Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования РФ
Пермский государственный технический университет
Кафедра безопасности жизнедеятельности и
рудничной вентиляции
Оценка производственной вибрации, методы и средства защиты от нее
Методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе
Пермь2002
Составитель Н.А.Трофимов
УДК 331.453.24
Оценка производственной вибрации, методы и средства защиты от нее: Метод, указания к учебно-исследовательской лабораторной работе
/Сост. Н.А, Трофимов; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2001. -19 с.
Издается под редакцией автора
Приведены цели лабораторной работы, общие теоретические сведе ния о вибрации, воздействие ее на организм человека, нормирование про изводственной вибрации и защита от нее. Изложено описание конструкции лабораторного стенда, принципа действия измерительного прибора, а так же методика проведения и обработки результатов измерений нормируе мых параметров вибрации и оценки коэффициента эффективности виб роизоляции.
Предназначены для выполнения лабораторной работы студентами всех специальностей университета.
Табл. 3. Ил. 2. Библиогр.: 7 назв.
Рецензент: канд. техн. наук, доцент А.Д. Овсянкин
© Пермский государственный технический университет, 2001
Цель работы:
Определившиеся тенденции и прогнозы развития техники свидетель ствуют о том, что качественные изменения механизмов и машин достига ются главным образом за счет увеличения скоростных и силовых парамет ров при одновременном снижении их материалоемкости. Это неизбежно обуславливает возрастание динамических нагрузок, механических воздей ствий и, следовательно, вибрационной активности выпускаемых машин и производственного оборудования. Распространению вибрации на со временных предприятиях способствует также широкое использование ме ханизмов и машин ударного, возвратно-поступательного, вибрационного принципов действия, транспортирующих агрегатов, ручных и передвиж ных машин различных типов и назначения.
Производственная вибрация выступает как вредное явление прежде всего к самим машинам, так как интенсифицирует износ, снижает их на дежность и долговечность, повышает уровни излучаемого шума и т.п. В этой связи по интенсивности вибрации принято судить о качестве машины и ее техническом состоянии. Распространяясь по строительным конструк циям и грунту, вибрация воздействует на другие объекты, вызывая разру шение строительных конструкций, трубопроводов различного назначения и ухудшая работу приборов и точных станков. И, наконец, контакт челове ка с вибрирующими объектами отрицательно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производи тельность и качество труда, а также развивается профзаболевание - вибра ционная болезнь, которая в последние годы во всех развитых странах за нимает 2-е место в профзаболеваниях.
В соответствии с ГОСТ 24346 - 80 под вибрацией понимается дви жение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание обычно во времени значений какой - либо величины, его характеризующей.
По механизму генерации различают вибрации с силовым, кинемати ческим и параметрическим возбуждением.
Силовое возбуждение вибрации - это возбуждение вибрации системы вынуждающими силами и (или) моментами. Источниками их являются: возвратно-поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные вибраторы и перфораторы, вибротрамбовки, виброп литы, вибробункеры и т.п.); неуравновешенные вращающиеся массы (руч ные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков, вентиляторы и т.п.); ударные системы (ковочные и штамповочные молоты, подшипниковые узлы, зубчатые передачи и т.п.).
Кинематическое возбуждение вибрации - возбуждение вибрации системы сообщением каким-либо ее точкам заданных движений, не зави сящих от состояния системы. Причинами его являются воздействие про филя дороги на автомобили и строительно-дорожные машины, электрока ры и ручные тележки в помещениях, колебания пола помещений и т.п.
Параметрическое возбуждение вибрации - это возбуждение колеба ний (вибрации) системы не зависящим от состояния системы изменением во времени одного или нескольких ее параметров (массы, момента инер ции, коэффициентов жесткости и сопротивления). Источниками являются двигатели внутреннего сгорания при изменении давления газов в цилинд рах, пневматические двигатели и т.п.
По характеру изменения во времени различают колебания детерми нированные (периодические или почти периодические), случайные (ста ционарные или нестационарные) и импульсные или затухающие, которые могут быть простыми и сложными.
Сложные колебательные процессы могут быть представлены в виде простых гармонических (синусоидальных) колебаний с помощью рада Фу рье.
Колебания подразделяются на свободные и вынужденные. Свобод ные колебания - колебания (вибрация) системы, происходящие без пере менного внешнего воздействия и поступления энергии из вне. Вынужден ные колебания - колебания (вибрация) системы, вызванные и поддержи ваемые силовым и (или) кинематическим возбуждением.
Основными величинами, характеризующими вибрацию, происходя щую по синусоидальному закону, являются: амплитуда виброперемещения Sa - величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда виброскорости Va - максимальное значение скоро сти колеблющейся точки; амплитуда виброускорения αа - максимальное значение ускорения колеблющейся точки; период колебаний Т - наимень ший интервал времени, через который при периодических колебаниях (вибрации) повторяется каждое значение колеблющейся величины, характеризующей вибрацию, и частота колебаний f - величина, обратная перио ду колебаний.
Виброскорость и виброускорение связаны с виброперемещением и частотой колебаний соотношениями:
V=2πfS и а = (2πf)2S (1.1)
Учитывая, что абсолютные значения величин, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, в практике виброаку стических исследований и инженерных расчетах используют логарифми ческие уровни колебаний. Под ним понимается сравнительная характери стика колебаний двух одноименных физических величин, пропорциональ ная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значе ний величины
L=20lq(b/b0), (1.2)
где b - оцениваемое значение величины (скорость, ускорение и т.п.); b0 -исходное значение величины (скорости, ускорения и т.п.).
Так, например, уровни виброскорости и виброускорения определя ются соответственно как
Lv=20lq(V/V0) и LA=20lq(a-a0)
где V и а - оцениваемые значения соответственно виброскорости и виброускорения; V0 и а0 - исходные (пороговые) значения виброскорости и виброускорения. Согласно международному соглашению принято V0=5•10-8 м/с и
а0=3•10-4м/с2.
Уровни колебаний (вибрации) измеряются в децибелах (дБ).
В общем случае физическая величина, характеризующая вибрацию (например, виброскорость) является некоторой функцией времени: V - Vft). Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в виде суммы бесконечно долго длящихся гармонических (синусоидальных) колебаний с различными амплитудами и периодами. В случае периодических колебаний частоты этих составляющих кратны основной частоте колебаний (процесса): fn= n • f1, где n = 1,2,3,..; f1 - ос новная частота колебаний.
Основной характеристикой в производственной безопасности или охране труда является спектр вибрации, под которым понимается совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания (вибрации), в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических со ставляющих. Периодическим и почти периодическим колебаниям соответ ствует дискретный спектр, непериодическим - непрерывный спектр. Если колебания представляют собой наложение периодических и случайных ко лебаний, то спектр имеет смешанный характер.
Интенсивность вибрационных воздействий на человека, приборы и другие объекты зависит от частоты. Поэтому весь диапазон частот колеба ний принято разбивать на отрезки (полосы частот) и определять уровни
вибрации для каждой полосы в отдельности: В качестве стандартных час тотных полос при оценке вибрационной безопасности принимают октавные полосы, у которых отношение верхних граничных частот к нижним частотам равно 2. Каждую октавную полосу принято обозначать средне геометрическим значением ее граничных частот, определяемым по форму лам
fc=(fmaxfmin)0,5=20,5fmin≡1,41fmin (1.3) где fmin - нижняя, а fmax - верхняя граничная частота, Гц, причем fmax = 2 fmin.
При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные, для которых fmax=21/3fmin ≡ 1,26fmin. Например, первая октавная полоса имеет граничные частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частота fc = 1 Гц; следующая, соответственно 1,4... .2,8 Гц и 2 Гц и т. д.
По способу передачи на человека различают общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека, вибрацию.
Общая вибрация в соответствии с ГОСТ 12.1.012 - 90 и СН 2.2.4/2.1.8.566 - 96 в зависимости от ее источника подразделяется на три категории:
1 - транспортная вибрация, воздействующая на операторов самоход ных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по ме стности, агрофонам и дорогам, в т.ч. при их строительстве;
2 - транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на опе раторов машин с ограниченной подвижностью, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помеще ний, промышленных площадок и горных выработок;
3 «а» - технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования или передающаяся на рабочее место, не имеющее источников вибрации;
3 «б» - технологическая вибрация, передающаяся на рабочие места, где нет генерирующих вибрацию машин;
3 «в» - вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом.
Вибрация в зависимости от времени действия подразделяется на:
- постоянную, при которой величина контролируемою параметра за время наблюдения изменяется не более чем в два раза (на 6 дБ);
- непостоянную, при которой величина контролируемого параметра изменяется более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе колеблющуюся, прерывистую и импульсную.
Знание механизма и последствий воздействия вибрации на организм человека необходимо специалистам и врачам для того, чтобы предусматривать надежные методы и средства вибрационной защиты человека и осуществлять эффективные профилактические и лечебные мероприятия.
Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологиче ской активностью. Выраженность реакций обуславливается главным обра зом величиной энергетического воздействия и биохимическими свойства ми человеческого тела, как сложной колебательной системы.
В возникновении реакции организма на воздействие вибрации важ ную роль играют анализаторы центральной нервной системы - вестибу лярный, зрительный, кожный, слуховой и др.
Степень распространения колебаний по телу зависит от их частоты и амплитуды, продолжительности воздействия, площади участков тела, со прикасающихся с вибрирующим объектом, места приложения и направле ния оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, яв ления резонанса и других условий.
Производственная вибрация, имея широкий частотный диапазон (от десятых долей до нескольких тысяч Гц) колебаний, воздействует посред ством раздражения нервных периферических окончаний (рецепторов) в местах контакта, вызывая изменения как физиологического, так и функ ционального состояния организма. Общая характеристика негативного влияния вибрации на организм человека приведена в табл. 1.1.
Характер и течение виброболезни зависят от многих факторов. Важ нейшими из них являются: уровень вибрации и частота, продолжитель ность и направление воздействия на организм человека, состояние окру жающей среды (освещенность, запыленность и температура воздуха, рабо чее положение тела и т.п.) и условий труда работающих, физические и фи зиологические свойства организма человека.
Выделяются три стадии проявления виброболезни: начальная (1 ста дия), умеренно выраженная (11 стадия) и выраженная (111 стадия).
При начальных проявлениях виброболезни двигательные функции человека не страдают, состояние здоровья и работоспособность сохранены и не отражаются на каких-либо социальных и экономических показателях. Умеренно выраженная стадия обуславливает снижение функциональных показателей здоровья. Отмечается снижение адаптационных возможностей организма и социальной активности работающих. Могут быть снижены экономические показатели в работе и трудоспособности больного. Выра женное проявление вибрационной болезни сопровождается заметным сни жением профессиональной трудоспособности, при этом изменения состоя ния здоровья приобретают необратимый характер.
Необходимо иметь в виду, что виброболезнь относится к группе за болеваний, эффективное лечение которых возможно лишь на ранних ста диях. Восстановление нарушенных функций протекает очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.
Негативное влияние вибрации на человека
Таблица 1.1
|
Вид изменений в организме |
Симптомы изменений |
Результаты виб рационного воз действия |
|
Функциональ ные |
Повышение утомляемости Увеличение времени двигатель ной реакции Увеличение времени зрительной реакции Нарушение вестибулярных реак ции и координации движений Развитие нервных заболеваний |
Снижение производительности труда и качества работы |
|
Физиологиче ские |
Нарушение функций сердечно -сосудистой системы Нарушение функций опорно-двигательного аппарата Поражение мышечных тканей и суставов Нарушение функций органов внутренней секреции Нарушение функций половых ор ганов |
Возникновение вибрационной болезни |
Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) не приводит к виб рационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь.
Современная медицина рассматривает производственную вибрацию как мощный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на пси хомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную дея тельность человека, повышающий вероятность возникновения различных заболеваний и несчастных случаев. Особенно опасно длительное воздейст вие вибрации для женского организма.
Различают техническое и гигиеническое нормирование вибрации. Техническое нормирование устанавливает допустимые значения вибраци онных характеристик машин, под которыми понимается количественный показатель вибрационной активности машин, устанавливаемый и контро лируемый для оценки ее технических свойств с позиции обеспечения виб рационной безопасности труда. Это нормирование адресуется в первую очередь создателям машин - конструкторам и технологам. Требования к вибрационным характеристикам, машин изложены в ГОСТ 12.1.012 - 90. Основу гигиенического нормирования составляют критерии здоровья чело века при воздействии на него вибрации с учетом напряженности и тяжести труда. Применение санитарной нормы дает возможность объективно оце нивать условия труда на каждом рабочем месте, определять степень виб роопасности, производить выбор методов и средств вибрационной защиты. В настоящее время документами, регламентирующими санитарные нормы вибрации, являются ГОСТ 12.1 .012 - 90 и СН 2.2.4/2.1 .8.566 - 90.
В соответствии с этими документами нормируется вибрационная на грузка на оператора, под которой понимается количественный показа тель условий труда человека-оператора при воздействии на него вибрации. К показателям вибрационной нагрузки относятся: виброускорение (вибро скорость) и их логарифмические уровни, диапазон частот и время воздей ствия вибрации.
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
- для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеомет рическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;
- для общей вибрации - октавных и третьоктавных полос со средне геометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.
Время воздействия вибрации принимается равным длительности не прерывного или суммарного воздействия.
Нормируемыми показателями вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах в процессе труда являются:
- при постоянной вибрации - спектральные или корректированные по частоте значения контролируемого параметра;
- при непостоянной вибрации - значения дозы вибрации или эквива лентного корректированного значения контролируемого параметра.
Корректированное по частоте значение контролируемого параметра U определяется по формуле
, (1.4)
где Ui - среднее квадратическое значение контролируемого параметра (виброскорости или виброускорения) в i-й частотной полосе; n - число частотных полос в нормируемом диапазоне; ki - весовой коэффициент для i-й частотной полосы для среднего квадратического значения контролируемого параметра (приведены в вышеуказанных ГОСТ и СН). Доза вибрации D определяется по формуле
, (1.5)
где U(t) - корректированное по частоте значение контролируемого пара метра в момент времени t,T- время воздействия вибрации.
Эквивалентное корректированное значение Uэкв определяется как
Uэкв = (D/T)0,5 (1.6)
Нормы показателей вибрационной нагрузки на оператора устанавли ваются по трем координатным осям X, Y и Z и с учетом категории вибра ции.
Извлечение из норм спектральных показателей вибрационной на грузки на оператора для длительности вибрационного воздействия 8 ч приведены в табл. 1.2.
Норму вибрационной нагрузки на оператора по спектральным и кор ректированным по частоте значениям контролируемого параметра U, при воздействии вибрации менее 8 ч определяют по формуле
Ut=U480(480/T)0,5, (1.7)
где U480 - норма вибрационной нагрузки на оператора для длительности воздействия 480 мин (8 ч); Т- длительность воздействия вибрации (при Т< 30 мин в качестве нормы принимают значение для Т =30 мин), мин.
Дозовый метод и методы одночисловой оценки дополняют методы спектрального нормирования и оценки, которые основываются на концеп ции частотно-избирательного энергетического воздействия вибрации на оператора, его физиологической значимости. Дозовый метод позволяет на дежно и быстро проводить оценку вибрации на рабочих местах, опреде лять предельное время работы даже в условиях трудно хронометрируемых режимов работы при воздействии непостоянной вибрации и оценивать вибрационную нагрузку на оператора в течение рабочей смены. Выбор ме тода определяется задачами оценки воздействия вибрации на оператора, наличием соответствующей аппаратуры, необходимостью выбора средств виброзащиты и т.п. Причем метод спектрального анализа является универ сальным, так как позволяет переходить к методам одночисловой оценки. Другие методы удобнее использовать для оперативного контроля условий труда и оценки их вибрационной безопасности.
В соответствии с ГОСТ 12.1.012 - 90 вибробезопасность труда на предприятиях должна обеспечиваться:
- соблюдением правил и условий эксплуатации машин и ведения технологических процессов, использованием машин только в соответствии с их назначением, предусмотренным научно-технической документацией;
- поддержанием технического состояния машин, параметров техно логических процессов и элементов производственной среды на уровне, предусмотренном научно-технической документацией, своевременным проведением планового и предупредительного ремонта машин;
- совершенствованием режимов работы машин и элементов произ водственной среды, исключением контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны введением огражде ний, предупреждающих знаков, использованием предупреждающих над писей, окраски, сигнализации, блокировки и т.п.;
- улучшением условий труда (в т.ч. снижением или исключением действия сопутствующих неблагоприятных факторов);
- применением средств индивидуальной защиты от вибрации (рука вицы, перчатки, вкладыши, прокладки, спецобувь, подметки, наколен ники, нагрудники, пояса, специальные костюмы);
Таблица 1.2
Предельно допустимые значения нормируемого параметра по виброскорости (числитель, м/с10-2) и логарифмическому уровню виброскорости (знаменатель, дБ)
- введением и соблюдением режимов труда и отдыха, в наибольшей мере снижающих неблагоприятное воздействие вибрации на человека;
- санитарно-профилактическими и оздоровительными мероприятиями, предусмотренными рекомендациями Минздрава и его органов;
- контролем вибрационных характеристик машин и вибрационной нагрузки на операторов, соблюдением требований вибробезопасности и выполнением предусмотренных для условий эксплуатации мероприятий.
При недостаточности этих мер должны использоваться методы и средства борьбы с вибрацией в источнике и на путях ее распространения по ГОСТ 26568.
Уменьшение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем устранения или уменьшения действия различных причин, вызы вающих силовое, кинематическое или параметрическое возбуждение ко лебаний.
Уменьшение параметров вибрации на путях ее распространения дос тигается исключением контакта оператора с вибрирующим объектом и ис пользованием различных методов защиты в случае контакта оператора с вибрирующим объектом (динамическое виброгашение, демпфирование, виброизоляция и т.п.). При динамическом виброгашении к защищаемому объекту присоединяется дополнительная система или масса (использова ние виброгасящих оснований (фундаментов) и динамических вибро гасителей). При демпфировании уменьшение вибрации достигается за счет: увеличения внутреннего трения конструкционных материалов; нане сения на колеблющиеся поверхности слоя упруго вязких материалов, об ладающих большими потерями на внутреннее трение; применения поверх ностного трения, увеличения сил вязкости, связанного с использованием смазочных масел и т.п.
Одним из наиболее распространенных методов, предупреждающих передачу вибрации при работе быстроходных машин, ручного механизи рованного инструмента является виброизоляция. Под виброизоляцией по нимается метод вибрационной зашиты посредством устройств, помещае мых между источником возбуждения и защищаемым объектом. Она за ключается в создании упругой связи, которая осуществляется установкой виброизоляторов (резиновых, пружинных, пневматических и т.п.) между источниками возбуждения (колебаний) и защищаемым объектом (поддер живающая конструкция, оператор и т.п.).
Использование виброизоляторов без предварительного расчета мо жет привести к резонансным явлениям, когда собственная частота колеба ний системы (источника возбуждения) на виброизоляторах совпадает с частотой вынужденных колебаний. При этом виброизоляторы не только не уменьшат значений динамических сил, передаваемых на защищаемый объ ект, но, наоборот, увеличат эти значения.
Качество виброизоляции оценивается коэффициентом передачи при виброизоляции д предсталяющим собой отношение амплитуды вибропе ремещения S0 (виброскорости V0 , виброускорения α0 защищаемого объек та или действующей на него силы Fпер) к амплитуде той же величины ис точника возбуждения при гармонической вибрации, т.е.
μ = S0 / S = V0 / V = а0/а = Fпер/ F = [(fв/f0)2 -1]-1 (1.8)
где F - вынуждающая сила; fв - частота вынуждающей силы; f0 - частота собственных колебаний системы (машины, агрегата и т.п.) на виброизоля торах. Последняя определяется по формуле
f0 = 5хст-0,5 (1.9)
где хст - статическое смещение (осадка) источника колебаний (виброизолируемой машины) на виброизоляторах под действием силы тяжести его, см. Зависимость коэффициента передачи при виброизоляции μ от частоты вы нуждающей силы приведена на рис. 1.1, из которого видно, что виброизо ляторы уменьшают передачу вибрации (μ<1) лишь при fв>f0√2. При fв<f0√2 виброизоляторы или полностью передают вибрацию защищаемому объекту (μ = 1)или даже усиливают их (ц > 1 ). Для уменьшения коэффициента передачи при заданной частоте вынуждающей силы/;
Рис. 1.1. Зависимость коэффициента передачи при виброизоляции от частоты вынуждающей силы: 1 - без учета затухания (трения в виброизолято рах); 2-е учетом зату хания необходимо уменьшать частоту собственных колебаний системы на виброизоляторах f0, что достигается либо увеличением массы системы, ли бо уменьшением жесткости виброизоляторов.
Снижение передачи вибрации на защищаемый объект может быть также охарактеризовано логарифмической величиной виброизоляции ∆L в децибелах, определяемой по формуле
∆L = 20(lqμ)-1 (1.10)
Лабораторный стенд (рис. 2.1) представляет собой установленный в стойках 1 вращающийся вал 2 с закрепленным на нем эксцентриком 3, за крытые защитным кожухом 4. Вращение вала 2 производится электродви гателем 5, который передает вращение через резиновую муфту 6. Источник вибрации собран на жесткой металлической плите 8. Между защищаемым объектом 9 и металлической плитой 8 установлены виброизоляторы 10. Для получения жесткой « упругой связей между источником вибрации и защищаемым объектом предусмотрены зажимы 7, которые для создания жесткой связи должны быть застегнуты, а для создания упругой связи -отстегнуты (освобождены).
Лабораторный стенд моделирует общую вибрацию категории 3 «а».
Для измерения параметров вибрации применяется измеритель шума и вибрации типа ИШВ - 1. Он использует принцип преобразования звуко вых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональ ные им электрические сигналы, которые затем усиливаются, преобразуют ся и измеряются измерительным трактом.
В качестве преобразователя механических колебаний в электриче ские сигналы используется вибропреобразователь Д 14. Он состоит из сле дующих основных элементов: основания, которое при измерениях крепит ся на исследуемый объект; пьезоэлемента, установленного на основании и инерционной массы, установленной на пьезоэлементе.
Принцип работы вибропреобразователя основан на прямом пьезоэффекте. При воздействии механических колебаний на основание преобразо вателя с ускорением инерционная масса испытывает действие силы. По следняя вызывает деформации сжатия - растяжения пьезоэлемента, в ре зультате чего на его поверхности возникают электрические заряды, про порциональные действующей силе. Для преобразования электрических сигналов вибропреобразователя Д14 в сигналы пропорциональные виброскорости, в измерительном тракте предусмотрен интегратор. Затем элек трические сигналы, пропорциональные виброскорости, усиливаются и по ступают на измерительный прибор ПИ-6, проградуированный в децибела?: действующих значений измеряемых уровней виброскорости.
Рис. 2.1. Схема лабораторного стенда:
1 - стойка; 2 - вращающийся вал; 3 - эксцентрик; 4 - защитный кожух; 5 - электродвигатель; 6 - резиновая муфта; 7 - зажим; 8 - металлическая плита; 9 - защищаемый объект, 10 - виброизолятор.
Уровни виброскорости в октавных полосах частот измеряются с по мощью встроенных в измерительный прибор октавных фильтров, которые имеют коэффициент передачи, близкий к единице. Эти фильтры включа ются в измерительный тракт в положении переключателя «Род измерения - Фильтры».
На передней панели измерительного прибора установлены органы управления:
1. Переключатель «Делитель 1» с положениями от 30 до 90 дБ, с по мощью которого ослабляются входные сигналы до 60 дБ ступенями по 10 дБ;
2. Переключатель «Частота Hz» с положениями от 16 до 8000 Гц для коммутации октавных фильтров со среднегеометрическими частотами от 16 до 8000 Гц;
3. Переключатель «Род измерения» с положениями «Лин» для изме рения общего уровня виброскорости и «Фильтры» для измерения уровня виброскорости в октавных полосах частот;
16
4. Переключатель «Делитель 11» с положениями от 0 до 40 дБ - для ослабления входного сигнала до 40 дБ ступенями по 10 дБ;
5. Переключатель «Род работы» с положениями «Откл», «Контр, пит», «Быстро» и «Медленно».
1. К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, про шедшие инструктаж по безопасности труда.
2. Перед началом измерений проверить исправность защитного за земления измерителя ИШВ - 1 путем визуального осмотра (заземляющий проводник должен быть присоединен к заземляющему болту, расположен ному на лицевой панели измерительного прибора ПИ - 6) и наличие за щитного кожуха на лабораторном стенде.
3. При появлении признаков пробоя изоляции или утечки тока на корпус измерителя или стенда (ощущается легкая дрожь в кончиках паль цев при касании ими корпуса измерительного прибора НИ - 6 или стенда) немедленно обесточить прибор или стенд и поставить в известность об этом преподавателя или лаборанта.
4. Никаких самостоятельных действий к устранению обнаруженных неисправностей не предпринимать.
5.По окончании всех измерений отключить от сети стенд и измеритель ИШВ - 1; переключатель «Род работы» переключить в положение «Откл».
Измерительный прибор ПИ - 6, установленный на столе, подготов лен к работе. Перед началом измерений установить переключатель «Род работы» в положение «Контр, пит», при этом сигнальная лампа, располо женная на передней панели измерительного прибора ПИ - 6 будет мигать, а стрелка стрелочного прибора отклонится в сектор «Батарея». После 5 мин прогрева прибор ПИ - 6 готов к проведению измерений.
2.3.1. Порядок измерения общего уровня виброскорости
Измерение общего уровня виброскорости производится в следую щем порядке:
1. Переключатель «Род измерения» установить в положение «Лин».
2. Переключатель «Делитель 1» установить в положение «90».
3. Переключатель «Делитель 11» установить в положение «40».
4. Переключатель «Род работы» установить в положение «Быстро».
5. Затянуть зажимы лабораторного стенда (см. рис. 2.1).
6. Включить стенд пускателем, расположенным на стене.
7. Если стрелка прибора находится в левой (отрицательной) части шкалы, то вывести ее в правую (положительную) часть изменением поло жения переключателя «Делитель 1»; если этого не удается добиться, то не обходимо использовать переключатель «Делитель II». Если стрелка со вершает колебания, то в качестве показания стрелочного прибора принять среднеарифметическое значение из максимального и минимального значе ний.
8. Результаты измерения общего уровня виброскорости Lv подсчи тать по формуле
Lv =Д1+Д2 + п + Ки+Кд,
где Д1 и Д2 - положение переключателей «Делитель 1» и «Делитель II» соответственно; п - показание на шкале стрелочного прибора; Ки - коэф фициент ослабления интегратора; Кд - поправка на коэффициент преобра зования вибропреобразователя Д 14.
Для используемого измерителя шума и вибрации ИШВ - 1 принять значения Ки и Кд соответственно равными 48 и 10 дБ.
Пример: Пусть при измерении переключатели «Делитель 1» и «Де литель II» были соответственно в положениях «50 дБ» и «40 дБ». Показа ния стрелочного прибора п = 5 дБ. Тогда Lv = 50 + 40 + 5 + 48 - 10 -133 дБ.
9. Результат измерения записать в отчет
Измерение уровней виброскорости в октавных полосах частот про изводится только после измерения общего уровня виброскорости и в сле дующем порядке:
1 Переключатель «Род измерения» установить в положение «Фильт ры».
2. Переключатель «Делитель 1» оставить в том же положении, в ка ком он был при измерении общего уровня виброскорости.
3. Переключатель «Делитель II» установить в положение «40».
4. Переключателем «Частота Hz» поочередно устанавливать средне геометрические значения частот октавных полос от 16 до 63 Гц.
5. Выводить стрелку прибора в правую (положительную) часть шка лы только переключателем «Делитель 11».
6. Измеренные значения виброскорости в октавных полосах частот занести в табл.2.1.
После измерения уровня виброскорости в октавных полосах частот отключить лабораторный стенд, открепить зажимы (см. рис. 2.1) (источник колебаний устанавливается на виброизоляторы) и произвести замеры уровней виброскорости, общего и в октавных полосах частот по выше приведенной методике (порядку). Результаты измерений записать в отчет.
Таблица 2.1 Результаты измерений уровней виброскорости
|
Среднегеометрическая частота октавной поло сы, Гц |
Уровни виброско рости, дБ |
Сани тарные нормы, ДБ |
Превышение над са нитарными нормами |
||
|
Без виб-роизля-ции |
С вибро изоля цией |
Без виб роизоля ции |
С вибро изоляци ей |
||
|
16 |
|||||
|
31,5 |
|||||
|
63 |
2.4. Определение коэффициента передачи при виброизоляции рас четным методом
Для этого следует:
1. По формуле (1.9) определить частоту собственных колебаний сис темы. Осадка источника колебаний хст задается преподавателем или опре деляется на лабораторном стенде путем измерения.
2. Определить основную частоту вынуждающей силы fв:
fв =nдв/60,
где nдв, - рабочее число оборотов электродвигателя, определяется по таб личке на электродвигателе.
3. По формуле (1.8) определить коэффициент передачи при виброи золяции.
4. По формуле (1.10) определить величину снижения вибрации ∆L.
5. Определить измеренную величину ∆Lизм как
∆Lизм = L1 – L2
где L1 и L2 - общий уровень виброскорости соответственно без виброизо ляции и с виброизоляцией.
1. Что понимается под вибрацией?
2. Какие основные величины характеризуют вибрацию?
3. Как связаны виброскорость и виброперемещение между собой?
4. Что понимается под уровнем виброскорости?
5. Что понимается под октавной полосой частот?
6. Как определяется среднегеометрическая частота октавной полосы?
7. На какие виды в зависимости от источника и времени действия делится вибрация?
8. Что понимается под вибрационной нагрузкой и какие показатели к ней относятся?
9. Для какого времени воздействия нормируются спектральные показатели вибрационной нагрузки?
10. Какими способами осуществляется демпфирование и динамическое
виброгашение?
11 . В чем заключается сущность виброизоляции?
12. Что понимается под резонансом?
1 3. При каких условиях виброизоляция будет наибольшей?
14. Каким показателем оценивается виброизоляция?
15. Что является ограничением для уменьшения жесткости виброизолято ра?
16. На чем основан принцип работы вибропреобразователя?
1 . Индекс группы и состав бригады.
2. Наименование лабораторной работы.
3. Цели работы.
4. Результаты измерений величин (параметров) вибрации и необхо димых расчетов.
5. Выводы о соответствии параметров вибрации санитарным нормам и сходимости ∆L и ∆Lизм
1. СН 2.2.4/2.1.8.566 - 96. Производственная вибрация, вибрация в по мещениях жилых и общественных зданий.
2. ГОСТ 12.1.012 - 90. Вибрационная безопасность. Общие требования.
3. ГОСТ 26568 - 85. Вибрация. Методы и средства защиты. Классифика ция.
4. ГОСТ 24346 - 80. Вибрация. Термины и определения.
5. Трофимов НА. Защита от вибрации и шума в промышленности: Учебное пособие /Перм. гос. техн.ун-т. - Пермь, 1999. - 144 с.
6. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / С.В.Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под. общ. ред. С.В. Белова. 2-е, изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1999. - 448 с.
7. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (охрана труда): Учебное пособие для вузов /П.П. Кукин, В.Л. Лапин, Е.А. Подземных и др. - М.: Высш. шк., 1999. -318с.
8. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. M.: Машиностроение, 1990. - 272 с.