Описание экспериментальной установки

Исследование вибрации производится на специальной лабораторной установке (рис. 3). В качестве источника вибрации служит электродвигатель 1, на валу которого закреплен регулируемый дебаланс.

Электродвигатель жестко закреплен на платформе 8, которая пружинными виброизоляторами 2 отделена от основания (фундамента) 9. Ненагруженная платформа 10 также отделена от основания (фундамента) 9 пружинными виброизоляторами 3.

С помощью грузиков дебаланса регулируется амплитуда колебаний. Частота вынужденных колебаний меняется путем изменения числа оборотов электродвигателя с помощью лабораторного трансформатора 7 типа ЛАТР. Напряжение питания фиксируется вольтметром 4.

Измерение параметров вибрации: амплитуды вибросмещения A, мкм;

виброскорости V, мм/с производится виброметром 5 типа ВИП-2.

Рис. 3. Схема экспериментальной установки

1 – электродвигатель, 2, 3 – виброизоляторы, 4 – вольтметр, 5 – виброметр, 6 – вибропреобразователь,

7 – автотрансформатор, 8 – нагруженная платформа, 9 – фундамент, 10 – ненагруженная платформа

Описание виброметра вип-2

Виброметр ВИП-2 предназначен для измерения периодической виб-рации работающего оборудования и машин в лабораторных и производственных условиях.

Основные технические характеристики виброметра:

1. Рабочий диапазон частот 10…1000 Гц.

2. Диапазон измерений: вибросмещения 2…1000 мкм;

виброскорости 0,1…100 мм/с.

3. Основная относительная погрешность измерения при нормальных условиях не превышает 25% по вибросмещению;

15% по виброскорости.

4. Допустимый наклон вибропреобразователя относительно вертикального рабочего положения 30^о.

5. Пределы измерительных поддиапазонов:

– по вибросмещению 10; 30; 100; 300; 1000 мкм;

– по виброскорости 1; 3; 10; 30; 100 мм/с.

Основным элементом виброметра является вибропреобразователь 7, в основание корпуса которого ввинчивается наконечник (штырь). Он воспринимает механические колебания, преобразует их в электрические сигналы и подает последние на измерительный прибор 5 с помощью соединительного кабеля. Виброметр позволяет также подключение электронного осциллографа 6 для исследования частотных характеристик источников вибрации.

На лицевой панели виброметра расположен измерительный прибор и переключатели: РОД РАБОТЫ и ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ. В корпусе также установлен входной разъем для подключения вибропреобразователя и разъем ВЫХОД для подключения осциллографа.

Переключатель РОД РАБОТЫ имеет следующие положения:

ОТКЛ – отключение питания прибора;

КОНТР. ПИТАНИЯ – контроль питания и величина питающего на-

пряжения;

mm/s – измерение виброскорости, мм/с;

μm – измерение вибросмещения, мкм.

Подготовка виброметра к работе:

1. Соединить с помощью соединительного кабеля вибропреобразователь 7 с измерительным прибором 5.

2. Установить переключатели:

ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ в положение 100/1000;

РОД РАБОТЫ в положение КОНТР. ПИТАНИЯ.

При этом стрелка измерительного прибора должна устанавливаться между отметками 7 и 10 шкалы, что свидетельствует о нормальной величине напряжения питания. В противном случае необходимо заменить элементы питания.

Порядок работы с виброметром:

1. Переключатель РОД РАБОТЫ установить в положение mm/s при измерении виброскорости V или в положение μm при измерении вибросмещения A.

2. Наконечник вибропреобразователя прикладывают вертикально к вибрирующей поверхности в измеряемых точках (A, B, C).

3. Переключателем ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ выбирают необходимый предел измерения по верхней шкале при измерении виброскорости или по нижней – при измерении вибросмещения.

4. Считываются показания стрелки прибора.

5. Расчет измеряемых величин производится по формулам:

а) при измерении виброскорости V, мм/с

, ( 11 )

где R_v – показания стрелки прибора по верхней шкале;

П_v – предельная числовая отметка на верхней шкале ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ.

Пример. Стрелка прибора отклонилась по верхней шкале до отметки R_v = 4,5. Переключатель ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ находился в положении

30/300, т.е. П_v = 30. Тогда V = 4,5ּ30/10 = 13,5 мм/с.

б) при измерении вибросмещения A, мкм

, ( 12 )

где R_a – показания стрелки прибора по нижней шкале;

П_a – предельная числовая отметка на нижней шкале ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ.

Пример. Стрелка прибора отклонилась по нижней шкале до отметки R_a = 2,5. Переключатель ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ находился в положении 10/100, т.е. П_a = 100. Тогда A = 2,5ּ100/3 = 83,3 мкм.

6. По окончании измерений переключатель РОД РАБОТЫ перевести в положение ОТКЛ, а переключатель ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ - в положение 100/1000.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

1. Включать лабораторную установку в сеть, только ознакомившись с алгоритмом выполнения работы и только с разрешения преподавателя.

2. Запрещается включать лабораторную установку без ограждающего кожуха на маховике балансировочного устройства.

3. После включения лабораторной установки в сеть не касаться приборов и проводов питания, а в случае необходимости обязательно отключать ее.

4. По окончании работы лабораторную установку отключить от сети и привести её в исходное положение.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1. Определение собственной частоты колебаний

Оборудование и принадлежности: экспериментальная установка, виброметр ВИП-2.

1. С помощью грузика дебаланса на валу двигателя разбалансировать ротор, установив грузики ассимметрично относительно оси вращения

электродвигателя.

2. Убедившись, что электродвигатель подсоединен через лабораторный автотрансформатор 8 (ЛАТР) к сети, установить напряжение питания 220 вольт и включить установку.

3. Изменяя ЛАТРом напряжение питания в пределах от 50 до 120 вольт, зафиксировать напряжение, при котором наблюдается резонансный режим - электродвигатель при этом совершает интенсивные вертикальные колебания, после чего установку отключить.

4. Зная зависимость числа оборотов от напряжения питания электродвигателя n = f(U), определить резонансную частоту вращения f_o = n/60 Гц.

5. Полученные данные занести в табл. 1.

Таблица 1

№ пп	Показания вольтметра, В	Число оборотов по графику n0, об/мин	Результаты расчета собственной частоты установки f0, Гц
			Эксперимен-тальное fo = n0/60	Статическая осадка Хст, см	Теоретическое по формуле (8)
1 2 3

Задание 2. Оценка эффективности виброизоляции

Оборудование и принадлежности: экспериментальная установка, виброметр ВИП-2.

1. Подготовить виброметр к работе (см. раздел "Методика эксперимента").

2. С помощью грузика дебаланса на валу двигателя разбалансировать ротор, установив грузики ассимметрично относительно оси вращения

электродвигателя.

3. Убедившись, что электродвигатель подсоединен через лабораторный автотрансформатор 8 (ЛАТР) к сети, установить напряжение питания 220 вольт и включить установку.

4. Измерить виброметром в точках A, B, C вибросмещение и виброскорость (см. раздел "Методика эксперимента")

5. Результаты измерений занести в табл. 2.

Таблица 2

Точка измерения	А, мкм	V, мм/с	LV, дБ	Показания вольтметра, В	Частота вынужденных колебаний, Гц f = n/60	Частота собственных колебаний, Гц fo	Коэффициент передачи, КП	Оптимальное значение КПопт
А В С
По ГОСТ

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Рассчитать по формуле (9) теоретическое значение частоты собственных колебаний экспериментальной установки, предварительно измерив статическую осадку пружин X_ст. Занести полученные результаты в табл. 1 и сравнить с экспериментальным значением. Сделать вывод.

2. Вычислить по формуле (4) уровни колебательной скорости L_v в дБ в точках A, B, C (см. рис. 3) и занести полученные значения в табл. 2.

3. Сопоставить измеренные и вычисленные значения параметров вибрации: вибросмещения и виброскорости – в точках A, B, C (см. рис. 3) с допустимыми по ГОСТ 12.1.012-90 (см. Приложение А). Сделать вывод о соответствии и эффективности виброизоляции.

4. Эффективность виброизоляции, оцениваемая по коэффициенту передачи КП, рассчитать для экспериментальных значений амплитуды вибросмещения по формуле (6) в точках A, B, C (см. рис. 3).

5. Рассчитать по формуле (8) коэффициент передачи для резиновых прокладок при b = 0,4…0,5 и сравнить с таковыми в точках B, C.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ

Основными пунктами, определяющими содержание отчета, являются следующие:

– название лабораторной работы;

– формулировка цели работы;

– схема установки (рис. 3);

– основные понятия и формулы;

– результаты измерений в табл. 1 и 2;

– результаты расчета в табл. 1 и 2;

– окончательные результаты и выводы по проделанной работе: оцен-

ка уровня вибраций в исследуемых точках по сравнению с нормативными, оценка эффективности виброизоляции, рекомендации по снижению уровня вибрации и т.п.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что такое вибрация (дать определение)?

2. Какими параметрами характеризуется вибрация?

3. Что такое колебательная скорость и уровень колебательной скоро-

сти?

4. Каким параметром оценивается качество виброзащиты?

5. Чему равен КП в режиме резонанса? Каким образом снизить вибрацию в режиме резонанса?

6. Какие существуют методы гигиенической оценки воздействия вибраций на человека и чем они отличаются друг от друга?

7. Что такое среднегеометрическая частота и что она означает?

8. От чего зависит частота собственных колебаний? Частота вынужденных колебаний? Что будет, если эти частоты совпадут?

9. Что физически означает КП = 1?

10. В чем заключается подготовка виброметра к работе?

11. Показать, как производится снятие показаний виброметром и пересчет их в параметры вибрации (вибросмещение и виброскорость).

Время, отведенное на лабораторную работу

Подготовка к работе	акад.ч.	0,25
Выполнение работы	акад.ч.	0,75
Обработка результатов эксперимента и оформление отчета по работе	акад.ч.	0,50

Литература

Основная

1. Охрана труда в машиностроении: учебник для машиностроительных вузов / Е.Я. Юдин, С.В. Белов и др./ под ред. Е.Я. Юдина, С.В.Белова - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 432 с.: ил.

2. Пчелинцев В.А., Коптев Д.В., Орлов Г.Г.. Охрана труда в строительстве: учебник для строительных вузов и факультетов. – М.: Высшая школа, 1991. – 272 с.: ил.

Дополнительная

3. ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность.

4. ГОСТ 26568-85. ССБТ. Методы и средства вибрационной защиты.

Приложение А

Гигиенические нормы вибрации (ГОСТ 12.1.012-90)

Рис. А.1 Гигиенические нормы вибрации:

1-а – общая вибрация;

1-в – вертикальная вибрация I категории;

1-г – горизонтальная вибрация I категории;

2 – общая вибрация II категории;

3а – в производственных помещениях;

3б – в служебных помещениях на судах;

3в – в производственных помещениях без вибрирующих машин;

3г – в помещениях административно-управленческих и для умственного труда;

4 – локальная вибрация

Таблица А.1.

Гигиенические нормы в логарифмических уровнях

средних квадратичных значений виброскорости L_V, дБ,

для среднеквадратических октавных полос частот f_cr, Гц

(Извлечение из ГОСТ 12.1.012-90)

Виды вибраций	Допустимые логарифмические уровни виброскорости LV, дБ
	Среднегеометрические октавные полосы частот fcr, Гц
	1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
1-в 1-г 2 3а 3б 3в 3г 4	132 122	123 117 117 108 103 100 91	115 116 108 99 94 91 82	108 116 102 93 88 85 76 115	107 116 101 92 87 84 75 109	107 116 101 92 87 84 75 109	107 116 101 92 87 84 75 109	109	109	109	109

БЕЗОПАСНОСТЬ 

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

ИССЛЕДОВАНИЕ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВИБРАЦИЙ

Методические указания к выполнению

лабораторной работы для студентов всех специальностей

Составили Русин Сергей Александрович

Соловьева Наталья Александровна

Рецензент Н.А.Попова

Редактор Л.В.Максимова

Корректор Н.Т.Мальчикова

Подписано в печать 15.03.06 Формат 60х84 1/16

Бум. тип. Усл.печ.л. 1,25 Уч.-изд.л. 1,2

Тираж 150 экз. Заказ 137 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Копипринтер БИТТиУ, 413840, г. Балаково, ул. Чапаева, 140