Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нормативная база для оценки вибрационных характеристик конструкций. Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению 20.03.01 «Техносферная б
.pdf
переключатель «РОД РАБОТЫ» и шкала для измерений: «ОТКЛ»,
m
m
ZYX,,
m
ZYX,,
fV2
2
AfV
A
«КОНТР ПИТАНИЯ», «mm/s», «
».
При установке переключателя «РОД РАБОТЫ» в положение «КОНТР
ПИТАНИЯ» стрелка должна установиться между отметками 7 и 10 шкалы
прибора, что свидетельствует о нормальной величине питания. При установке
переключателя «РОД РАБОТЫ» в положение «mm/s» измеряется действующее
значение виброскорости в мм·с-1. При установке переключателя «РОД
РАБОТЫ» в положение «
» измеряется размах виброперемещения в мкм.
При измерении виброскорости и виброперемещения переключателем
«ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ» выбирают необходимый предел измерения,
начиная с максимальной величины.
Порядок выполнения работы
1. Подключить магнитоэлектрический датчик к вторичному прибору ВИП-2.
2. Включить в сеть регулятор напряжения. Установить заданное
преподавателем напряжение в пределах 50÷160 В.
3. Переключатель «РОД РАБОТЫ» переводится в положение «КОНТР
ПИТАНИЯ» и проверяется нормальная величина питания.
4. Насадка магнитоэлектрического датчика ручным способом приводится в
соприкосновение с вибрирующим объектом в одной из его поверхностных
точек. Магнитоэлектрический датчик необходимо удерживать с легким
усилием в течение процесса измерения.
5. После проверки рабочего напряжения на вторичном приборе
переключатель «РОД РАБОТЫ» переводится в положение «mm/s», а
переключатель «ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ» – на нужный диапазон.
Осуществляется измерение виброскорости вдоль осей
.
6. Переключатель «РОД РАБОТЫ» переводится в положение «
», а
переключатель «ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ» – на нужный диапазон.
Осуществляется измерение размаха виброперемещения вдоль осей
7. Тахометром измеряется частота вращения вала электродвигателя в об/мин.
Порядок расчёта уровня вибрации
1. В табл. 1.5 записываются результаты измерения виброскорости и размаха
виброперемещния.
A
2. В формуле
формулу
, величина
, следовательно, получаем
. Откуда определяется частота вибрации
V
f . Результаты расчёта записываются в соответствующие
310
ячейки табл. 1.5.
11
.
Результат измерений
Напра
V
A
f
W
X
Y
Z
2
10
Таблица 1.5
вление
измере
ния
вибрац
ии
Вибороск
орость,
, мм/с
V
X
V
Y
V
Z
Пределы
измерения
Размах
вибропере
мещения,
, мкм
A
X
A
Y
A
Z
Пределы
измерения
Частота
вибрации,
, с-1
f
X
f
Y
f
Z
Виброускорение
Уровень
,
вибрации
мм/с
W
X
W
Y
W
Z
L , дБ
W
L
Wx
L
Wy
L
Wz
Норма уровня
вибрации
L , дБ
N
L
1N
L
2N
L
3N
3. В формуле
4 fW , величина
22
определится следующим образом
A
. Тогда виброускорение
322
102
AfW . Результаты расчёта
записываются в соответствующие ячейки табл. 1.5.
W
4. Вычисляется уровень вибрации по формуле
L
W
lg20
. Результаты
6
расчёта записываются в соответствующие ячейки табл. 1.5.
5. Нормативное значение уровня вибрации определяется на основании
использования табл. 1.3 и табл. 1.4, в которых по величине вычисленной
частоте вибрации выбирается нормативное значение уровня вибрации.
Результаты выбора записываются в соответствующие ячейки табл. 1.5.
6. Делается вывод на основании анализа табл. 1.5 о соответствии или не
соответствии уровня вибрации нормативным значениям.
Пример расчёта уровня вибрации
Задание. Определить уровень вибрации технического объёкта по
следующим исходным данным, полученным прибором ВИП-2:
– виброскороть, вариант № 1 (номер опыта 5) из табл. П2;
– размах виброперемещения, вариант № 28 (номер опыта 5) из табл. П3.
Сравнить полученные значения уровня вибрации с нормативными значениями
и сделать выводы.
Решение.
1. В табл. 1.5 заносим исходные данные.
Уточняем значения виброскорости, учитывая значение числителя в
показании предела измерения.
V = 2,7·(10/10) = 2,7 мм·с
X
V = 2,5·(30/3) = 25 мм·с
Y
V = 2,3·(1/10) = 0,23 мм·с
Z
-1
,
-1
,
-1
.
12
Напра
вление
V
A
f
W
X
100
10
Y
300
100
Z
10
100
A
Напра
V
A
f
W
X
Y
Z
измере
ния
вибрац
ии
Вибороск
орость,
, мм/с
2,7
Пределы
измерения
10
Размах
вибропере
мещения,
, мкм
3,6
Пределы
измерения
1
Частота
вибрации,
, с-1
Виброускорение
Уровень
,
вибрации
мм/с
L , дБ
W
Норма уровня
вибрации
L , дБ
N
2,5
2,3
30
1
3,3
1,3
10
10
Уточняем значения размаха виброперемещения, учитывая значение
знаменателя в показании предела измерения.
A = 3,6·(10/10) = 3,6 мкм,
X
A = 3,3·(100/10) = 33 мкм,
Y
A = 1,3·(100/10) = 13 мкм.
Z
2. Вычисляем частоту вибрации по формуле
V
A
A
A
V
V
X
X
Y
10
Y
Z
10
Z
f с
X
f с
Y
f с
Z
10
25
23.0
7.2
239
33
106.3
241
33
1033
6
33
1013
-1
-1
,
-1
и заносим полученные значения в табл. 1.5.
V
f
310
,
вление
измере
ния
вибрац
ии
Вибороск
орость,
, мм/с
2,7 3,6 239
25 33 241
0,23 13 6
Пределы
измерения
Размах
вибропере
мещения,
, мкм
Пределы
измерения
3. Вычисляем виброускорение по формуле
AfW мм·с
XXX
AfW мм·с
YYY
AfW мм·с
ZZZ
и заносим полученные значения в табл. 1.5.
13
Частота
вибрации,
, с-1
322322
322322
322322
9101362102
Виброускорение
,
мм/с
4059106.32392102
3783310332412102
-2
Уровень
вибрации
L , дБ
W
322
102
AfW
-2
,
-2
,
Норма уровня
вибрации
L , дБ
N
Напра
вление
V
A
f
W
X
Y
Z
10
10
10
10
10
10
10
Напра
V
A
f
W
X
Y
Z
X
4
147
151
измере
ния
вибрац
ии
Вибороск
орость,
, мм/с
2,7 3,6
25 33
0,23 13
Пределы
измерения
Размах
вибропере
мещения,
, мкм
Пределы
измерения
4. Вычисляем уровень вибрации по формуле
Частота
вибрации,
, с-1
239 4059
241 37833
6 9
Виброускорение
Уровень
,
вибрации
мм/с
L , дБ
W
W
lg20
L
W
6
Норма уровня
вибрации
L , дБ
N
L дБ,
Wx
L дБ,
Wy
L дБ
Wz
W
lg20
W
lg20
6
3
10
Y
6
3
10
Z
6
X
lg20
lg20
lg20
109
lg20
6
3
10
W
3
104059
6
1037833
6
3
79
132
3
151
и заносим полученные значения в табл. 1.5.
вление
измере
ния
вибрац
ии
Вибороск
орость,
, мм/с
2,7 3,6
25 33
0,23 13
Пределы
измерения
Размах
вибропере
мещения,
, мкм
Пределы
измерения
Частота
вибрации,
, с-1
239 4059 132
241 37833 151
6 9 79
Виброускорение
Уровень
,
вибрации
мм/с
L , дБ
W
Норма уровня
вибрации
L , дБ
N
5. Нормативные значения уровня вибрации берем из табл. 1.3 и табл. 1.4 и
заносим в табл. 1.5. Получаем окончательно заполненную таблицу с
результатами расчётов (табл. 1.6).
6. Выводы. Вибрация вдоль осей
и Z не превышает нормативного
значения, а вдоль оси Y превышает на величину
дБ.
Принимая во внимание табл. П4, приходим к выводу, что работать на
оборудовании с такими вибрационными характеристиками можно не более
191 мин в течение рабочей смены.
14
Результаты расчётов
Напра
V
A
f
W
X
Y
Z
V
Таблица 1.6
вление
измере
ния
вибрац
ии
Вибороск
орость,
, мм/с
2,7 3,6
25 33
0,23 13
Пределы
измерения
Размах
вибропере
мещения,
, мкм
Пределы
измерения
Частота
вибрации,
, с-1
239 4059 132 147
241 37833 151 147
6 9 79 97
Виброускорение
Уровень
,
вибрации
мм/с
L , дБ
W
Норма уровня
вибрации
L , дБ
N
Практическая работа № 2
РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
Цель работы – освоение методов измерения параметров механических
колебаний и оценка вредности вибрации.
Задачи.
1. Ознакомиться с основными видами вибрации, с воздействиями
вибрации на организм человека;
2. Предложить методы снижения вибрации и защиту от ее действия.
Краткие теоретические положения
На современном этапе развития техники и технологии все большую
социальную и гигиеническую значимость приобретает борьба с вибрацией,
неблагоприятно воздействующей на организм человека. Это вызвано тем, что
улучшение технико-экономических показателей машин и технологического
оборудования осуществляется за счет увеличения мощностей и рабочих
скоростей при одновременном снижении их материалоемкости, что
сопровождается усилением вибрации.
Амплитуда скорости вибрации (виброскорости)
может быть
определена по формуле
F
где
V
2
2
F – амплитуда возмущающей вибросилы, Н;
m
m
c
mf
2
, (2.1)
2
f
– коэффициент
сопротивления , Н·с·м-1; f – частота вибрации, Гц; m – масса системы, кг; c –
коэффициент жёсткости системы, Н·м-1.
15
Анализ формулы (2.1) показывает, что для уменьшения виброскорости V
m
c
необходимо снижать силу
F и увеличивать значения величин, входящих в
m
знаменатель, а именно, повышать сопротивление системы .
Методы снижения вибрации. Длительное воздействие вибрации может
привести к ухудшению самочувствия и поражению отдельных систем
организма: сердечно-сосудистой, нервной, кровеносной, вестибулярного
аппарата и других, изменению мышечных и костных тканей. Поэтому особое
значение приобретают методы и средства уменьшения вибрации.
Для защиты от вибрации необходимо применять следующие методы:
снижение виброактивности машин (уменьшение силы
F );
m
c
отстройка от резонансных частот (
вибродемпфирование (увеличение
виброгашение (увеличение т
) – для высоких и средних частот;
2
);
mf
повышение жесткости системы (увеличение
2
);
f
) – для низких и средних
частот;
виброизоляция;
применение индивидуальных средств зашиты.
Снижение виброактивности машин достигается изменением
технологического процесса, применением машин с такими кинематическими
схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, резкими
ускорениями и т. п., были бы исключены или предельно снижены (например,
замена клепки сваркой); хорошей динамической и статической балансировкой
механизмов, смазкой и чистотой обработки взаимодействующих поверхностей;
применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности
(например, использование шевронных и косозубых зубчатых колес вместо
прямозубых); заменой подшипников качения на подшипники скольжения;
применением конструкционных материалов с повышенным внутренним
трением.
c
Отстройка от резонансных частот
mf
2
2
заключается в
f
изменении режимов работы машины и, соответственно, частоты возмущающей
вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения
жесткости системы (например, установка ребер жесткости) или изменения
массы системы (например, закрепление на машине дополнительных масс).
Собственная частота
f вибрирующей системы определяется по
0
формуле:
c
1
f
0
2
. (2.2)
m
16
Вибродемпфирование (увеличение ) – это метод снижения вибрации
путём усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих
колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в
теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена
конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на
вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих
большими потерями на внутреннее трение; мягких покрытий (резина, покрытие
«Агат», пенопласт ПХВ-9, мастики ВД17-59, «Антивибрит») и жестких
(листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением
поверхностного трения (например, использование прилегающих друг к другу
пластан, как у рессор); установкой специальных демпферов. Примером таких
демпферов могут являться амортизаторы автомобилей, которые подавляют
раскачку машины.
Виброгашение (увеличение массы системы m) осуществляют путем
установки агрегатов на массивный фундамент (рис. 2.1) или на виброгасящее
основание (рис.2.2). Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот метод нашел широкое применение при установке
тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т.п.).
Рис. 2.1. Установка агрегатов
на виброгасящем основании
на фундаменте в грунте.
Рис. 2.2. Установка агрегатов
на виброгасящем основании на
перекрытии.
Одним из способов подавления вибраций является установка
динамических виброгасителей, представляющих собой дополнительную
колебательную систему с массой
m и жесткостью 1c , собственная частота
1
которой составит
c
f
. (2.3)
01
2
1
1
m
1
При равенстве собственной частоты и частоты, которую необходимо снизить
ff
01
, происходит процесс виброгашения на частоте f.
17
Рис. 2.3. Схема динамического виброгасителя.
Схема динамического виброгасителя показана на рис. 2.3. Динамический
виброгаситель 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 подавляет колебания только определенной частоты, соответствующей
его собственной. Такие виброгасители применяют в агрегатах, например
турбогенераторах, имеющих характерный, постоянный во времени дискретный
спектр вибрации.
Динамическое виброгашение достигается установкой в систему
динамических виброгасителей (маятниковых, пружинных или плавающих),
установкой виброизоляторов (дополнительных устройств между агрегатом и
защищаемым объектом). Для гашения вибрации на автомобилях, в последнее
время используют специальный генератор колебаний, который создает частоту
колебаний одинаковую по величине с гасимой частотой, но находящуюся с ней
в противофазе.
В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации
используются: для рук – виброизолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши и
прокладки; для ног – виброизолирующая обувь, стельки, подметки.
Повышение жесткости системы (увеличение c), например путем
установки ребер жесткости. Как видно из формулы (2.1) этот способ
эффективен только при низких частотах и в ряде случаев средних.
Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от
источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств,
помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют
виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания.
На рис. 2.4 показаны пружинные амортизаторы, а на рис. 2.5 – резиновые.
Средствами виброзащиты различных объектов могут быть: гибкие
вставки в коммуникациях воздуховодов; разделение гибкой связью перекрытий
и несущих конструкций зданий; устройства «плавающих» полов, в которых
настил пола отделяется от перекрытия упругими прокладками; использование
ручного механизированного инструмента с виброзащитными рукоятками,
18
перфораторов с качающейся виброгасящей рукояткой; виброизолирующие
1
1
15
8
опоры в виде упругих прокладок в сочетании с пружинами и др.
Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи равным
отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения
защищаемого объекта или действующей на него силы к соответствующему
параметру источника вибрации:
F
ocn
(2.4)
F
ucm
Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда
Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция. Для виброизолированных
систем, в которых можно пренебречь трением:
1
где f – частота вынужденных колебаний, Гц;
ff
0
, (2.5)
2
1
f – собственная частота
0
виброизолированной системы, Гц. Как видно из приведённой формулы, только
f
при 2
f
0
, т.е. снижает передачу вибрации на защищаемый объект.
По конструктивным и экономическим соображениям существует оптимальное
значение 4...3
f
0
f
, что соответствует
.
1
1
...
.
Рис. 2.4. Виброизолирующие опоры пружинные
Рис. 2.5. Виброизолирующие опоры резиновые
19
Собственная частота виброизолированной системы
g
mg
c
c
1
f
0
2
. (2.6)
m
Умножив числитель и знаменатель подкоренного выражения в формуле (2.6) на
gc
– ускорение свободного падения, получим
1
f
0
2
. Так как
gm
– сила
тяжести машины,
x
– статическая осадка виброизоляторов под
CT
действием силы тяжести машины, то
gm
g
1
f
0
2
. (2.7)
x
CT
Из формулы (2.7) следует, что чем больше осадка виброизоляторов под
действием веса машины, тем меньше
f , а значит меньше КП и лучше
0
виброизоляция.
Эффективность виброизоляции в дБ определяется по формуле
2
L . (2.8)
1lg20
lg20
1
f
f
0
Схема расчёта виброизоляторов
1. Определяется требуемый уровень снижения вибрации по результатам
замеров
где L – уровень вибрации без виброизоляции, дБ;
LLL
, (2.9)
on
– допускаемый
onL
уровень вибрации в соответствии с нормативной документацией, дБ.
2. Из формулы (2.8) путём преобразований находится соотношение частот
110
f
f
0
L
20
(2.10)
и значение собственной частоты виброизолированной системы
f
f
0
L
20
. (2.11)
110
3. Из формулы (2.7) находится требуемая статическая осадка
виброизолятора
g
x
(2.12)
CT
4 f
202
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]