Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Экспериментальное определение вибрационных характеристик ручных машин. Методические указания к проведению лабораторной работы по курсам «Машины и инст

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

Среднеквадратичное значение виброускорения определяется выра-

1/2

()

a a t dt





 



201

-6



2 2 2

hv hwx hwy hwz

a a a a  

жением:

. (6)

Логарифмические уровни виброускорения La (дБ) вычисляются как:

, (7)

где аh ― среднеквадратичное значение виброускорения, м/с2.

При воздействии на человека пространственной вибрации измерение ее составляющих проводят отдельно по трем осям (рис. 1), после чего подсчитывают общее значение:

Если же измерение проводят только в одном направлении, то выбирают направление, вдоль которого вибрация максимальна. Для получения значения полной вибрации измеренное значение умножают на поправочный коэффициент 1―1,7.

Диапазон октавных полос, в котором регламентируются показатели локальной вибрации, определен следующим множеством: 1; 2; 4; 8; 16; 31; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.

Измерение корректированного значения среднеквадратичного виброускорения ahw проводят с применением полосовых и весовых фильтров. Кривая коррекции Wh построена таким образом, что в исходном сигнале снижает долю колебаний на частотах, оказывающих меньшее биологическое воздействие на организм человека (по краям диапазона). Весовые и полосовые фильтры для реализации частотной коррекции могут быть выполнены в аналоговом (посредством электронных устройств) или цифровом виде (например, посредством компьютерных программ). На рис. 2 схематично изображена кривая коррекции (передаточная функция). В Приложении 1 сведены значения весовых коэффициентов для преобразования результатов измерений ahi в октавных полосах, в этом случае ahw можно рассчитать по формуле:

. (8)

()

hw hi hi

a W a



, (9)

где i ― номер полосы.

Рис. 2. Кривая частотной коррекции Wh для локальной вибрации

Требования к измерению вибрации

молотков и перфораторов

Принцип работы перфоратора состоит в том, что одновременно с вращением бурового наконечника происходит преобразование энергии в последовательность периодических ударов, воздействующих на основание вставного инструмента.

Легкие (массой не более 15 кг) машины не требуют применения специальных имитаторов и поглотителей ударов и могут испытываться в условиях, близких к производственным. Методика измерения вибрации на рукоятке перфоратора с целью подтверждения или заявления его вибрационной характеристики определена ГОСТ 30873.3-2006.

В процессе испытаний измерению подлежат следующие величины:

1) среднеквадратичное значение корректированного виброускоре-

ния по ГОСТ 16519;

2) электрическое напряжение;

3) частота ударов;

4) сила нажатия на ручную машину оператором.

На рис. 3 представлены возможные варианты крепления датчика [5]. Особенностью этого класса машин является наличие больших ускорений из-за явления удара, что негативно отражается на результатах измерений вследствие появления паразитного низкочастотного сигнала. Для борьбы с этим явлением прибегают к различным мерам, например к установке датчика через так называемый механический фильтр. В случае пластиковой рукоятки допускается не применять механические фильтры.

Измерения проводят вдоль возвратно-поступательного движения рабочего органа, а сам датчик устанавливают по возможности ближе к середине рукоятки.

Во время испытаний оператор пробивает отверстие в прямоугольном блоке из шлакового цемента (рис. 4). Блок минимальными размерами 800х500х200 мм устанавливают плашмя на поверхность демпфирующего материала (песок, изолирующий коврик, деревянные доски), чтобы компенсировать неровности его поверхности.

В испытании участвуют три опытных оператора, для каждого из которых проводят серию измерений с испытуемой ручной машиной. Испытания должны включать в себя не менее пяти измерений. Если в процессе испытания оператор пробивает отверстие в цементном блоке, время выполнения этой операции определяют экспериментально, но оно не должно быть менее 8 с. Отсчет времени измерения начинают, когда буровой наконечник достигает глубины, равной его диаметру, и прекращают в тот момент, когда он углубится в стену на 80 % рабочей длины штанги или выйдет на нижнюю поверхность блока.

Рис. 3. Крепление датчика вибрации

на рукоятке перфоратора и направление измерения:

1 ― основная рукоятка; 2 ― ось рабочего органа; 3 ― подготовленная поверхность;

4 ― хомут; 5 ― приваренная гайка; 6 ― механический фильтр; 7 ― датчик вибрации

Рис. 4. Оператор, проводящий испытание бурильного молотка

Оценка воздействия локальной

вибрации на человека [8, 9, 10]

Показатели вибрационной нагрузки на оператора должны формироваться из следующих параметров:

 виброускорения (виброскорости);  диапазона частот;  времени воздействия вибрации.

Ограничение времени воздействия вибрации должно осуществляться путем установления соответствующего режима труда. Режим труда должен устанавливаться при показателе превышения вибрационной нагрузки на оператора не менее 1 дБ (в 1,12 раза), но не более 12 дБ (в 4 раза). При показателе превышения более 12 дБ (в 4 раза) запрещается проводить работы и применять машины, генерирующие такую вибрацию. Режим труда должен устанавливать требования:

1. По рациональной организации труда в течение смены.

2. По сокращению длительности непрерывного воздействия вибра-

ции на оператора и введению регулярно повторяющихся перерывов (защита временем).

Рациональная организация труда в течение смены должна преду-

()

D U t dt



()Ut

экв

UT

(8)

hvi i

A a T





сматривать:

1) длительность рабочей смены не более 8 ч (480 мин);

2) установление 2 регламентированных перерывов, учитываемых при установлении нормы выработки: длительностью 20 мин через 1…2 ч после начала смены и длительностью 30 мин примерно через 2 ч после обеденного перерыва;

3) обеденный перерыв длительностью не менее 40 мин примерно в середине смены.

Доза вибрации D определяется по формуле:

, (10)

где

― корректированное по частоте значение контролируемого

параметра в момент времени t, м/с2 или м/с; Т ― время воздействия вибрации, с; m ― показатель эквивалентности физиологического воздействия вибрации, устанавливаемый санитарными нормами.

Эквивалентное корректированное значение U

определяется по

экв

формуле:

. (11)

Если рабочий процесс складывается из нескольких операций, со-

пряженных с воздействием вибрации, то экспозиция за смену рассчитывается по формуле:

, (12)

где T0 ― базовое значение временного интервала за 8 ч (28800 с); n ― число операций.

Составляющие, вносимые отдельными операциями:

(8)

i hvi



. (13)

(8) (8)





480



Тогда:

. (14)

Норму вибрационной нагрузки на оператора по спектральным и

корректированным по частоте значениям контролируемого параметра U при длительности воздействия вибрации менее 8 ч (480 мин) опреде- ляют по формуле:

, (15)

где U

― норма вибрационной нагрузки на оператора для длительно-

480

сти воздействия вибрации 480 мин;

Т ― длительность воздействия вибрации.

При T < 30 мин в качестве нормы принимают значение, вычислен-

ное для Т = 30 мин.

В качестве нормируемых показателей вибрационной нагрузки на

оператора принимают:

1. Для постоянной вибрации ― корректированное по частоте среднее квадратичное значение виброускорения и его логарифмический уровень относительно 10−6 м/с2 или спектр вибрации.

2. Для непостоянной вибрации — эквивалентное корректированное значение виброускорения или его логарифмический уровень относительно 10-6 м/с2, определяемые по дозе согласно (11) при показателе m = 2.

Санитарные нормы одночисловых показателей вибрационной

нагрузки на оператора для длительности смены 8 ч приведены в Приложении 2.

Исходной величиной для выбора временной структуры рабочей

смены является показатель превышения вибрационной нагрузки на оператора , определяемый по формуле:

 = L – LN, (16)

где L — значение спектрального или корректированного по частоте показателя вибрационной нагрузки на оператора в конкретных производственных условиях, дБ; LN — санитарная норма для рассматриваемых условий и длительности рабочей смены 8 ч, дБ.

По показателю превышения определяют допустимое время непре-

рывного воздействия вибрации на работающего за смену Т

в соответ-

ствии с санитарными нормами (Приложение 3).

Обеспечение вибробезопасности

строительных машин [2]

Для обеспечения вибрационной безопасности труда применяется

комплекс мероприятий и средств защиты. Комплекс защитных мероприятий состоит из:

1. Технических методов и средств защиты от вибраций.

2. Организационных мероприятий, направленных на снижение последствий вибрации на организм человека.

Основные технические методы и средства защиты включают:

1) снижение виброактивности машин и механизмов;

3) вибродемпфирование (вибропоглощение);

4) использование дополнительных устройств, встраиваемых в кон- струкцию машины (виброизоляция, динамическое вибропоглощение);

5) изменение конструктивных элементов машин (повышение жесткости).

2.3. ОСНОВЫ СБОРА ДАННЫХ

В общем случае под системой сбора данных понимают комплекс взаимосвязанных датчиков, цифровой измерительной аппаратуры и программного обеспечения, предназначенный для преобразования измеряемых физических величин в электрический сигнал, представления его в цифровом виде, обработки, записи и анализа. Рассмотрим каждый элемент системы сбора данных отдельно.

Датчики вибрации [2]

Применяемые датчики вибрации можно разделить на:

1. Осуществляющие измерение относительно неподвижной систе-

мы координат.

2. Инерционные, связанные только с колеблющимся телом и со-

держащие упруго подвешенный инерционный элемент, причем измерению подлежит деформация упругой подвески.

По принципу преобразования механических колебаний в электрический сигнал датчики делятся на:

1) генераторные, в которых механическая энергия непосредственно

преобразуется в электроэнергию;

2) модулирующие, в которых измеряемые механические колебания

вызывают колебания наложенного электрического сигнала.

По физическому явлению, положенному в основу преобразования, датчики разделяются на пьезоэлектрические, резистивные, емкостные, индукционные, оптические и прочие.

Инерционные датчики вибрации могут работать в трех различных режимах:

 в режиме виброметра, когда показания прибора воспроизводят

осциллограмму вибросмещения;

 в режиме велосиметра, когда показания воспроизводят виброс-

корость;

 в режиме акселерометра, когда его показания воспроизводят

виброускорение.

Наибольшее распространение получили датчики, работающие в режиме акселерометра. Они позволяют проводить измерения в широком диапазоне частот, точно воспроизводить низкочастотные переходные процессы, а также обладают надежностью и простотой конструкции.

На рис. 5 представлены схема (а) и общий вид (б) пьезоэлектрического датчика, корпус 2 которого жестко связан с исследуемым объектом 1, ко дну корпуса приклеен пьезоэлемент 4, а к последнему — инерционное тело 3. На поверхностях пьезоэлемента, контактирующих с корпусом и инерционным телом, возникает электрический заряд, пропорциональный деформации элемента. В свою очередь деформация пропорциональна силе инерции, развиваемой инерционной массой, то есть ускорению ее колебаний. Поскольку жесткость пьезоэлемента весьма велика, такой прибор работает в режиме акселерометра генераторного типа.

Основные технические характеристики:

 чувствительность (мВ/g (мВ·с2/м));  динамический диапазон g (м/с2);  частотный диапазон (Гц);  резонансная частота (Гц);  требуемое питание (В).

а б

Рис. 5. Инерционный датчик вибрации ― акселерометр:

а ― схема; б ― общий вид;

1 ― вибрирующий объект; 2 — корпус; 3 — инерционный элемент;

4 — пьезоэлектрический элемент

Измерительная аппаратура.

Основные характеристики [3]

При выборе измерительной аппаратуры важнейшими показателями являются: разрешающая способность анализатора1, чувствительность датчика, частота дискретизации АЦП, динамический и частотный диапазоны, количество каналов, уровень шума, амплитудная характеристика2 и др.

Дискретизация ― это процесс выборки значений измеряемой величины с заданной частотой (так называемой частотой дискретизации) с последующим соединением полученных точек некоторой кривой (так называемое представление реального сигнала). Частота дискретизации системы отражает, насколько часто происходит аналого-цифровое преобразование. Частота дискретизации оказывает существенное влияние

Разрешающей способностью виброизмерительной аппаратуры называют

наименьшую разность между двумя значениями смещения, скорости или ускорения, которую может различить аппаратура.

Амплитудной характеристикой аппаратуры называется кривая зависимости

амплитуды выходного электрического сигнала от амплитуды измеряемой синусоидальной вибрации.

на соответствие реальной зависимости оцифрованному графику. При

недостаточно высоком значении этого показателя возникает явление ― появление ложной частоты. В результате в искаженном графике наблюдаются высокочастотные компоненты, отсутствующие в реальном сигнале. Для правильного выбора значения скорости выборки, во избежание возникновения описанного эффекта, применима теорема Найквиста, которая гласит: частота дискретизации должна быть как минимум в два раза больше максимальной частотной компоненты в воспринимаемом сигнале (рис. 6).

Рис. 6. Выбор частоты дискретизации:

1 — реальный сигнал; 2 — правильно оцифрованный сигнал;

3 — сглаженный сигнал (неправильно оцифрованный)

Другим важнейшим параметром любой системы сбора данных, помимо частоты дискретизации, является разрешающая способность оборудования. Разрешающая способность (шаг дискретизации) определяется тремя характеристиками: разрядностью АЦП3, диапазоном и коэффициентом усиления усилителя согласно формуле:

Таким образом, имея информацию о скорости изменения физической величины во времени (быстро или медленно протекающие процессы), а также задаваясь необходимой точностью измерений, на практике становится возможно подобрать измерительную аппаратуру, отвечающую заданной задаче сбора данных.

Разрядностью АЦП называют число бит, используемых для представления

аналогового сигнала. Как видно из рисунка 7, чем больше разрядность, тем на большее число частей система делит рабочий диапазон АЦП.

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]