Захист від ультразвуку

Засоби захисту від ультразвуку (інфразвуку) значною мірою відрізняються від тих, що використовуються для боротьби із шумом. Це пов'язано з особли­востями фізичних характеристик ультразвукових коливань, зокрема із значно більшою довжиною хвиль ультразвуку порівняно з розмірами перешкод на шляху їх поширення.

Зниження інтенсивності ультразвуку може бути досягнуте зміною режиму роботи пристрою або його конструкції; звукоізоляцією джерела; поглинанням звукової енергії за допомогою глушників шуму інтерференційного, камерного, резонансного та динамічних типів, а також за рахунок використання меха­нічного перетворювача частоти.

Захист від шкідливого впливу ультразвуку віддаллю малоефективний. Боротьбу з ультразвуком в джерелі його виникнення необхідно проводити насамперед в напрямку зміни режиму роботи технологічного обладнання, щоб основна частота спрямування силових імпульсів лежала за межами ультра­звукового діапазону.

Для зменшення ультразвукових коливань доцільно використовувати глу­шники шуму, що є найпростішим способом зменшення рівня ультразвукових складників шуму, всмоктування та викиду стаціонарних дизельних та компре­сорних установок, ДВЗ і турбін.

Використання глушників інтерференційного типу ефективніше, коли не­обхідно заглушити одну або декілька дискретних складників у спектрі інфра­звуку, особливо у випадку його поширення каналами. Метод звукопоглинання може бути реалізований щодо ультразвукових коливань при використанні резонуючих панелей, які являють собою пря­мокутні рами, на які закріпляються тонкостінні мембрани (метал, фанера або повітронепроникна плівка). Монтаж цієї конструкції в приміщеннях з джерелами ультразвуку сприяє поглинанню його енергії. Для підвищення ефек­тивності цієї конструкції в діапазоні більш високих частот внутрішня порож­нина резонатора заповнюється звукопоглинаючим матеріалом, який фіксується дрібнокомірковою сіткою.

Захист від вібрації

Основні нормовані параметри вібрації – середньоквадратичні величини L_v(дБ) рівнів віброшвидкості (віброприскорення або віброзміщення) в октавних смугах з середньогеометричними значеннями частот 2; 4; 8; 16; 31,5 і 63 Гц, виражені у вигляді:

L_v =201g(V/V₀);

де V – середньоквадратична віброшвидкість, м/с; V_o – гранична віброшвидкість, що дорівнює 5 10⁸ м/с. Граничні величини віброприскорення і віброзміщення відповідно дорівнюють 3 ^.10^-4м/с і 8 ^. 10^-12 м/с.

Встановлено гранично допустимі величини вібрації. Вони визначені із розрахунку, що, систематично діючи протягом 8-годинного робочого дня, вібрація не викликає у робітника захворювань або відхилень у стані здоров'я протягом усього періоду його виробничої діяльності.

Для зниження впливу вібрацій на навколишнє середовище необхідно вживати заходів щодо їхнього зниження насамперед у джерелі виникнення або, якщо це неможливо, на шляхах поширення. Зниження вібрацій у джерелі проводиться, як на етапі проектування, так і при експлуатації.

Причиною низькочастотних вібрацій насосів, компресорів, двигунів є дисбаланс обертових елементів (роторів), викликаний неоднорідністю матеріалу конструкції (ливарні раковини, жужільні домішки) і нерівномірністю його густини, несиметричним розподілом обертових мас (початкове викривлення валів і роторів), порушенням зазначеної симетрії кріпильними з'єднаннями, неправильним вибором допусків на обробку і типу посадок, а також різницею коефіцієнтів об'ємного розширення або зносостійкості окремих елементів обертової системи. В усіх випадках зсув центру мас щодо осі обертання призводить до виникнення незрівноваженої від­центрової сили: F = mew²

де m – маса обертової системи; w - кутова швидкість обертання;

е – ексцентриситет центру аналізованої маси щодо осі ротора.

Дія незрівноважених динамічних сил збільшується незадовільним кріпленням деталей, їхнім зносом у процесі експлуатації. Для зниження рівня вібрацій, що виникають через дисбаланс устаткування при монтажі й експлуатації, повинно застосовуватися балансування незрівноважених роторів, коліс, лопаткових машин, валів двигунів та ін. У процесі експлуатації технологічного устаткування повинні застосовуватися заходи щодо усунення зайвих люфтів і зазорів, що забезпечується періодичним оглядом джерел вібрації машин і механізмів.

Ефективним є також метод зниження вібрації в джерелі виникнення – уникнення резонансних режимів роботи устаткування. Для зниження рівня виробничих вібрацій важливо виключити резонансні режими роботи технологічного устаткування.

Якщо не вдається знизити вібрації в джерелі виникнення, то застосовують методи зниження вібрацій на шляхах поширення – віброгасіння, віброізоляція або вібродемпферування.

Віброгасіння. Використання цього методу пов'язане зі збільшенням реактивної частини імпеданса коливної системи. Віброгасіння реалізується при збільшенні ефективної жорсткості і маси корпуса машин або станин верстатів за рахунок їхнього об'єднання в єдину замкнену систему з фундаментом за допомогою анкерних болтів або цементної підливки.

3 цією ж метою малогабаритне інженерне устаткування житлових будинків (вентилятори, насоси) встановлюють на опорні плити і віброгасні основи (рис. 3.12). Коливання зварних фундаментів у 2 рази нижчі, ніж стрічкових.

Віброізоляція. Методи встановлення устаткування на фундамент потребують великих витрат часу і призводять до неминучого псування дорогих покриттів підлоги. До того ж фундаменти таких машин, як молоти, являють собою складні будівельні споруди висотою в три-, чотири-поверховий будинок, вартість яких може на порядок перевищувати вартість машини. Тому на етапі експлуатації промислових комплексів в основному використовують встановлення устаткування без фундаменту безпосередньо на вібро­ізолювальних опорах. Такий метод дозволяє забезпечити будь-який ступінь віброізоляції устаткування. Встановлення на віброізолювальні опори технологічного та інженерного устаткування здешевлює його монтаж, виключає псування устаткування і знижує рівень шуму, що супроводжує інтенсивні вібрації. Такі опори можуть застосовуватися також і за наявності фундаментів між джерелом вібрацій (машиною) і фундаментом (основою, опорною плитою) або між фундаментом і грунтом. Встановлення віброізоляторів передбачається також при прокладанні повітропроводів систем вентиляції і різного роду трубопроводів усередині будівельних конструкцій. Це виключає передачу вібрацій від стінок повітропроводів і трубопроводів елементам конструкції будівель. Для обмеження поширення коливань практикують поділ інженерних комунікацій на окремі ділянки за допомогою спеціальних гнучких вставок. В усіх розглянутих випадках введення в коливальну систему додаткового гнучкого зв'язку призводить до послаблення передачі вібрації від джерела коливань. Як віброізолятори вико­ристовують гумові або пластмасові прокладки, одинарні або складані циліндричні пружини, листові ресори, комбіновані віброізолятори (пружинно-гумові, пружинно-пластмасові, пружинно-ресорні) і пневматичні віброізолятори (повітряні подушки).

Вібродемпферування. В основі даного методу лежить збільшення активних втрат у коливних системах. В якості основної характеристики вібродемпферування прийнятий коефіцієнт втрат енергії:

де – кутова частота коливань;

– коефіцієнт в'язкого тертя;

b – жорсткість системи.

Вібродемпферування може бути реалізоване в машинах з інтенсивними динамічними навантаженнями застосуванням матеріалів і великого внутрішнього тертя: чавунів із малим вмістом вуглецю і кремнію, сплавів кольорових металів. Великі можливості для захисту від вібрацій мають вібродемпферувальні покриття. Їх застосовують для зниження коливань, що поширюються по трубопроводах і газопроводах компресорних станцій, повітропроводах систем вентиляції адміністративних будівель.