2 |
3 |
4 |
|
|
|
6 |
5 |
1 |
7 |
|
|
|
|
Схема лабораторного стенда: 1 - стол; 2 - электрокамин ЭКПС-1,0/220; 3 - стойка для размещения сменных экранов; 4 - стойка для установки измерительной головки; 5 - измеритель плотности теплового потока ИПП-2М; 6 - линейка;
7 - пылесос “Тайфун 1200”
создания вытяжной вентиляции, воздушного душа или воздушной завесы. Стойка 4 может вручную перемещаться по столу вдоль линейки 6, которая предназначена для измерения расстояния от источника ИК излучения до измерительной головки измерителя плотности теплового потока ИПП-2М 5.
Методика выполнения работы
1. Подключить источник ИК излучения к розетке. Включить источник ИК излучения (верхнюю часть) и измеритель плотности теплового потока ИПП-2М.
2.Установить головку измерителя плотности теплового потока на расстоянии 100 мм от источника ИК излучения и определить плотность теплового потока (среднее значение трех - четырех замеров).
3.Вручную переместить штатив вдоль линейки, установив головку измерителя на расстояниях от источника излучения, указанных в форме табл.2, и повторить измерения. Данные замеров занести в форму табл.2.
4.Построить график зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния.
5.Повторить измерения по пп. 1 - 3 с различными защитными экранами (теплоотражающим алюминиевым, теплопоглощающим тканевым, металлическим с зачерненной поверхностью, смешанным - кольчуга). Данные замеров занести в форму табл.2. Построить графики зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния для каждого экрана.
Форма таблицы 2
Результаты экспериментов
Вид |
Расстояние |
Плотность потока ИК излуче- |
|||||
тепловой |
от источни- |
|
ния q, Вт/м2 |
|
|
||
защиты |
ка r, см |
q1 |
q2 |
q3 |
|
q4 |
qср |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
6.Оценить эффективность защитного действия экранов по формуле (3).
7.Установить защитный экран (по указанию преподавателя), разместить на нем широкую щетку пылесоса. Включить пылесос в режим отбора воздуха, имитируя устройство вытяжной вентиляции, и спустя 2 - 3 минуты (после установления теплового режима экрана) определить интенсивность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в п. 3. Оценить эффективность комбинированной тепловой защиты по формуле (3).
8.Зависимость интенсивности теплового излучения от расстояния для заданного экрана в режиме вытяжной вентиляции нанести на общий график (см. п. 5).
9.Определить эффективность защиты, измеряя температуру для заданного экрана с использованием вытяжной вентиляции и без нее по формуле (4).
10.Построить графики эффективности защиты вытяжной вентиляции и без нее.
11.Перевести пылесос в режим “воздуходувки” и включить его. Направляя поток воздуха на поверхность заданного защитного экрана (режим душирования), повторить измерения в соответствии с пп. 7 - 10. Сравнить результаты измерений пп. 7 - 10.
12.Закрепить шланг пылесоса на одной из стоек и включить пылесос в режиме “воздуходувки”, направив поток воздуха почти перпендикулярно тепловому потоку (немного навстречу) - имитация воздушной завесы. С помощью измерителя ИПП-2М измерить температуру ИК излучения без “воздуходувки” и с ней.
13.Построить графики эффективности защиты “воздуходувки” по формуле (4).
14.Преобразовать формулу (2) с целью определения температуры T для одного из ва-
риантов (по указанию преподавателя) и вычислить по формуле (1) длину волны λ. Указать в отчете, как эта длина волны влияет на организм человека.
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
1)название и цель работы;
2)схему лабораторного стенда;
3)результаты измерений и графики;
4)выводы по работе.
Контрольные вопросы
1.Рассказать о влиянии инфракрасного излучения на организм человека.
2.Рассказать о влиянии на человека теплового излучения от нагретых поверхностей технологического оборудования.
3.Перечислить основные виды защиты от инфракрасного излучения.
4.Дать классификацию экранов по принципу действия. Привести примеры.
5.Перечислить индивидуальные средства защиты от инфракрасного излучения.
Литература
1. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.
2. ГОСТ 12.4.123-83. ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Лабораторная работа № 7. Исследование вибрации
Цель работы: изучение методов измерения вибрации и оценка эффективности средств виброзащиты.
Продолжительность работы - 2 часа.
Оборудование и приборы
1.Стенд вибрационный.
2.Генератор низкочастотных сигналов.
3.Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М3.
4.Датчик измерения вибрации ДН-4.
5.Виброзащитные устройства.
Теоретические сведения
Под вибрацией понимают механические колебания элементов машин. Вибрация возникает при вращении неуравновешенных деталей машин или под воздействием динамических нагрузок, возникающих при соударении отдельных элементов механизмов.
По способу передачи на человека различают общую и локальную вибрации. Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Локальная вибрация передается через руки человека. Направления вибрации указывают в ортогональной системе координат. Для общей вибрации ось Z перпендикулярна опорной поверхности, ось X горизонтальна от спины к груди, ось Y горизонтальна от правого плеча к левому.
При превышении допустимых уровней вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека и вызывает со временем возникновение вибрационной болезни. Люди, подвергающиеся воздействию вибрации, чаще болеют сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями.
Характеристиками вибрационной нагрузки на оператора являются:
·виброускорение (виброскорость);
·диапазон частот;
·время воздействия вибрации.
Если амплитуда колебаний с частотой f Гц равна А метров, то виброскорость v = А×(2pf) м/с, а виброускорение а = А×(2pf)2 м/с2. На практике используют логарифмические уровни виброскорости Lv и виброускорения La:
Lv = 20lg(v / 5×10–8) [дБ]; La = 20lg(a / 5×10–6) [дБ]. |
(1) |
Величина вибрации нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами:
для локальной вибрации: 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;
для общей вибрации: 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц.
Время воздействия вибрации измеряется в минутах или часах непрерывного или накопленного суммарного воздействия. Для обеспечения вибрационной безопасности труда необходимо, чтобы интенсивность вибрации на рабочих местах не превышала нормативных значений. В табл.1 приведены некоторые гигиенические нормы вибрации в соответ-
ствии с ГОСТ 12.1.012-90.
Для уменьшения вибрации необходимо снижать динамические нагрузки и балансировать детали машин, использовать устройства виброизоляции и динамического виброгашения.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Таблица 1
Некоторые гигиенические нормы вибрации по ГОСТ 12.1.012-90
|
|
|
Допустимый уровень виброскоро- |
|||||
|
|
|
сти, дБ, в октавных полосах со |
|||||
|
Вибрация |
среднегеометрическими частотами, |
||||||
|
|
|
|
|
|
Гц |
|
|
|
|
|
2 |
4 |
8 |
16 |
31,5 |
63 |
Транспортно- |
117 |
108 |
102 |
101 |
101 |
101 |
||
технологическая |
|
|
|
|
|
|
||
Технологическая |
108 |
99 |
93 |
92 |
92 |
92 |
||
В |
производственных |
100 |
91 |
85 |
84 |
84 |
84 |
|
помещениях, где нет |
|
|
|
|
|
|
||
машин, |
генерирую- |
|
|
|
|
|
|
|
щих вибрацию |
|
|
|
|
|
|
||
В |
служебных поме- |
91 |
82 |
76 |
75 |
75 |
75 |
|
щениях, |
конструктор- |
|
|
|
|
|
|
|
ских бюро, лаборато- |
|
|
|
|
|
|
||
риях |
|
|
|
|
|
|
|
|
Эффективность виброзащиты оценивается для каждой октавной полосы частот коэффициентом передачи вибрации (КП), который численно равен отношению амплитуды колебания объекта к амплитуде вибрирующего основания. КП зависит от конструкции и характеристик виброзащитного устройства. Обычно устройство состоит из упругих элементов (плоских или винтовых пружин) и демпферов - поглотителей энергии (жидкостных, пневматических, с сухим внешним трением или внутренним трением).
При аналитических исследованиях устройство рассматривают в виде модели, показанной на рис.1, где m - масса защищаемого объекта; k - жесткость упругого элемента, Н/м; D - характеристика демпфера, Н×с/м; А - амплитуда колебаний основания; АЗ - амплитуда колебаний объекта.
m |
A sin(ωt+γ) |
з |
|
D |
k |
|
A sin ωt |
Рис.1. Модель виброзащитного устройства
Решение дифференциального уравнения движения массы показывает, что КП зависит от собственной частоты системы f0, определяемой по формуле (2), и величины демпфирования:
f0 = |
1 |
|
|
k |
|
. |
(2) |
2π |
|
||||||
|
|
|
m |
|
|||
Графики зависимости коэффициента передачи вибрации от отношения f /f0 при различных уровнях демпфирования показаны на рис.2. Из графиков видно, что в дорезонансной и резонансной областях эффекта виброзащиты нет, амплитуда колебания объекта пре-
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
вышает амплитуду колебания основания. Демпфирование ограничивает величину вибрации, блокируя резонансные явления. В зарезонансной области наблюдается эффект виброзащиты, при этом с увеличением величины демпфирования амплитуда колебания объекта
КП |
|
|
2.0 |
|
|
|
|
D= 0,1 |
|
0,5 |
|
1.0 |
|
|
|
|
1,0 |
|
|
2,0 |
0 |
1 |
f/f0 |
0,1 |
10 |
Рис.2. Графики зависимости КП от отношения частоты колебаний основания f и собственной частоты виброзащитного устройства f0
растет.
Лабораторный стенд для исследования вибрации включает регулируемый источник вибрации (вибростенд), установленный на подставке. На столе вибростенда закрепляются объекты испытаний и датчик измерения вибрации типа ДН-4. На лабораторном столе размещаются генератор низкочастотных сигналов, позволяющий изменять частоту и амплитуду колебаний вибростенда, и измеритель шума и вибрации типа ВШВ-003-М3, позволяющий измерять параметры вибрации (амплитудное значение ускорения или скорости механических колебаний объекта испытаний).
Принципиальная схема вибростенда показана на рис.3.
Рис.3. Схема вибростенда Вибростенд имеет электродинамическую систему возбуждения колебаний. Он состо-
ит из защитного разъемного кожуха 1, в котором установлен магнитопроводящий корпус 3. Постоянный магнит 5 прикреплен к дну корпуса 3 и входит в цилиндрическое отверстие вибростола 7, закрепленного с помощью листовых пружин 9 на горизонтальной пластине 2, установленной на корпусе 3. Катушка возбуждения 6 намотана вокруг сердечника вибростола 7. Защитная резиновая прокладка 8 закреплена на верхней части кожуха 1. За-
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
щитный кожух 1 прикреплен с помощью шпилек к основанию 4 и имеет возможность вращения вокруг горизонтальной оси. На стол вибростенда закрепляется объект, состоящий из пластины с датчиком вибрации ДН-4.
Кабель питания вибростенда вставляется в гнезда 6 генератора низкочастотных сигналов (рис.4).
Рис.4. Лицевая панель генератора низкочастотных сигналов
Для возбуждения колебаний вибростенда необходимо включить генератор (выключатель на задней крышке), дать ему прогреться в течение 10 минут, установить переключателем 1 требуемый диапазон частот (“х1”, “х10”, “х100”), ручкой 2 плавно по индикатору 3 установить требуемую частоту колебаний стола. Значение амплитуды колебаний задается рукояткой 5 под контролем преподавателя. Внимание! При возникновении перегрузки загорается светодиод “Перегрузка” 4. В этом случае необходимо выключить генератор и повторно включить его после того, как светодиод погаснет.
Измерение виброскорости или виброускорения объекта производится измерителем шума и вибрации ВШВ-003-М3. Лицевая панель прибора показана на рис.5. Сигнал подается с датчика ДН-4 экранированным кабелем на гнездо 13. На лицевую панель измерителя выведены следующие органы управления, регулирования и индикации:
∙переключатель 6 “РОД РАБОТЫ” с положениями:
−“ 0 ” - для включения измерителя,
−“
” - для контроля состояния батарей,
−“ > ” - для включения измерителя в режим калибровки,
−“F”, “S”, “10S” - для включения измерителя в режим измерения с постоянной времени (“F” - быстро, “S” - медленно, “10S” - очень медленно);
Рис.5. Лицевая панель измерителя шума и вибрации ВШВ-003-М3
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com