Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
28
Вибрация это колебания любой упругой среды. Колебаниями называются движения, обладающие той или иной степенью повторяемости во времени. В соответствии с ГОСТ 24346-80 "Вибрация. Термины и определения" под вибрацией понимают движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.
Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону (описывающему гармонические колебания) являются амплитуда перемещения А, м, и частота f, Гц (рис. 1).
Рис. 1. Основные параметры вибрации
Синусоидальный закон определен формулой:
. (1)
Величина А, равная максимальному абсолютному значению Х, называется амплитудой колебания. Выражение определяет значение Х в данный момент времени t и называется фазой колебания, где начальная фаза. Величина называется циклической или круговой частотой:
, (2)
где период колебания, с.
Волнами называют процесс распространения любого вида возмущения, т.е. изменения состояния. Скорость перемещения возмущения в пространстве называется скоростью волны. При распространении механических волн частицы среды совершают колебательные движения относительно некоторых положений, являющихся положением равновесия. Скорость колебательного движения частиц среды называется колебательной скоростью или виброскоростью , мс1, определяемой по формуле:
. (3)
Виброускорение а, мс2, соответственно равно:
. (4)
Учитывая, что абсолютные значения виброскорости и виброускорения изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических исследований используют их логарифмические уровни , , дБ:
, (5)
, (6)
где среднее квадратическое значение виброскорости, мс1;
= 5108 мс1 пороговое значение виброскорости;
среднее квадратическое значение виброускорения, мс2;
= 10-6 мс2 пороговое значение виброускорения.
Классификация вибрации, воздействующей на человекаоператора (ГОСТ 12.1.012 90)
1. 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.
Вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, может быть отнесена к локальной вибрации.
2. По направлению действия вибрацию подразделяют в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат (рис. 2).
Для общей вибрации ось Z0 вертикальная, перпендикулярная к опорной поверхности, ось X0 горизонтальная от спины к груди, ось Y0 горизонтальная от правого плеча к левому.
Для локальной вибрации ось Хл совпадает или параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, рулевого колеса, рычага управления, обрабатываемого изделия, удерживаемого в руках). Ось Zл лежит в плоскости, образованной осью Хл в направлении подачи или приложения силы, и направлена вдоль оси предплечья. Ось Yл направлена от ладони.
3. Общая вибрация в зависимости от источника возникновения (вида оборудования) подразделяется на следующие категории (табл. П.2):
1 транспортная;
2 транспортно-технологическая;
3 тип "а" технологическая, создаваемая стационарным оборудованием;
3 тип "б" технологическая в производственных помещениях, где нет генерирующих вибрацию машин (примечание к табл. П.2);
3 тип "в" технологическая на рабочих местах работников умственного труда.
Рис. 2. Направление координатных осей при действии вибрации:
а) общая вибрация; б) локальная вибрация
4. По временной характеристике различаются:
Спектральные параметры это параметры вибрации в октавных и 1/3-октавных полосах частот; корректированные по частоте общие одночисловые параметры вибрации для всего диапазона частот, создаваемого источником вибрации.
Влияние вибрации на организм человека
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. Вследствие этого происходит ухудшение снабжения конечностей кровью. Одновременно наблюдается воздействие вибрации на нервные окончания, мышечные и костные ткани, выражающееся в понижении болевой, вибрационной, температурной и тактильной чувствительности кожи, окостенении сухожилий мышц и отложении солей в суставах кистей рук и пальцев, что приводит к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов. Вибрационная болезнь, вызванная воздействием локальной вибрации, может развиться при неблагоприятных условиях уже через несколько месяцев после начала работы.
При вибрационной болезни, связанной с воздействием общей вибрации, работающие жалуются на головные боли, ощущение шума и тяжести в голове, головокружение, слабость, быструю утомляемость, раздражительность, плохой сон, потерю аппетита, тошноту, склонность к обморочным состояниям.
При выраженных случаях заболевания возможны повышение температуры тела, вестибулярные нарушения, расстройство центральной нервной системы, резкое исхудание, облысение, повышение желудочной секреции, лейкоцитоз, тенденция к лимфоцитозу, нарушение основного, углеводного, жирового и водного обмена. Могут иметь место микросимптомы очагового поражения больших полушарий мозга, стволового отдела и спинного мозга, изменения со стороны нервной периферической системы и опорно-двигательного аппарата.
Очень опасно совпадение частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний организма человека (4-30 Гц), что может привести к резонансному явлению и механическому повреждению некоторых органов.
Нормирование параметров вибрации
Санитарные нормы параметров вибрации приведены в ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность" и СН 2.2.4/2.1.8.566-96 "Про-изводственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".
Нормируемыми параметрами вибрации являются спектральные и корректированные по частоте средние квадратические значения виброускорения , виброскорости и их логарифмические уровни , (табл. П.3-П.8).
При нормировании параметров вибрации учитываются следующие факторы.
, (7)
, (8)
где , допустимые значения виброускорения и виброскорости при длительности действия в течение 8 ч. (по ГОСТ 12.1.012-90, СН 2.2.4/2.1.8.566-96);
Т фактическое время воздействия вибрации, мин.
Допустимые значения уровней виброскорости и виброускорения с учетом длительности действия определяются по формулам (5-6) или по табл. П.9, П.10 и формулам (9-10):
, (9)
, (10)
где , допустимые значения уровней виброускорения, виброскорости при длительности воздействия в течение 8 часов по ГОСТ 12.1.012-90, СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Причины возникновения вибрации
Методы обеспечения вибробезопасности
ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность" предусматривает технические и организационные методы защиты от вибрации. Наиболее эффективны технические методы, которые в свою очередь подразделяются на методы, уменьшающие параметры вибрации в источнике ее возбуждения, и методы защиты от вибрации на путях ее распространения.
К основным методам, уменьшающим параметры вибрации в источнике ее возбуждения, относятся следующие.
1. При проектировании:
2. При изготовлении деталей:
3. При сборке узлов, оборудования:
4. При монтаже стационарного оборудования:
5. При эксплуатации оборудования своевременное и качественное техобслуживание:
К основным методам защиты от вибрации на путях ее распространения относятся следующие:
, (11)
где , , амплитуда виброперемещения, виброскорость, виброускорение на рабочем месте;
, , амплитуда виброперемещения, виброскорость, виброускорение на рабочем месте при использовании виброзащитного модуля.
Эффективность виброизоляции в децибелах определяют по формуле:
. (12)
Эффективность виброизоляции в процентах определяют по формуле:
%, (13)
где среднее квадратическое значение виброскорости до применения виброзащиты, м/с; среднее квадратическое значение виброскорости после применения виброзащиты, м/с.
2. Динамическое виброгашение. Динамическое гашение вибрации осуществляют путем установки оборудования на фундамент с определенной массой или применением динамических виброгасителей. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему, собственная частота которой настроена на основную частоту колебаний оборудования, вибрация которого снижается. Подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия . Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем оборудовании, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями оборудования.
3. Вибродемпфирование (вибропоглощение). Это процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию.
Уменьшение параметров вибрации может осуществляться:
При кинематическом возбуждении вибрации применяются следующие методы по ее снижению:
Эффективными способами защиты работающих от действия вибрации являются дистанционное управление, автоматизация производственных процессов.
Если техническими методами невозможно снизить уровень вибрации до гигиенических норм, рекомендуется использование средств индивидуальной защиты: виброзащитных рукавиц, перчаток, виброзащитной обуви.
К организационным методам защиты от вибрации относятся следующие:
Работа состоит из экспериментальной и расчетной частей. В экспериментальной части нужно сделать оценку условий труда по вибрации, выполнив измерения фактических параметров вибрации и сравнив их с допустимыми. В расчетной части должны быть решены задачи. Исходные данные для расчетов представлены в табл. П.11.
Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема экспериментальной установки для измерения параметров вибрации
Установка включает в свой состав: вибростенд 1, генератор электрических сигналов 2, измеритель шума и вибрации 3, объект виброизоля-
ции 4 (имитирующий рабочее место) с вибродатчиком, виброзащитный модуль 5.
Источником вибрации является вибростенд, имитирующий производственное оборудование, приборы, инструменты, генерирующие вибрацию. Вибростенд имеет электромагнитную систему возбуждения вибрации. Электрический сигнал подается на катушку возбуждения генератором сигналов 2 (рис. 4). Генератор позволяет формировать электрический сигнал большой мощности в широком диапазоне частот. Катушка возбуждения обеспечивает перемещение стола вибростенда с определенными частотой и амплитудой, что позволяет регулировать параметры создаваемой вибрации.
Внешний вид генератора сигналов представлен на рисунке 4.
Объект виброизоляции (рабочее место) представляет собой устройство, которое обеспечивает установку пластинки с вибродатчиком с целью измерения параметров вибрации. Массу объекта виброизоляции можно изменять за счет установки на нем дополнительных металлических пластин, входящих в его состав.
Виброзащитный модуль, назначением которого является уменьшение параметров вибрации, передающейся на рабочее место, представляет собой устройство, состоящее из двух параллельных пластин, между которыми установлены виброизоляторы или виброизолирующая прокладка. В качестве виброизоляторов применяются витые пружины с различным диаметром проволоки или плоские пружины, расположенные между пластинами, имеющими различную массу. В качестве виброизолирующей прокладки используется пенополиуретан.
Подготовка экспериментальной установки к работе
При измерении параметров вибрации можно использовать измерители шума и вибрации ВШВ 003-М2, ВШВ 003-М3.
Исследование параметров вибрации при помощи измерителя
шума и вибрации ВШВ-003-М3
Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М3 позволяет измерить виброскорость, виброускорение, уровни виброскорости и виброускорения.
В приборе ВШВ-003-М3 используется принцип преобразования механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные им электрические сигналы, которые затем усиливаются, преобразуются и измеряются прибором измерительным.
В качестве преобразователей механических колебаний в электрические сигналы используются пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи, в которых пьезоэлементы испытывают деформации сжатия растяжения, в результате чего на поверхности пьезоэлементов возникают электрические заряды, пропорциональные параметрам вибрации.
Панель прибора представлена на рис. 5.
Подготовка прибора к работе
РОД РАБОТЫ ,
ДЛТ 1, дБ 80,
ДЛТ 2, дБ 50.
Стрелка показывающего прибора должна находиться в пределах от 7 до 10 шкалы 10 dB. О наличии питания также сигнализирует свечение одного из светодиодов переключателей ДЛТ 1 или ДЛТ 2.
3.1. Предусилитель ВПМ-101 соединить с эквивалентом вибропреобразователя и кабелем 5 м с разъемом прибора измерительного. Вход эквивалента вибропреобразователя соединить кабелем 0,5 м с гнездом 50 mV прибора измерительного.
Переключатели прибора измерительного установить в положения:
ДЛТ 1, dB 40
ДЛТ 2, dB 50
ФЛТ ЛИН
РОД РАБОТЫ
3.2. Потенциометром установить стрелку показывающего прибора по шкале 01 на отметку: для прибора 19 0,48.
3.3. Переключатель РОД РАБОТЫ установить в положение 0.
3.4. Отсоединить кабель 0,5 м от гнезда 50 mV и эквивалента вибропреобразователя.
Установка вибропреобразователя
По частотному диапазону, в котором проводится измерение параметров вибрации, следует использовать вибропреобразоавтель ДН-3-М1, который устанавливается на объекте с помощью шпильки.
Проведение измерений
В лабораторной работе определяются уровни виброскорости как наиболее часто применяемые на практике.
Измерение общего уровня виброскорости , dB, и уровней виброскорости в октавных полосах частот Lvi, dB, производится в следующем порядке:
ДЛТ 1, dB 80
ДЛТ 2, dB 50
ФЛТ 1 Hz (при измерении общей вибрации)
10 Hz (при измерении локальной вибрации)
РОД РАБОТЫ F или S
В положение S переключатель РОД РАБОТЫ устанавливается при возникновении колебаний стрелки показывающего прибора.
Порядок выполнения работы
Таблица 1
Показатель |
Общий уровень виброскорости Lv, dB, (корректированный |
Спектральные уровни виброскорости Lvi, dB, в октав-ных полосах со среднегеометрическими частотами |
|||||||
1 (8) |
2 (16) |
4 (31,5) |
8 (63) |
16 (125) |
31,5 (250) |
63 (500) |
1000 |
||
1. Параметры вибрации на рабочем месте без виброзащитного модуля |
|||||||||
2. Допустимые параметры вибрации |
|||||||||
3. Допустимые параметры вибрации с поправкой на продолжительность действия |
|||||||||
4. Параметры вибрации на рабочем месте |
|||||||||
5. Требуемое снижение параметров вибрации |
|||||||||
6. Фактическое снижение параметров вибрации |
Примечание: При оценке локальной вибрации среднегеометрические частоты для общей вибрации в протоколе (1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63) заменить на среднегеометрические частоты для локальной вибрации: 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц.
Рис. 6. Графическое представление результатов измерений:
1 измеренные уровни виброскорости без виброзащитного модуля;
2 допустимые значения уровней виброскорости с поправкой
на продолжительность действия; 3 измеренные уровни виброскорости
на рабочем месте с виброзащитным модулем
11. Сделать выводы о соответствии фактических параметров вибрации на рабочем месте требованиям ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность", СН 2.2.4/2.1.8.566-96 "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".
КПопт =1/40…1/60 для строительных конструкций;
КПопт =1/8…1/16 для станков и другого стационарного оборудования;
КПопт =1/6…1/8 для СДМ и других движущихся машин.
Вопросы для самоконтроля
Техника безопасности
а) самостоятельно включать приборы и работать на них без разрешения преподавателя;
б) устранять неисправности на невыключенном электрооборудовании и приборах;
в) оставлять без присмотра работающие приборы.
Список литературы
Таблица П.3
Санитарные нормы одночисловых показателей вибрационной
нагрузки на оператора, корректированные по частоте
(ГОСТ 12.1.012 90)
Вид вибрации |
Категория вибрации по санитарным нормам |
Направление действия |
Нормативные, корректированные по частоте и эквивалентные корректированные значения |
|||
виброускорения |
виброскорости |
|||||
мс2 |
дБ |
мс1102 |
дБ |
|||
Локальная |
|
Xл, Yл, Zл |
2.0 |
126 |
2.0 |
112 |
Общая |
1 2 3 тип “а” 3 тип “в” |
Z0 Y0, X0 Z0, X0, Y0 Z0, X0, Y0 Z0, X0, Y0 |
0.56 0.4 0.28 0.1 0.014 |
115 112 109 100 83 |
1.1 3.2 0.56 0.2 0.028 |
107 116 101 92 75 |
Таблица П.4
Санитарные нормы спектральных показателей вибрационной
нагрузки на оператора. Локальная вибрация
(ГОСТ 12.1.012 90)
Среднегеометрические частоты полос, Гц |
Нормативные значения в направлениях Xл, Yл, Zл |
|||
виброускорения |
виброскорости |
|||
мс2 |
дБ |
мс1102 |
дБ |
|
8 |
1.4 |
123 |
2.8 |
115 |
16 |
1.4 |
123 |
1.4 |
109 |
31.5 |
2.7 |
129 |
1.4 |
109 |
63 |
5.4 |
135 |
1.4 |
109 |
125 |
10.7 |
141 |
1.4 |
109 |
250 |
21.3 |
147 |
1.4 |
109 |
500 |
42.5 |
153 |
1.4 |
109 |
1000 |
85.0 |
159 |
1.4 |
109 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 3
2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ 3
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 12
ПРИЛОЖЕНИЯ 22
ОГЛАВЛЕНИЕ 33
ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИИ
Методические указания к лабораторной работе
для студентов всех специальностей
Тамара Васильевна Тупицына
Виктор Павлович Тищенко
Надежда Георгиевна Изместьева
Мария Юрьевна Филатова
Главный редактор Л.А. Суевалова
Редактор
Компьютерная верстка В.П. Тищенко, В.Ю. Сапегина
Подписано в печать . Формат 60х84 1/16.
Бумага писчая. Гарнитура "Таймс". Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,16.
Тираж 500 экз. Заказ
Издательство Тихоокеанского государственного университета. 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.
Отдел оперативной полиграфии издательства
Тихоокеанского государственного университета.
680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.
28