Исходные данные для расчета

Масса электродвигателя с основанием m₁=2кг.

Масса фундаментной плиты m₂=2 кг.

Модуль сдвига стали G=8*10¹⁰ Н/м².

Число амортизаторов k = 4.

Параметры пружины даны в табл. 6.

Таблица 6

Номер амортизатора	1	2	3	4
Диаметр пружины G, м	18* 10-3	22*10-3	28*10-3	44*10-3
Диаметр проволо­ки пружины d, м	2*10-3	2*10-3	3*10-3	3*10-3
Число витков пру­жины t	8	13	8	10

Порядок выполнения работы

1. Включить осциллограф и установку.

2. Установить электродвигатель на фундаментную плиту без амортизаторов и закрепить его винтами.

3. Изменяя частоту вращения электродвигателя от 8 до 44 Гц, измерить на осциллографе двойную амплитуду коле­баний А (см) и занести результаты измерения в бланк ра­боты.

4. Установить поочередно амортизаторы согласно зада­нию между основанием двигателя и фундаментной плитой и повторить опыт по п. 3.

Обработка результатов измерения

1. По формуле V=A/(В*1,4), где V - среднеквадратич­ная виброскорость, м/с; А - двойная амплитуда (размах) колебаний на осциллографе, см; В - калибровочный коэф­фициент; В = 470 см*с/м, определить среднеквадратичные значения виброскорости и внести в бланк отчета.

2. Определить логарифмические уровни виброскорости (дБ) по формуле L=20lg(V/V₀) и внести их в бланк отчета.

3. Пользуясь данными измерений и нормами вибраций (технологическая вибрация), построить полученные уровни виброскорости и допустимый уровень виброскорости в коор­динатах L, дБ; f, Гц.

4. Выполнить расчет амортизаторов согласно заданию.

5. Выводы.

Определить по графикам, на сколько децибел уровень виброскорости установки без амортизаторов превышает нор­му, какие амортизаторы и на каких частотах обеспечивают снижение уровня виброскорости ниже нормы. Полученные в расчете уровни виброскорости сравнить с допустимым уровнем.

Работа 6

Исследование интенсивности тепловых излучений и эффективности защитных средств

Цель работы – научить студентов определять и рассчитывать интенсивность тепловых излучений и оценивать эффективность защитных средств.

Общие сведения

Микроклимат производственных помещений характеризуется уровнем температуры и влажности воздуха, скоростью его движения, а также интенсивностью тепловых излучений (радиацией), преимущественно в инфракрасной и частично в ультрафиолетовой областях спектра электромагнитных волн (ГОСТ 12.1.005 - 76. Воздух рабочей зоны ).

Тепловые излучение - электромагнитное излучение, обла­дающее волновыми и квантовыми свойствами, в производст­венных условиях встречается в диапазоне волн от 100 нм до 500 мкм. Ультрафиолетовая область спектра имеет длину волн (100...400) нм, видимая часть - (400…780) нм и инфракрасная - от 780 нм до 500 мкм. Инфракрасное излу­чение подразделяется на три области: коротковолновую - из­лучения с длиной волны менее 1,4 мкм, средневолновую - (1,4...3,0) мкм и длинноволновую - более 3,0 мкм.

Исследования показывают, что не менее 60% всего теряе­мого тепла распространяется в окружающей среде путем инфракрасного излучения. В практических условиях тепло­вое излучение является интегральным, поскольку нагретые тела излучают одновременно различные длины волн. Однако максимум излучения всегда соответствует волнам определен­ной длины, причем по мере увеличения температуры источ­ника излучения максимум энергии излучения перемещается в спектре в сторону более коротких волн.

Эффект действия тепловых излучений на организм чело­века зависит от длины волны, которая обуславливает глу­бину их проникновения. Длинноволновое и средневолновое инфракрасные излучения поглощаются в основном кожным покровом человека, видимые излучения и коротковолновые инфракрасные излучения проникают в организм человека, воздействуя на его внутренние органы. Действие инфракрас­ных излучений при поглощении их в различных слоях кожи сводится к нагреванию ее и усилению обмена веществ.

Коротковолновые инфракрасные излучения, интенсивно поглощаясь хрусталиком глаза, являются причиной профес­сиональной катаракты (помутнение хрусталика). При интен­сивном воздействии этих излучений на незащищенную голову может произойти тепловой удар - потеря сознания, на­рушение координации движений, тяжелое поражение мозго­вых тканей.

При длительном пребывании человека в зове тепловых излучений, как и при систематическом воздействии высокой температуры окружающего воздуха, происходят значительное нарушение теплового баланса в организме. Нарушается работа механизма терморегуляции поддерживающего температуру тела на уровне (36,6.. .37,2)° С, усиливается деятельностью сердечно-сосудистой и дыхательной системой, усиливается потоотделение, происходит нарушение солевого ба­ланса организма. При потере организмом солей в крови плохо удерживается вода, что приводит к быстрому выделению из организма вновь выпитой жидкости (в особо жарких условиях потеря организмом человека жидкости может до­стигать (1,0. ..1,5) л/ч). Нарушение водно-солевого баланса вызывает судорожную болезнь.

Интенсивность интегрального излучения измеряется акти­нометрами, а спектральная интенсивность получения - ин­фракрасным и спектрометрами типа ИКС-14. Интегральная допустимая интенсивность теплового облучения не должна превышать 258 Вт/м² (0,5 кал/см² - мни). Интенсивность об­лучения от нагретой поверхности или через отверстие в печи можно определить по формуле (при l≥F^0.5)

E_расч=0,91F((T/1000)⁴-A) , (7)

l₂

где Е - интенсивность облучения, Вт/м²; F - площадь излу­чающей поверхности, м²; l - расстояние от центра излучаю­щей поверхности до облучаемого объекта, м; A = 85 - для кожи человека и хлопчатобумажной ткани; А = 100- посто­янный коэффициент для сукна,

Защита от тепловых излучений. По санитарным нормам СН 245-71 температура наружных поверхностей оборудова­ния и ограждений па рабочем месте не должна превышать 45° С. Основными методами защиты от тепловых излучений являются: теплоизоляция или охлаждение нагретых поверх­ностей, экранирование источников излучений, применение воздушного душирования и средств индивидуальной защиты, организации рационального режима труда и отдыха и т. д.

Экранирование источников излучений - наиболее распро­страненный и эффективный способ защиты от тепловых излучений.

В зависимости от возможности наблюдения за рабочим процессом - экраны можно разделить на три типа.

Непрозрачные экраны (применяют при температуре (800..2000)° С) могут быть, теплоотражающими, теплопоглощающими и теплоотводящими.

В качестве отражающих материалов используют альфоль (алюминиевую фольгу), алюминий листовой, белую жесть, алюминиевые краски. Достоинства отражающих экранов – высокая эффективность. Однако применение их ограничивается, так как они не выдерживают высоких температур и механических воздействий. Эффективность экранов ухудшается при отложении на них пыли и при окислении.

В теплопоглощающем экране вследствие термического сопротивления тепловой поток уменьшается, и температура наружной поверхности экрана остается низкой. В качестве таких экранов используют металлические заслонки и щиты, футерованные огнеупорным или изоляционным кирпичом, ас­бестовые щиты и др. Теплопоглощающие экраны можно при­менять в условиях интенсивных тепловых излучений, высо­ких температур, механических ударов и запыленной среды.

Теплоотводящие экраны представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри во­дой. При достаточном охлаждении эти экраны являются практически теплонепроницаемыми. Теплоотводящие экраны используются для защиты от тепловых излучений высокой интенсивности.

Полупрозрачные экраны (применяют при температурах (800…1200)° С) могут быть теплопоглощающими и теплоотводящими. К этим экранам относятся металлические сетки с размером ячейки (3,0...3,5) мм, цепные завесы и армиро­ванное стальной сеткой стекло. Увеличение эффективности достигается орошением водяной пленкой или установкой двойных экранов.

Прозрачные экраны (применяют при температурах (800...1800)°С) могут быть теплоотводящими и теплопоглощающими. Из теплоотводящих экранов наибольшее распростра­нение получили водяные завесы, устраиваемые у рабочих окон печей. Эффективность защиты от тепловых излучений водяной завесы значительно возрастает при увеличении тол­щины слоя воды (наиболее эффективны водяные завесы с толщиной слоя (15.. .20) мм).

Высокой эффективностью обладают также экраны в виде водяной пленки на стекле и аквариальные экраны, представ­ляющие собой коробку из двух стекол, заполненную проточ­ной водой.

Прозрачные теплопоглощающие экраны изготавливают из различных стекол (силикатных, кварцевых, органических), бесцветных или окрашенных.

Кроме мер, направленных на уменьшение интенсивности теплового излучения на рабочих местах, предусматривают условия, при которых улучшается отдача тепла организма человека непосредственно на рабочем месте. Это осуществляется воздушным душированием, с помощью которого непосредственно на рабочее место направляется воздушный поток определенной температуры и скорости в зависимости от категории работ, сезона года и интенсивности инфракрасной радиации согласно ГОСТ 12.1.005-76 (Воздух рабочей зоны)

Средства индивидуальной защиты применяются в целях исключения или снижения тепловых излучений на организм человека. Защита достигается снабжением ра­ботающих спецодеждой, выполненной из стойкого невоспламеняемого против теплового излучения воздухонепроницаемого материала (сукно, брезент, ткань с металлическим покры­тием). Для защиты глаз используют очки, щитки и маски со специальными светофильтрами.

Условия проведения работы

Экспериментальная установка для определения интен­сивности тепловых излучений и оценки эффективности за­щитных средств (рис. 10) состоит из источника излучения 8,

рис. 10

снабженного термопарой 7, устройства, создающего водяную завесу, 9, комплекта диафрагм 10, набора теплозащитных экранов 11, образцов спецодежды 13 с закрепленными па них термопарами 12, актинометра 4, измерительной линейки - 3, клемм для подключения термопар 2, вольтметра 1,гнезд для установки экранов и диафрагм 6.

Теплозащитные экраны и образны спецодежды из различных материалов вставляются в передвижную стойку 5 с пазами и устанавливают на заданном расстоянии.

Для оценки защитных свойств экранов применяют следующие характеристики:

M=E_из/E_э – кратность ослабления светового потока; (8)

Μ=T_из/T_э – кратность снижения температуры; (9)

τ=1/m – коэффициент пропускания теплового потока; (10)

η=((Eиз-Eэ)/Eиз)*100% - коэффициент эффективности экрана, (11)

где Е_из и Е_э - интенсивности тепловых излучений соответственно излучающей поверхности и экрана, Вт/м²; Т_из и Т_э - соответственно температуры излучающей поверхности и экрана, К.

Интенсивность теплового излучения измеряют на рабочих местах или в рабочей зоне вблизи источника излучения. До­пустимая длительность действия на человека тепловой ра­диации приведена в табл. 7.

Таблица 7

Интенсивность теплового излучения, Вт/м'	Длительность действия с
230... 560 (слабая)….. 560... 1050 (умеренная) ..... 1050... 1600 (средняя) ...... 1600... 2100 (значительная) ..... 2100... 2800 (высокая) ...... 2800... 3500 (сильная)..... Больше 3500 (очень сильная).	Неопределенно долгое время 180... 300 40... 60 20... 30 12... 24 8... 12 2... 5

Интенсивности тепловых излучений измеряются актинометром, который рассчитан на измерение энергии излучения от 0 до 10520 Вт/м² (от 0 до 20 кал/см²*мин).

Действие актинометра основано на неодинаковой поглощательной способности блестящих и зачерненных полосок алюминиевой пластинки. Зачерненные полоски при облучении нагреваются сильнее. Алюминиевая пластинка через изолятор прикреплена к термобатарее, имеющей около 200 спаев из полосок меди и константана, соединенных последовательно. Цена деления шкалы прибора 0,5 кал/см²*мин. Продолжительность одного измерения не более (2…3) с, так как при длительном воздействии теплового излучения прибор может выйти из строя.

Во всех случаях после каждого измерения необходимо закрыть крышку актинометра и отодвинуть его на 60 см от излучателя.

Цифровой вольтметр предназначен для измерения величины термоэ.д.с., создаваемой термопарами, укрепленными с обеих сторон образца спецодежды. Этот метод позволяет оценить величину коэффициента кратности снижения температуры на различных образцах одежды.