книги из ГПНТБ / Вальщиков Н.М. Расчет и проектирование машин швейного производства

продолжительность колебаний

Максимальный угол поворота главного вала машины после останова кулачка, количество периодов и продолжительность колебания могут быть определены приближенно.

Пренебрегая углом смещения Дер, определим работу, затрачен­ ную на сжатие буферных пружин и преодоление сопротивлений после останова кулачка:

При небольшом значении Мс им можно пренебречь, тогда

Анализируя уравнение (V. 101), замечаем, что максимальный угол смещения главного вала относительно кулачка уменьшается при уменьшении работы Л 4 и увеличении момента сил сопротив­ ления, а также при увеличении жесткости буферных пружин, увеличении радиуса паза пружины и уменьшении угла Дф .

Количество периодов колебаний

я = = Ф Ш . Х + ДФ . ' • ( У Л 0 2 )

продолжительность колебаний

на сжатие буферных пружин, и моментом сопротивления вращению вала в этот период. При меньшей жесткости буферных пружин, меньшем радиусе паза пружин и меньшем угле отставания ку­ лачка от вала количество периодов колебаний уменьшается.

Поскольку работа механизма останова зависит от профиля кулачка, рассмотрим вопрос проектирования этого профиля при начальной угловой скорости вала со0.

Наименьшие инерционные нагрузки, возникающие в резуль­ тате падения угловой скорости главного вала в период выбега

270

машины, очевидно, будут при угловом ускорении е =" const. Фактически в начальный момент выбега угловое ускорение на­ растает плавно. Пренебрегая изменением угловой скорости глав­ ного вала, возникающим в связи с этим, определим наибольшее угловое ускорение

Определим постоянную С. При фк = 0 имеем р = г0 ; следова­ тельно,

Тогда

( / п р е 0 - М с ) фк = Pi ( Р - Го) + С*(р2 + ® _ С8ГоР •

Решая последнее уравнение относительно Лр = р — г0, получим

Практически перед корнем можно поставить лишь знак плюс. Анализируя уравнение (V. 104), можно видеть, что предвари­ тельная затяжка, жесткость и радиус паза буферных пружин

271

ГЛАВА VI

ШУМ И ВИБРАЦИЯ ШВЕЙНЫХ МАШИН

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Машиностроительные заводы выпускают все больше быстро­ ходных швейных машин, работающих на скоростях 3500— 5000 об/мин. Высокие скорости приводят к повышению интен­ сивности вибрации и шума, что вызывает быстрый износ отдельных деталей, ухудшает условия труда рабочих. Вибрация и шум, сопутствующие эксплуатации машин, обычно приводят к снижению производительности труда и качества продукции.

Установлено, что диапазон воспринимаемых звуковых коле­ баний лежит в пределах 12—8000 Гц. В зависимости от формы воздействия различают общие и местные (локальные) вибрации. Общие вибрации вызывают сотрясение человека, местные — вовле­ кают в колебательные движения лишь отдельные части тела, например только руки. Однако влияние на организм местных ви­ браций не ограничивается только пределами участка их воздей­ ствия, они влияют на центральную нервную систему. Действие на организм местной вибрации отличается от общей в количественном и качественном отношениях.

Снижение шума и вибраций в настоящее время является акту­ альной проблемой, так как ее решение может, с одной стороны, обеспечить здоровые условия труда, а с другой, высвободить до­ полнительные резервы для увеличения производительности труда, что в конечном счете полностью оправдает материальные затраты на борьбу с шумом и вибрациями.

Рассмотрим основные понятия о звуке, шуме и вибрациях [1 ]. Звуки (шумы). Периодически и достаточно часто чередующиеся избыточные в сравнении с атмосферными давления создают звуки. Наиболее простыми звуками являются чистые тона. Идеальный чистый тон не может быть получен, однако близкое к нему зву­ чание имеют камертон и звуковой электроакустический генератор чистых тонов. Звук имеет частоту колебаний, определяющую субъективное восприятие высоты, амплитуду колебаний, обуслов­ ливающую громкость тона, и ряд гармонических колебаний, со­ путствующих основному тону, которые создают тембр и окраску звука. Кроме того, звук (или шум) характеризуется продолжи-

273

тельностью во времени. Источником шума на промышленных предприятиях являются колеблющиеся твердые, жидкие и газо­

условно различают структурные (корпусные) и воздушные шумы. Структурные шумы возникают при контакте колеблющегося тела с частями машины (соударение деталей). Колебательная энергия, сообщаемая источником шума, распространяется по ним в виде продольных и поперечных волн (или тех и других одновременно). Колеблющиеся поверхности, вызывая колебания прилегающих к ним частиц воздуха, образуют звуковые волны. Если источник

ростях движения газообразных сред, например при работе пневма­

ность среды.

Поперечные (изгибные) волны имеют значительно меньшую

~12 (1 — | х 2 ) '

Скорость распространения звуковых волн определяется отноше­

274

Интенсивностью звука / называется средний поток звуковой энергий в единицу времени, проходящий через единицу поверх­

где р — звуковое давление; р — плотность среды; у — амплитуда скорости.

В плоской звуковой волне в простейшем случае физические параметры изменяются по закону косинуса, и звук в этом случае называется чистым тоном. Звуковое давление равно

Длина звуковой волны К, скорость ее распространения и частота колебаний / связаны соотношением: X = vlf.

Интенсивность звука является количественной оценкой зву­ кового поля только для бегущей звуковой волны. Если на пути звукового потока имеются преграды, то следует ожидать появле­

где Е0 — плотность звуковой энергии в единице объема. Графическое изображение состава шума называется спектром

выраженными отдельно стоящими чистыми тонами, присущими

275

Всякие производственные шумы имеют свои характерные

Шум характеризуется как физическими, так и физиологиче­ скими параметрами. К физическим параметрам относятся звуко­ вое давление (р), интенсивность (сила) звука (/), плотность зву­ ковой энергии (Е0), уровень звукового давления, частота и плот­ ность дискретных составляющих и др.

Шум как физиологическое явление характеризуется высотой, громкостью, областью возбужденных частот (тембром) и продол­

Рис. V I . 1. Типы^спектров шума

Уровни параметров звука. Ухо человека способно воспринимать определенный диапазон звуковых давлений в широких пределах,

276

Уровень акустической мощности позволяет сравнивать аку­ стические мощности отдельных механизмов в любых акустических условиях.

Субъективное ощущение силы звука с достаточной для прак­ тики точностью оценивается уровнем его г р о м к о с т и . Уста­ новлено, что человек не одинаково воспринимает звуки различных частот: звуки одной и той же интенсивности, но различной частоты субъективно оцениваются по-разному и, наоборот, звуки различ­ ной интенсивности и одинаковой частоты воспринимаются органом слуха при разном уровне их силы как одинаково громкие.

Обычно измеряют уровень громкости, а не абсолютное субъек­ тивное значение силы звука. Этот уровень отсчитывается от услов­ ного нулевого порога (порога слышимости), который соответствует

принята разность уровней интенсивности в один децибел эта­ лонного звука частотой 1000 Гц. Следовательно, уровень громкости является функцией интенсивности звука и частоты. На рис. VI.2 показаны соотношения между уровнем звукового давления в де­ цибелах и уровнем громкости в фонах. Каждая кривая характе­ ризует собой одинаковую громкость при соответствующих значе­ ниях частоты f и интенсивности звука /.

Вибрация. Вибрацией называются механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом из­ менении ими формы, которую они имели в статическом состоянии. Вибрации данной круговой частоты со характеризуются тремя основными параметрами: амплитудой перемещения у, амплитудой скорости у и амплитудой ускорения у.

277

Для гармонических колебаний эти величины равны:

где у0— условный порог амплитуды скорости (у0 = 5 - Ю " 8 м/с). Во время колебаний корпус машины или отдельные ее элементы соприкасаются с окружающим воздухом, при этом образуется синфазная звуковая волна, уровень которой определяется в за­ висимости от возникающего в ней звукового давления. Связь между звуковым давлением и колебательной скоростью осуще­ ствляется при помощи коэффициента пропорциональности С,

называемого волновым сопротивлением среды:

у

Формула (VI. 13) выражает связь процессов колебаний поверхности (корпуса машины) и излучения ею звука. Действительно, при на­ личии в среде плоского фронта волны звукового давления ампли­ туда давления равна ра = pvy, или

Подставляя выражение (VI. 14) в (VI.8), получим уровень звукового давления в окружающей среде, который наблюдается при заданной колебательной скорости поверхности:

Это равенство указывает на то, что существует корреляционная зависимость между уровнем колебательной скорости вибрирующей поверхности и уровнем звукового давления.

Звуковое поле. Пространство, в котором звуковые волны сво­ бодно распространяются, не встречая отражающих поверхностей, называется свободным акустическим полем.

278

Уровень шума, возникающий от нескольких источников (ма­ шин), подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников:

источников шума в равноудаленной от них точке определяется по формуле

других источников на 8—10 дБ, то будет превалировать шум более интенсивного источника.

Все воспринимаемые ухом человека звуки могут быть оценены уровнем от 0 до 130 дБ над порогом слышимости, или над порогом звукового восприятия. На практике обычно уровни определяют

ческими нормами установлены максимальные уровни звукового давления в функции частоты, ниже которых воздействие шума можно сделать безопасным.

В зависимости от спектрального состава, временных характе­ ристик и продолжительности действия производственные шумы подразделяют:

279