виброизоляция

Цель работы: ознакомиться с приборами и методами измерения параметров вибраций, научиться производить санитарно-гигиеническую оценку опасности воздействия вибраций и эффективность инженерных решений по защите от них.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Вибрация представляет собой механические колебательные движения частей машин, технологического оборудования, коммуникаций, сооружений, вызванные динамической неуравновешенностью вращающихся деталей, пульсацией давления при транспортировании жидкостей и газов. Соприкосновение с колеблющимися частями оборудования приводит к колебательным движениям отдельных частей тела человека (руки, ноги, грудь, живот, спина, бедра) или всего организма в целом.

Анализ производственных вибраций представляет большие трудности, т.к. колебания машин и другого оборудования являются сложными апериодическими колебаниями несинусоидального характера (например, импульсные или толчкообразные). Однако, вибрации несинусоидального характера всегда можно представить в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию гармонического (синусоидального) вида, являются:

– амплитуда вибросмещения A, м;

– амплитуда колебательной скорости V, м/с;

– амплитуда колебательного ускорения W, м/с²;

– линейная (или круговая) частота вынужденных колебаний, Гц.

Между собой указанные параметры связаны соотношениями:

V = 2πּfּA = ωּA (1)

W = (2πּf)2ּA = ω2ּA (2)

По способу передачи на человека вибрация классифицируется на:

– общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

– локальную (местную), передающуюся через руки человека.

В свою очередь, общая вибрация по источнику ее возникновения подразделяется на:

– транспортную (1 категория);

– транспортно-технологическую (2 категория);

– технологическую (3 категория).

По направлению действия вибрация подразделяется на:

– действующую вдоль осей ортогональной системы координат X, Y, Z для общей вибрации (рис. 1);

– действующую вдоль осей ортогональной системы координат X_л, Y_л, Z_л (рис. 1),

где X, Y, Z – соответственно вертикальная и горизонтальные оси координат;

ось X_д – совпадает с осью охвата (рукоятки, рулевого колеса, ложемента и т.п.),

ось Z_л – лежит в плоскости, образованной осью X_p с направлением подачи или приложения силы. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

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.

Описание виброметра ВИП-2

Виброметр ВИП-2 предназначен для измерения периодической вибрации 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 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	220	970	1.3

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	140 1,3 0,5	11,4 0,15 0.1	107,2 69,5 66,02	220 220 220	16.16 16.16 16.16	4,06 4,06 4,06	0,063 0,0093 0,0035	1/15 1/15 1/15
По ГОСТ			92

1.Частота собственных колебаний виброизолированной машины, установленной на стальные пружинные амортизаторы, с ошибкой 4-8% определяется по формуле:

= ꞏ = ꞏ

g = 9,81 м/с²– ускорение свободного падения

Х_ст = Н₀ - Н_г

где Hо – высота пружины в ненагруженном состоянии, м;

Hгр – высота пружины в нагруженном состоянии, м.

Н₀= 3,2 см; Н_гр=1,7см.

Х_ст = 3,2-1,7 = 1,5 см

=ꞏ = 4,06 Гц

2. Уровни колебательной скорости:

L_v =20ꞏlgꞏ()

L_V (А) = 20lgꞏ()= 20lgꞏ()= 20lgꞏ2.28ꞏ10⁵= 107.2 Дб

L_V (B) = 20lgꞏ()= 20lgꞏ()= 20lgꞏ0.03ꞏ10⁵= 69.5 Дб

L_v (C) = 20lgꞏ()= 20lgꞏ()= 20lgꞏ0.02ꞏ10⁵= 66.02 Дб

3. Допустимое значение виброскорости L_v при среднегеометрической частоте

f = n/60 = 970/60 = 16.16

Скорость по ГОСТ = 92 Дб. Следовательно, виброизоляция для точек В и С обладает достаточной эффективностью.

4. Коэффициент передачи: КП=А_в/А_н=V_в/V_и=W_в/W_и=F_в/F_и

КП =

КП_(B) =

КП_(C) =

КП_(А) =

5. Коэффициент передачи в системах, обладающих большим внутренним трением (резиновые амортизаторы), рассчитаем по формуле:

КП =

a = () = 3.9, b = 0.45

КП = = 3,5

Вывод:

В ходе лабораторной работы ознакомился с приборами и методами измерения параметров вибрации, научился производить санитарно-гигиеническую оценку опасности воздействия вибраций и эффективность инженерных решений по защите от вибраций. По результатам измерения можно сделать вывод, что для стационарной системы, рассматриваемой в лабораторной работе степень виброизоляция достаточно высока.

Коэффициент передачи в системах, обладающих большим внутренним трением резиновых амортизаторов плохой, поэтому их применяют в тех случаях, когда необходимо уменьшить время затухания собственных колебаний и уменьшить амплитуды колебаний на резонансных режимах

Министерство образования и науки Российской Федерации

Балаковский инженерно-технологический институт – филиал федерального государственного автономно образовательного учреждения высшего

образования «Национальный исследовательский ядерный университет

«МИФИ»

Факультет: Атомная энергетика и технология

Кафедра: Атомная энергетика

Лабораторная работа

на тему «Исследование производственных вибраций»

по дисциплине «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Выполнил: студент гр. ЭЛЭТ 4з/у

_______________/Кучменко В.Н./

Проверил: преподаватель _____________/Герасимова В.М./

Балаково 20018 г.