6.4. .Защита от воздействия локальной вибрации

При конструировании инструмента, необходимо учитывать предельно допустимые значения виброскорости. Если уровни виброскорости превышают допустимые, применяют различные технические мероприятия и защитные приспособления, снижающие вибрацию. Наряду с этим, большое значение имеет рациональный режим труда.

Разработка мер по снижению вибрация ведется в двух направлениях:

1. Уменьшение вибраций в источнике их образования конструктивными и технологическими мерами.

2. Уменьшение вибрации на пути ее распространения.

Снижение уровня вибрация в источнике ее образования может осуществляться по следующим направлениям:

а) исключение в конструкциях машин ударного взаимодействия деталей;

б) замена возвратно-поступательного движения деталей вращательным движением;

в) исключение резонансных явлений;

г) применение минимальных допусков в сочленениях;

д) тщательная балансировка вращающихся и движущихся элементов;

ж) увеличение жесткости конструкций;

з) применение материалов с большим внутренним трением.

Для уменьшения вибрации на пути ее распространения применяются виброизоляция, виброгашение, вибродемпфирование.

Виброизоляция снижение уровня вибрации защищаемого объекта путем уменьшения передачи колебаний от источника. Виброизоляция осуществляется путем введения в колебательную систему промежуточной упругой связи (рис. 6.2).

При стационарном оборудовании (рис. 6.3)это можно выполнить соответствующим применением виброизолирующих устройств (виброизоляторов). В качестве виброизоляторов (амортизаторов) могут быть использованы пружины, прокладки из упругих материалов (резина, войлок, пробки и т.д.), виброизолирующие опоры.

Рис. 6.2. Схема виброизоляции виброактивного оборудования:

а – опорный вариант; б – подвесной вариант; в – виброизоляция от вертикальных и горизонтальных колебаний

Рис. 6.3. Схема установки вибрирующего оборудования

на резиновые амортизаторы из ребристых или дырчатых плит

Виброизоляцию можно создать путем специальных устройств, вводимых между механизмом, генерирующим вибрации, и человеком (прибором, сооружением) в целях препятствия передачи колебаний. К таким устройствам относят пружины, резиновые прокладки, демпферы и фундаменты. Виброизоляцию подразделяют на активную и пассивную. На рис. 6.2. и 6.3 показаны примеры виброизоляции рабочего места и источника вибрации – вентиляционной установки.

Рис. 6.2. Устройство виброизоляции рабочего места

Рис. 6.3. Устройство виброизоляции вентиляционной установки:

1 – опорная плита; 2 – виброизоляторы; 3 – крышка корпуса; 4 – подвижная часть корпуса; 5 – пружина; 6 – неподвижная часть корпуса;

7 – виброизолирующая прокладка

Пассивная виброизоляция рабочего места от колеблющегося основания (рис. 6.4 б), применяется для защиты людей, находящихся в зоне распространения вибрации. Чаще всего она устраивается в виде массивной плиты, имеющей контакт с вибрирующим основанием через упругие амортизаторы. Расчет такой изоляции сводится к подбору соотношения между массой плиты и коэффициентом жесткости упругих опор, при котором колебания плиты доводятся до значений более низких, чем колебания основания.

а)

б)

Рис. 6.4. Схема виброизоляции источника вибрации (а) и

рабочего места (б)

Основным показателем, определяющим качество виброизоляции машины, установленной на виброизоляторах, является коэффициент передачи (КП). Он оказывает, какая доля динамической силы F₀(действующей на основание) или амплитуды A₀от общей возмущающей силы Fили амплитуды А , создаваемой машиной, передается через виброизоляторы фундаменту. Чем меньше КП, тем лучше. Хорошая виброизоляция достигается при КП = 1/8...1/15.

(6.2)

где f частота вынужденных колебаний, Гц; f₀ собственная частота системы на виброизоляторах, Гц.

Виброгашение это уменьшение уровня вибраций защищаемого объекта путем его установки на массивные самостоятельные фундаменты либо опорные плиты (для объектов небольшой массы) или применением виброгасителей. Массу фундаментов подбирают так, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1…0,2 мм.

В

Рис. 6.5.

Динамический

гаситель вибраций

иброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой (т) и жесткостью (g), собственная частота (f₀) которой настроена на частоту (f) колебаний агрегата (источника вибрации), имеющего массу (т) и жесткость (Q). Схема установки динамического гасителя приведена на рис. 6.5. Виброгаситель крепится на вибрирующем агрегате и в нем в любой момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Это достигается подбором массы и жесткости виброгасителя по условию резонанса

(6.3)

Для гашения вибрации на автомобилях, впоследнее время используют специальный генератор колебаний, который создает частоту колебаний, одинаковую по величине с гасимой, но находящуюся с ней в противофазе. Например, для устранения вибрации автомобильных колес используется их балансировка.

Вибродемпфирование заключается в уменьшении уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию. Увеличение потерь энергии в системе достигается использованием в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением, а также покрытием вибрирующих поверхностей демпфирующими материалами с большим внутренним трением или вязкостью.

С точки зрения снижения вибрации наиболее предпочтительно в качестве конструкционных материалов использовать пластмассы (могут использоваться также дерево и резина), что позволяет снизить уровень виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на 8…10 дБ.

В качестве демпфирующих материалов широко используют антивибрационную мастику, мягкие пластмассы, войлок, пенопласт, резину и другие мягкие покрытия, которые наклеивают несколькими слоями на колеблющуюся поверхность. Мягкие вибродемпфирующие покрытия наиболее эффективны на высоких частотах.

Жесткие вибродемпфирующие покрытия, эффективность которых проявляется главным образом на низких и средних частотах, выполняются, как правило, в виде многослойной конструкции: покрытия из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола, битуминизированного войлока) и слоя фольги приклеивают к поверхности особо жестким клеем.

Хорошими вибропоглощающими свойствами обладает «слоеный металл»: металлические листы, склеенные слоем вязкого вещества, либо пакеты металлических листов с разными характеристиками.

Гигиенические, лечебно-профилактические и правовые мероприятия. В соответствии с рекомендациями к разработке положения о режиме труда работников виброопасных профессий общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует санитарной норме, на протяжении смены не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня. Операции должны распределяться между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15…20 мин. Рекомендуется при этом делать два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу, гидропроцедур): 20 мин (через 1…2 ч от начала смены) и 30 мин (через 2 ч после обеденного перерыва).

Режим труда должен устанавливаться при показателе превышения вибрационной нагрузки на оператора не менее 1 дБ (в 1,12 раза), но не более 12 дБ (в 4 раза).

При показателе превышения более 12 дБ (в 4 раза) запрещается проводить работы и применять машины, генерирующие такую вибрацию. К работе с вибрирующими машинами и оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию и сдавшие технический минимум по правилам безопасности выполнения работ. При приеме на работу они должны проходить предварительный медицинский осмотр, а в процессе работы  периодические осмотры не реже 1 раза в год в соответствии с приказом министра здравоохранения.

Работа с вибрирующим оборудованием, как правило, должна проводиться в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 16С при влажности 40...60 % и скорости его движения не более 0,3 м/с. При невозможности создания подобных условий (работа на открытом воздухе, подземные работы и т.п.) для периодического обогрева должны быть предусмотрены специальные отапливаемые помещения с температурой воздуха не менее 22 °С, относительной влажностью 40...60 % и скоростью движения воздуха 0,3 м/с.

Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминопрофилактику (два раза в год комплекс витаминов С, В; никотиновая кислота), спецпитание. Целесообразно проведение в середине или в конце рабочего дня 5…10-минутных гидропроцедур, сочетающих ванночки при температуре воды 38 °С и самомассаж для верхних конечностей.

Средства индивидуальной защиты. В качестве индивидуальных средств защиты от вибрации применяются гасящие вибрацию рукавицы и специальная обувь. В настоящее время требования к защитным рукавицам и обуви с применением упруго-демпфирующих материалов впервые регламентируются специальными ГОСТами. Стандартизируются эффективность гашения вибрации, толщина упруго-демпфирующего материала, преимущественная область применения и другие требования к защитным изделиям этого типа.