Практикум по оценке средств защиты труда в производственной сфере. Учебное пособие

51

Резиновые изоляторы сохраняют устойчивость от опрокидывания в про-

Д

P

ПВ

H

S

0,3

464,33 

Q

Кg

4000

98111213 

1

2

0

2



f

РМ

1

35,8

63

1

2



57

1

57

08,0

ДОП

цессе эксплуатации при условии Н<d и d<1,5…2,0 H.

5. Производим расчет фактической жесткости К принятых резиновых

виброизоляторов, Н/ см2,

К = Е

К = 250∙

,

= 11213 Н/ см2.

6. Определяем фактическую частоту собственных колебаний, Гц, вибро-

золированного рабочего места: f0=

f0=

,

=8,35 Гц.

7. Производим оценку коэффициента передачи по формуле:

=

, (31)

где fРМ- частота колебаний рабочего места (из условия задачи),

=

=

.

8. В соответствии с формулой (26) определяем расчетное значение виброско- рости, м/с виброизолированного рабочего места оператора:

vр=

= 0,0014 м/с < v

= 0,002 м/с.

Так как виброскорость рабочего места оператора меньше допустимого значения виброскорости (vр =0,0014 м/с < v

= 0,002 м/с), применение дан-

ных резиновых виброизоляторов обеспечит виброзащиту рабочего места оператора.

52

Пример 15

60

n

Исходные данные

Рассчитать эффективность виброизоляции вентиляционной установки с электрическим приводом (рис.6), если вес установки Р = 13000 Н, частота вращения электродвигателя n = 850 об/мин; количество виброизоляторов (с одной пружиной) N = 4 шт.

Решение.

1. Для решения задачи принимаем следующие расчетные параметры:

- соотношение вынужденных и собственных колебаний равным 4;

- допустимое напряжение на кручение []= 4,2∙103 кгс/см2;

- модуль сдвига  = 8,0∙105 кгс/см2;

- допустимая амплитуда смещения аZ= 0,12 мм.;

- индекс пружины с = 4 ;

- коэффициент КР=1,4.

Рис. 6. Схема виброизоляции вентиляционной установки

2. Определяем частоту вынужденных колебаний, Гц:

f =

, (32)

53

f =

60

850

0

f

4

f

4

2,14

0

2

g

Р

8,9

13000

4

Z

К

см

Н

5,4299

4

17198



1

ДИН

1

ДИН

1

Z

n

P

= 14,2 Гц.

3.Так как

f0=

= 4, частота собственных колебаний, Гц, f0=

= 3,6 Гц.

4. Находим суммарную жесткость виброизоляторов, Н/см:

КZ= mf

, (33)

где m – масса фундамента с установкой, Н.

Массу фундамента с виброизолирующей установкой при этом находим

из выражения:

m =

, (34)

где g – ускорение свободного падения.

m =

=1327 H∙с2/м

,

КZ= 1327∙3,62=17198 Н/см.

5. Определяем жесткость одной пружины К1Z:

К1Z=

=

.

6. Определяем динамическую нагрузку, Р1 на одну пружину в рабочем режиме изолируемого устройства: Р

Р

= аZ К1Z, (35)

=0,012∙4299,5=51,6 Н.

7. Расчетную нагрузку на одну пружину вычисляем по следующей фор- муле:

Р

=

+ 1,5 К1Z(V0+V) , (36)

где V0 - среднеквадратичная виброскорость рабочего места (V0 = 0,002 м/с); Для этого предварительно определяем среднеквадратичную виброскорость

основания виброплощадки из выражения:

54

V=2faZ . (37)

1

Z

4

13000

][

1



cРК

ZР



3

102,4

433344,1





1

3

8

Z

Kcd





5,429948

5,381,9108

3

5





14

1

1)

6,3

2,14

[(

1

2





0

f

V = 6,28∙14,2∙0,012 = 0,011 м/с.

В этом случае Р

=

+1,5∙ 4299,5 (0,002 + 0,011) = 3334 Н.

8. Диаметр проволоки цилиндрических винтовых пружин рассчитываем

по формуле:

d = 1,6

, (38)

= 3,6 см.

9. Число витков пружины определяем из выражения:

i =

, (39)

= 13.

Полное число витков пружин при i>7 будет: iП= i + 2,5 , (40)

iП= 13 + 2,5 = 15,5.

10. Высоту пружины вычисляем из выражения: Н = (iП- 0,4)d, (41)

H = ( 15,5- 0,4) 3,5 = 53 см.

11. Коэффициент передачи виброизоляции рассчитываем по формуле (29):

 =

Так как отношение

> 1,4 , устройство виброизоляции обладает защит-

.

ными свойствами.

55

Пример 16



1

0

f

0

f

01

f

02

f

2СТ

1СТ

СТ

X

5

52f

5

5f

Исходные данные

Определить, на сколько децибел улучшится виброизоляция на частоте вращения вентилятора f, если жесткость амортизаторов уменьшить вдвое; вентиляционная установка закреплена с помощью амортизаторов на перекрытии складского помещения; статический прогиб амортизаторов ХСТ= 5мм.

Решение

Под виброизоляцией понимается величина

L= 20 lg (

), (42)

где  - коэффициент передачи виброизоляции.

При отношении

L = 20 lg[

=3 выражение для виброизоляции принимает вид:

]2, (43)

где f0- частота собственных колебаний; f – частота вынужденных колебаний системы.

Найдем разность L2 - L1 = 20lg[

Учитывая, что Х

а f0=

, (44)

= 2Х

(по условию),

]2- 20lg[

]2.

определим L2 - L1 = 20 lg[

]2 - 20 lg[

]2 = 20 lg2 = 6 дБ.

Таким образом, виброизоляция на основной части вращения вентиляци- онной установки улучшится на 6 дБ.

56

Пример 17

60

750

Z

K

mg

5

1018

81,9



30

5,0

2

0



СТ

Х



2

0

2

1





м0019,0

30

5,78

1

2









2

14,32

5,78



Исходные данные

Генератор массой m = 2000 Н∙с2/м установлен на шести резинометалли-

ческих амортизаторах с суммарной жесткостью КZ=18∙105Н/м; частота вращения вала установки n=750 об/мин. Сравнить параметры вибрации с допустимы-

ми значениями по ГОСТ 12.1.012-90.

Решение

1. Определяем круговую частоту вынужденных колебаний:

 = 2f = 2n/60, (45)

 = 2∙3,14∙

2. Рассчитываем статическую осадку амортизаторов установки:

ХСТ=

, (46)

ХСТ= 2000∙

3. Вычисляем круговую частоту собственных колебаний установки на

амортизаторах:

4. Находим максимальную амплитуду колебаний, если Sin t =1:

а= ХСТ∙

= 78,5 c1.

= 0,011 м.

с1 . (47)

, (48)

а=0,011∙

.

5. Определяем частоту вынужденных колебаний по формуле:

f=

, (49)

=12,5 Гц.

57

Ближайшая к частоте 12,5 Гц стандартная октавная среднегеометрическая

ЧСР .

41,1

.ЧСР

f

41,1

16

ЧСР .

0

V

8

105

149,0





частота f

= 16 Гц (ГОСТ 12.1.012-90).

6. Определяем нижнюю граничную частоту по формуле:

fН=

, (50)

=11,35 Гц.

7. Производим расчет верхней граничной частоты: fВ=2fН,

fВ= 2∙11,35=22,7 Гц. Оценку вибрации будем производить для октавной полосы с f

=16 Гц.

8. Находим значение виброскорости: V= 2f a , ( 51) V=2∙3,14∙12,5∙0,0019 = 0,149 м/с.

9. Определяем уровень виброскорости:

LV=20lg

LV= 20 lg

, (52)

= 129 дБ.

10. Производим оценку параметров вибрации.

При сравнении с нормативными данными ГОСТ 12.1.012-90 фактические

параметры уровня виброскорости на среднегеометрической частоте 16 Гц превышают допустимые на 37 дБ.

Глава 6. РАСЧЕТ КАНАТОВ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ

И СТРОПОВОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Грузовые, стреловые, вантовые, несущие и тяговые стальные проволоч-

ные канаты перед установкой на грузоподъемную машину следует проверить расчетом. Разрывное усилие каната определяют по формуле:

58

.раз

в

Р

S

,

cos

í

Gg

mk





≥k, (53)

где Р

- разрывное усилие каната, Н, принимаемое по сертификату (для ори-

раз

ентировочных расчетов можно использовать данные табл.24); Sв – наибольшое натяжение ветви каната без учета динамических нагрузок, Н; k – коэффициент запаса прочности (для грузопоподъемных ручных машин k = 4; для кранов k = 5-6; для лифтов k = 8-13; для строповочных устройств k = 12).

Если в сертификате или свидетельстве об испытании каната дано сум-

марное разрывное усилие, то значение Р

получают умножением численного

раз

значения суммарного разрывного усилия на коэффициент 0,83.

Длина ветви стропа l

из условия обеспечения требуемого угла наклона

min

к вертикали 600 определяется из соотношения:

l

= 1,155 а,

min

где а – максимальное расстояние между центром тяжести груза и местом закрепления стропа, м.

При известной массе груза G, натяжение, возникающее в каждой ветви

стропы, определяется по формуле:

S

в

(54)

где G – масса груза, кг; g – ускорение свободного падения: g =9,81 м/с2; m – число ветвей стропы; kн – коэффициент неравномерности распределения массы груза: при m≥4 kн=0,75, а при m<4 kн =1; α – угол наклона строп, град.

59

Таблица 27

Диаметр каната, мм

Масса 100 м каната, кг

Разрывное усилие каната в целом, Н при временном сопротивлении разрыву стальных проволок, МПа

1400

1600

1700

1800

11

43,3

52550

60050

63850

65800

14,5

71,5

86700

99000

105000

108000

17,5

107

129000

147500

157000

161500

19,5

127,5

154500

176500

187500

193500

21

149,5

181000

207000

220000

227000

22,5

173,5

210000

240000

255000

263000

24

199

241000

275500

292500

302000

27

255,5

309500

354000

376000

387500

29

286

347000

396500

421500

434000

32

353

428000

489500

520000

536000

35

427

518000

592000

614500

648000



cos

н

mK

Qg

1900 9,81

4 0,75cos45



Технические характеристики стальных канатов типа ТК6 х 19 (1+6+12) + 1 о.с.

Пример № 14

Исходные данные

Определить, будет ли обеспечена безопасность выгрузки автомобильным краном из кузова строительной конструкции массой 1900кг. Кран укомплектован стропами типа 4УСК из стального каната ТК6 х 19(1+6+12)+1о.с. диаметром d =11мм (временное сопротивление проволок разрыву 1400 Мпа), угол наклона ветви стропа к вертикали α = 45º.

Решение

1. Определяем натяжение в каждой ветви стропа,

Sв =

=

= 8792 Н.

2. Производим расчет разрывного усилия ветви стропа

Р

= kSв = 6 ∙ 8792 = 52752 Н.

раз

3. По табл.27 для каната диаметром 11мм определяем предельное разрывное усилие ветви стропа при временном сопротивлении проволок разрыву 1600 Мпа. Оно будет равно 60050 Н, что больше Р используемый строп обеспечит безопасность при разгрузке оборудования.

= 52752 Н. Следовательно,

раз

60

Глава 7. РАСЧЕТ СОБСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ КРАНА





n

i

о

n

i

у

су

i

M

k

1



ni

у

i

M

1



ni

o

i

M

1

Наименование расчетных параметров

Обозна-

чения

Численные

характеристики

1

2

3

Масса конструктивных элементов, т:

m

i

стрелы

mс 3

башни

mб 6 поворотной платформы

mпп 7 противовеса

m

пв

28

неповоротной части крана

mнч

25,5

Расстояние от плоскости оси вращения, параллельной ребру опрокидывания до центра тяжести конструктивного элемента, м:

Li

неповоротной части

Lнч

0

башни

Lб

1,8

поворотной платформы

Lпп

1,5

противовеса

Lпв

5

Оценка собственной устойчивости крана производится по коэффициенту собственной устойчивости k

где

крана;

- сумма удерживающих моментов от веса конструктивных элементов

- сумма опрокидывающих моментов от ветровой нагрузки, воз-

, который определяют по формуле:

cу

>1,15, (55)

действующей на конструктивные элементы крана.

В случае, когда k

>1,15 собственная устойчивость крана обеспечена и

су

наоборот, собственная устойчивость крана не обеспечена в случае, когда

k

<1,15.

су

Пример №15

Определить собственную устойчивость крана по исходным данным.

Исходные данные см. табл. 28.

Таблица 28

Исходные данные расчетных параметров