної вібрації для категорії 3 типу «а» і «в» і локальної вібрації.

Методи захисту від шкідливої дії вібрації

Ослаблення вібрацій досягають такими конструктивними і технологічними методами:

- зрівноважуванням, балансуванням обертових частин для забезпечення повільності роботи машини;

- усуненням дефектів і розхитаності окремих частин;

- використанням динамічних гасителів вібрацій;

- пружною підвіскою агрегатів і амортизацією (улаштуванням проміжних

пристроїв між машиною і основою).

Основні заходи боротьби з вібрацією:

1) удосконалення конструкцій машин і технологічних процесів (заміна кулачкових і кривошипних механізмів рівномірно обертовими, гідроприводами та ін.);

2) відстроювання від режиму резонансу (зміна маси або жорсткості системи та т.п.);

3) вібродемпфування (вібропоглинання) - використання конструкційних матеріалів з великим внутрішнім тертям, нанесення на поверхні, що вібрують, прошарку пружних матеріалів, які володіють великими втратами на внутрішнє тертя (пластмаси, дерево, гума);

4) віброізолювання за допомогою використання амортизаторів, тобто введення в коливальну систему додаткового пружного зв'язку;

5) динамічне гасіння вібрацій - збільшення реактивного опору коливальних систем шляхом установки динамічного віброгасника;

6) зміна конструктивних елементів машин і будівельних конструкцій за рахунок збільшення жорсткості системи (введення ребер жорсткості);

7) активний віброзахист - уведення додаткового джерела енергії, що здійснює зворотній зв'язок від об'єкта, що ізолюється, до системи віброізоляції.

Величину віброізоляції ΔL, дБ, що характеризує ослаблення передачі коливань на фундамент на даній частоті, можна визначити за формулами:

ΔL = 20 lg l/КП, (6.3)

ΔL = L_vli – L_v2i = 20 lg V_1i /V₀ - 20 lg V_2i /V₀ = 20 lg V_1i /V_2i , (6.4)

де КП – коефіцієнт передачі;

V_1i, L_vli – середньоквадратичні значення віброшвидкості (м/с) і її логарифмі-

чні рівні (дБ) на і-й частоті при відсутності амортизаторів;

V_2i, L_v2i – те ж при наявності амортизаторів між машиною і фундаментом;

V₀ – опорне значення віброшвидкості (V₀ = 5·10 ^–8 м/с).

При цьому слід враховувати, що між значеннями віброшвидкості V, і рівнями віброшвидкості L_v, дБ, отриманими в результаті вимірів, існує така залежність:

V = 5·10 ^–8 ·10 ( 6.5)

2. Експериментальна частина

2.1 Прилади та обладнання

1. Вимірювач шуму і вібрації ИШВ-1.

2. Лабораторний вібростенд із знімними віброізоляторами (рис. 6.1).

3. Джерело локальної вібрації - пневмогайковерт типу ИПЗ 112А (рис. 6.1).

4. П'єзоелектричний вібровимірювальний перетворювач Д-13.