40.Защита от вибраций
В промышленности осуществляют следующие методы защиты от вибрации по ГОСТ:
1.Воздействие на источниквибрации.
2.Снижение вибрации на пути распространения.
3.Путем применения соответствующей организации труда.
4.Использование СИЗ и проведение лечебно-профилактических мероприятий. По месту контакта работающего с виброинструментом используют для рук: руковицы, перчатки, вкладыши; для ног – спец обувь, подметки, наколенники; для тела– нагрудники, пояса, спецкостюмы.
Общие методы борьбы с вибрацией основаны на анализе уравнений, описывающих колебания машин и агрегатов в условиях производства.
Эти уравнения сложны, т. к. любой вид технологического оборудования является системой со многими степенями подвижности и обладает рядом резонансных частот.
Колебания плиты 2 происходят под действием переменной по времени силой F, которая возникает в источнике вибраций 3, и передаются на основание А через упругий элемент 4 и демпфирующий элемент 1.Человек(защищаемый объект) м. находиться в контакте с плитой 2или располагаться на основании А.
Основные методы уменьшения вибрации:
1.Отстройка от режима резонанса(заключается в изменении частоты собственных колебаний машины с целью исключения резонанса и частотой возмущающей силы). Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют 2 путями: либо изменением хар-к системы, либо установлением нового режима работы системы.
2.Вибродемпфирование– процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в тепловую энергию. Увеличение потерь энергии в системе осуществляется за счет 1) использования конструкционных материалов с большим внутренним трением – резина, пластмасса, дерево, капрон, сплав никеля, меди, магния. 2) нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение – мягкие покрытия(резина, мастика) и жесткие покрытия(листовые пластмассы, фольгоизол, стеклоизол, годроизол), применение поверхностного трения, перевод механической колебательной энергии к энергию токов Фуко или электромагнитного поля.
Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы.
В системх с низкой и средней частотой вибрации используют жесткие многослойные, а с высокой – мягкие покрытия.
Наибольший эффект вибродемпфирующие покрытия дают в области резонансных частот, т. к. при резонансе роль сил трения в уменьшении амплитуды виброскороти возрастает.
3.Виброгашение– осуществляется путем установки агрегата на фундамент большой массы или на перекрытие(приw>w0). Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1-0,2 мм, а в особо ответственных случаях 0,005 мм(рис). Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования(молоты, прессы, вентиляторы, насосы и т. п.)
Одним из способов увеличения сопротивления колебательных систем является установка динамических виброгасителей, представляющих собой дополнительную колебательную систему с массой mи жесткостьюq, собственная частота которой равнаf0=w0/2π настроена на основную частоту колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткостьQ. В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия(трением пренебрегаем)f0=.
Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостатком динамического виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебаний.(применяют в турбогенераторах).
Гашение колебаний носит иной характер при использовании динамического гасителя каткового типа, когда нужный эффект создается благодаря относительному движению катка, небольшого, но достаточно массивного цилиндрического тела, который обкатывает цилиндрическую полость большого диаметра. При колебаниях основного тела возникает синхронизация движений – каток обкатывает полость с частотой, равной частоте возбуждения. Такой самонастраивающийся гаситель избавлен от основного недостатка пружинного гасителя – потери эффекта при изменении частоты возбуждения.(ударный, камерный гасители применяют).
4.Виброизоляция– заключается в уменьшении передачи колебаний от источника защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними (упругие прокладки или пружины).
Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынужденной силой чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок или пружин. Возможно использование их сочетания(комбинированные виброизоляторы).
Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преимуществ. Они м. применяться для изоляции как низких, так и высоких частот, дольше сохраняют постоянство упругих свойств по времени, хорошо противостоят действию масел и температуры, относительно малогабаритны. Однако, они м. пропускать высокочастотные колебания, поэтому их рекомендуется в этом случае устанавливать на прокладки из упругих материалов.
Эффективность виброизоляции определяет коэффициент передачи(КП), к-ый имеет физический смысд отношения амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же величины источника возбуждения при гармонической вибрации.
КП=Fвп/Fm<1/
Чем меньше КП, тем выше виброизоляция.
В системах, где можно пренебречь трением: КП=1/[(f/f0)2-1],
Где f– частота вынужденных колебаний системы,f0– собственная частота.
При f<<f0вынуждающая сила действует как статическая
и целиком передается основанию. Приf=f0
наступает резонанс; приf=
КП=1, а при дальнейшем увеличении КП
становится меньше 1. Вследствие этого
передача вибраций через виброизоляцию
уменьшается. Оптимальное соотношение
между частотой колебаний системы
составляетf/f0=3-4,
=> КП=1/8-1/15.
5.Использование СИЗ.
Применяют:
Для рук – рукавицы, перчатки, вкладыши, прокладки
Для ног – спец. Обувь, подметки, наколенники
Для тела – нагрудники, пояса, спец. Костюмы\
СИЗ рук д. удовлетворять требованиям ГОСТ, а спец. Обувь для условий общей вибрации – по ГОСТ.
Организация труда работников виброопасных профессий д. соответствовать указаниям Минздрава.
В цклях профилактики вибрационной болезни для работающих рекомендуется спец. Режим труда.
Так, при работе с ручными машинами суммарное время работы в контакте с вибрацией не д. превышать 2/3 рабочей смены.
При этом продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не д. превышать 15-20 мин.
При таком режиме труда надо предусматривать, кроме обеденного перерыва, еще 2 регламентированных перерыва для активного отдыха: 20 мин через 1-2 часа после начала смены и 30 мин. Через 2 часа после обеденного перерыва.
Дадим краткую характеристику этим методам.
Для снижения вибрации в источнике ее возникновения необходимо, прежде всего уменьшить силу, вызывающую колебания. Для этого при проектировании машин и устройств механического типа предпочтение должно отдаваться таким кинематическим и технологическим системам, при которых динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т. п., были бы исключены или предельно снижены. Так, замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами в значительной мере способствует снижению вибраций.
Этому же способствует замена ковки и штамповки прессованием, ударной правки вальцовкой, пневматической клепки и чеканки гидравлической клепкой и сваркой.
Для снижения уровня вибраций редукторов целесообразно применять зубчатые колеса со специальными видами зацеплений – глобоидным, шевронным, двушевронным, конхоидальным вместо прямозубых.
Большое значение имеет повышение класса точности обработки и уменьшение шероховатости поверхности шестерен, выбор режимов работы, замена подшипников качения подшипниками скольжения.
Для устранения неуравновешенных вращающихся масс применяется статическая и динамическая балансировка по ГОСТ.
При кинематическом возбуждении вибраций применяются следующие методы их снижения путем воздействия на источник возбуждения:
Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций
Уменьшений неровностей профиля пути самоходных и транспортных машин
Повышение нивелирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин