3. Причины возникновения вибрации и мероприятия по обеспечению вибробезопасности

К причинам возникновения вибраций относятся [6]:

• неуравновешенные силовые воздействия, источниками которых могут быть детали или узлы оборудования, имеющие возвратно- поступательное движение;

• соударение деталей в процессе работы оборудования (зубчатые соединения, подшипниковые узлы);

• взаимодействие рабочих органов оборудования с обрабатываемым материалом;

• кинематическое возбуждение вибрации при движении машин и ме- ханизмов по неровной опорной поверхности (автомобили, трактора);

• гидроаэродинамические воздействия, возникающие при работе оборудования (гидроприводы, пневмоприводы);

• износ оборудования, некачественная сборка узлов, монтаж обору- дования.

Вибробезопасные условия труда обеспечиваются индивидуаль- ными (виброизолирующие рукоятки, рукавицы и спецобувь), коллектив- ными, гигиеническими и лечебно-профилактическими мероприятиями

(специальные комплексы производственной гимнастики, витаминная про- филактику, спецпитание, внедрение рационального режима труда и от- дыха, регламентированные перерывы, ограничение времени контакта с вибрационным оборудованием, периодические медосмотры).

Коллективные методы защиты

А. Основные методы уменьшения параметров вибрации в источнике ее возбуждения [5]:

• изменение конструктивных элементов источника возбуждения, обеспечивающее их безударное взаимодействие (замена прямозубых ше- стерен на косозубые, шевронные и т. п.), а также характера возбуждаю- щих воздействий;

• выбор режима работы оборудования (изменение частоты колеба-

ний);

- замена возвратно-поступательных движений на вращательные и

подшипников качения на подшипники скольжения;

• отстройка от режима резонанса изменением массы и жесткости оборудования или установление нового режима работы;

• контроль за качеством изготовления деталей, сборки узлов и обо- рудования, его монтажом и состоянием в процессе эксплуатации.

Б. К основным методам защиты от вибрации на путях ее распро- странения относятся:

1. Виброизоляция – уменьшение передачи колебаний от источника возбуждения к защищаемому объекту (основанию рабочего места, строи- тельной конструкции) при помощи устройств, помещаемых между ними (виброизоляторы, пружины, упругие прокладки) [2].

Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом пере-

дачи K_П

(коэффициентом амортизации

К_А ), т. е. отношением амплитуды

виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же величины источника возбуждения при гармонической вибрации.

Следовательно, чем ниже собственная частота по сравнению с часто- той вынуждающей силы, тем выше эффективность виброизоляции. Если

f  f₀

• вынуждающая сила действует как статическая и полностью пере-

дается основанию. Если

f  f₀

• наступает резонанс, сопровождающийся

резким возрастанием уровня вибрации. Если

f  2 f₀ , то режим резонанса

не осуществляется, значение

K_П  1, а при дальнейшем увеличении оно

становится меньше единицы, т. к. система оказывает вынуждающей силе все большее инерциальное сопротивление, вследствие этого передача виб- раций через виброизоляцию уменьшается.

Обычно эффективность виброизоляции определяется в децибелах по

формуле:

_{ f} 2



L  20 lg^

f

2

 0

 ₁



 1^  20 lg _.

_ K _П

Из приведенных формул видно, что эффективность виброзащиты увеличивается с увеличением массы виброизолятора и частоты вибрации, что на практике может привести к удорожанию установки или к большей подвижности по отдельным степеням свободы. Для выработки компромис- са между экономическими и техническими требованиями к виброизоляции приняли оптимальным соотношение между частотой возбуждения и соб-

ственной частотой колебаний системы, равное

^f  3  4 .

f₀

2. Вибродемпферирование (вибропоглощение) – это процесс уменьше- ния уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии ме- ханических колебаний в другие виды энергии (тепловую, электрическую, электромагнитную). Это реализуется в тех случаях, когда конструкция вы- полнена из материалов с большими внутренними потерями – на вибрирую- щую поверхность наносятся вибропоглощающие материалы или использует- ся контактное трение двух материалов или конструкции соединяются через сердечники электромагнитов с замкнутой обмоткой и т. п. Применение этих материалов способствует снижению вибраций оснований фундаментов обо- рудования по виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на 8-10 дБ.

3. Динамическое виброгашение является одним из способов увеличе- ния реактивного сопротивления колебательных систем, осуществляемое путем установки оборудования на фундамент с определенной массой или применением динамических виброгасителей. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему, собственная

частота которой

f₀ настроена на основную частоту f колебаний оборудо-

вания, вибрация которого снижается. Подбором массы и жесткости вибро-

гасителя достигается выполнение условия

f  f₀ . Виброгаситель жестко

крепится на вибрирующем оборудовании, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колеба- ниями оборудования. Их недостатком является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному ре- жиму колебания.

4. Антифазная синхронизация – это исключение резонансных режи- мов работы, т. е. отстройка собственных частот агрегатов и их отдельных узлов и деталей от частоты вынужденной силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняются либо изменением ха- рактеристик системы (массы или жесткости), либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынужденной силы). Так же уменьшение параметров вибрации может до- стигаться использованием в качестве конструкционных материалов с

большим внутренним трением (сплавы на основе меди, никеля, кобальта, марганца с содержанием 15-20 % меди и магниевые сплавы, твердые пластмассы, прессованная древесина, твердая резина), а также поверх- ностным трением (колебания изгиба двух скрепленных и плотно прилегаю- щих друг к другу пластин).

В. При кинематическом возбуждении вибрации применяется:

• изменение конструкции элементов оборудования;

• уменьшение неровностей пути перемещения самоходных и транс- портных машин;

• повышение амортизирующей способности опорных элементов са- моходных и транспортных машин.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое вибрация?

2. Какое действие на организм человека оказывает вибрационное воздействие?

3. Что значит постоянная и непостоянная вибрация?

4. Какими параметрами оценивается вибрация?

5. Назовите средства индивидуальной защиты человека от действия вибрации.

6. Как классифицируется вибрация по источнику образования?

7. Какое воздействие оказывает локальная вибрация? Приведите примеры.

8. Какие факторы учитываются при нормировании параметров вибрации?

9. Перечислите мероприятия направленные на снижение общей вибрации.

10. Охарактеризуйте вред наносимый локальной вибрацией.

11. Укажите причины возникновения вибрации.

12. Укажите основные методы защиты от вибрации на путях ее распространения.

13. Что такое вибродемпфирование?

14. Где применяется антифазная синхронизация?

15. Какие вы знаете средства индивидуальной защиты от вибрации?