Какое влияние оказывает вибрация на рэа и ее элементы – Читать книгу Основы конструирования и технологии производства РЭС Елены Кротовой : онлайн чтение

Презентация на тему: Вибрационная устойчивость

выполнять заданные функции и сохранять значения своих параметров в пределах нормы. Вибрационная прочность — прочность при заданной вибрации и после

прекращения ее.

Воздействие транспортной тряски складывается из ударов и вибраций. Введение амортизаторов между РЭА и объектом в качестве среды, уменьшающей амплитуду передаваемых колебаний и ударов, снижает действующие на РЭА механические силы, но не уничтожают их полностью. В некоторых случаях образованная с введением амортизаторов резонансная система влечет за собой возникновение низкочастотного механического резонанса, который приводит к увеличению амплитуды колебаний РЭА.

При разработке конструкции РЭА необходимо обеспечить требуемую жесткость и механическую прочность ее элементов.

Жесткость конструкции есть отношение действующей силы к деформации конструкции, вызванной этой силой. Подпрочностью конструкции понимают

нагрузку, которую может выдержать конструкция без остаточной деформации или разрушения. Повышение прочности конструкции РЭА связано с усилением ее конструктивной основы, применением ребер жесткости, контровки болтовых соединений и т. д. Особое значение имеет повышение прочности несущих конструкций и входящих в них узлов методами заливки и обволакивания. Заливка пеноматериалом позволяет сделать узел монолитным при незначительном увеличении массы.

Конструкция как колебательная система

Нельзя допускать образования механической колебательной системы. Это касается ВСЕХ частей, входящих в РЭА.

Основными параметрами любой конструкции с позиций реакции на механические воздействия являются масса, жесткость и механическое сопротивление (демпфирование). При анализе влияния вибраций на конструкции модулей последние представляют в виде системы с сосредоточенными параметрами, в которой заданы масса изделия m, элемент жесткости в виде пружины и элемент механического сопротивления в виде демпфера, характеризующиеся параметрами k и r соответственно.

При необходимости построения более сложных моделей, например пластины с установленными на ней модулями, можно

воспользоваться моделью из некоторого числа ячеек или получить модель системы с распределенными параметрами.

Когда частота собственных колебаний системы близка к частоте вынужденных, в колебательной системе возникает явление механического резонанса, что может привести к повреждению конструкции.

Амортизация конструкции РЭА

Один из эффективных методов повышения устойчивости конструкции, как транспортируемой, так и стационарной, к воздействию вибраций, а также ударных и линейных нагрузок — использование амортизаторов. Действие амортизаторов основано на демпфировании резонансных частот, т. е. поглощении части колебательной энергии. Аппаратура, установленная на амортизаторах, в общем случае может быть представлена в виде

механической колебательной системы с шестью степенями свободы: совокупностью связанных колебаний, состоящих из линейных перемещений, и вращательных колебаний по

каждой из трех координатных осей.

При разработке схемы амортизации необходимо стремиться к тому, чтобы система имела минимальное число собственных частот и чтобы они были в 2-3раза ниже наименьшей частоты возмущающей силы.

Для амортизированной аппаратуры следует как можно больше уменьшать

собственную частоту, а для неамортизированной, напротив, увеличивать, приближая ее к верхней границе возмущающих воздействий или превышая ее.

Конструирование системы амортизации РЭА обычно начинается с выбора типа амортизаторов

исхемы их размещения. Выбор амортизаторов производят исходя из допустимой нагрузки и предельных значений параметров, характеризующих условия эксплуатации. Выбор схемы расположения амортизаторов зависит главным образом от расположения аппаратуры на носителе

иусловий динамического воздействия.

Прочность конструктивных элементов

Механическую прочность элементов конструкции проверяют методами сопротивления материалов и теории упругости для простейших конструкций с распределенной и смешанной нагрузкой. В большинстве практических случаев конструкции деталей РЭА имеют более сложную конфигурацию, затрудняющую определение в них напряжений. При расчетах сложную деталь заменяют ее упрощенной моделью: балкой, пластиной, рамой.

При проектировании конструкции выполняют:

-проверочные расчеты, когда форма и размеры детали известны;

-проектные расчеты, когда размеры опасных сечений неизвестны;

-расчеты допускаемых нагрузок по известным опасным сечениям и допустимым напряжениям.

При проведении проверочных расчетов на упругие колебания с учетом направления воздействия вибраций выделяют детали и узлы, имеющие наибольшие деформации, рассчитывают собственные частоты, определяют нагрузки и сравнивают полученные значения с пределами прочности выбранных материалов, при необходимости принимают решение о повышении прочности конструкции.

Для увеличения вибропрочности в конструкции отдельных элементов вводятся дополнительные крепления, ребра и рельефы жесткости, отбортовки, выдавки, используются материалы с высокими демпфирующими свойствами, демпфирующие покрытия.

Вибрация конструкций

Фиксация крепежных элементов. При воздействии вибраций возможно отвинчивание крепежных элементов, для предотвращения которого вводят фиксаторы, увеличивают силы трения, устанавливают крепеж на краску и пр. При выборе методов фиксации крепежных элементов должны учитываться следующие соображения: обеспечение прочности соединения при заданных нагрузках и климатических воздействий; быстрота выполнения соединения, его стоимость; последствия, к которым приведет отказ соединения; срок службы.

Следует принимать во внимание возможность замены износившихся или поврежденных деталей. А так же принимать во внимание особенности размещения элементов резьбовых соединений.

Срок службы конструкции. При колебаниях в конструкциях возникают переменные напряжения и конструкции могут разрушаться при нагрузках, значительно меньших предельной статической прочности материаловиз-запоявления микротрещин, на рост которых влияют особенности кристаллической структуры материалов, концентрации напряжений в углах микротрещин, условий окружающей среды. По мере развития микротрещин поперечное сечение детали ослабляется и в некоторый момент достигает критической величины — конструкция разрушается.

Срок службы конструкции при вибровоздействиях определяется числом циклов до разрушения, которое может выдержать конструкция при заданном уровне механической нагрузки. Усталостные характеристики материалов выявляются на группе образцов при знакопеременной повторяющейся нагрузке.

Сейсмотерминология

Антисейсмическое проектирование — комплекс специальных технических мероприятий, направленных на обеспечение сейсмостойкости при проектировании.

•Сейсмостойкость энергетического объекта– способность его конструкции сохранять сейсмопрочность, сейсмоустойчивость.

•Землетрясение — колебание земной поверхности, вызванное образованием очага высвобождения энергии деформации в некоторой зоне земной коры.

•Интенсивность землетрясения— мера его воздействия на объекты, выражаемая баллами сейсмической шкалы.

•Сейсмичность — статистическое распределение интенсивности землетрясения на выделенной территории в зависимости от его повторяемости и наличия возможных очагов.

•Собственная частота колебаний — число колебательных циклов,

совершаемых динамической системой за секунду в процессе ее свободных колебаний по одной из собственных форм (циклических взаимосогласованных

перемещений). Последние определяются распределением в системе характеристик жесткости и инерции, ее динамических степеней свободы.

•Проектное землетрясение (ПЗ) — землетрясение заданной сейсмичности со средней повторяемостью один раз в 100 лет.

•Максимальное расчетное землетрясение (МРЗ)— особо мощное землетрясение со средней повторяемостью один раз в 10 000 лет; обычно превосходит ПЗ по интенсивности в два раза при аналогичных спектральных характеристиках (масштабированное ПЗ).

Категории сейсмостойкости

В атомной отрасли действуют НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЕЙСМОСТОЙКИХ

АТОМНЫХ СТАНЦИЙ НП-031-01.

Вся аппаратура делится на категории сейсмостойкости: К I категории сейсмостойкости относятся:

▪элементы АС классов безопасности 1 и 2 согласно ОПБ;

▪системы безопасности;

▪системы нормальной эксплуатации и их элементы, отказ которых при сейсмических воздействиях до МРЗ включительно может привести к выходу радиоактивных веществ в производственные помещения АС и окружающую среду;

▪здания, сооружения и их основания, оборудование и их элементы, механическое повреждение которых при сейсмических воздействиях до МРЗ включительно путем силового или температурного воздействия на вышеупомянутые элементы и системы может привести к их отказу в работе;

▪прочие системы и элементы, отнесение которых к I категории сейсмостойкости обосновано в проекте и одобрено в установленном порядке.

Ко II категории сейсмостойкости относятся системы АС и их элементы (не вошедшие в I категорию), нарушение работы которых в отдельности или в совокупности с другими системами и элементами может повлечь перерыв в выработке электроэнергии и тепла, а также системы и элементы класса безопасности 3, которые не отнесены к I категории сейсмостойкости.

К III категории сейсмостойкости относятся все остальные здания, сооружения и их основания, конструкции, оборудование и их элементы, не отнесенные к категориям сейсмостойкости I и II.

Требования по сейсмостойкости

Элементы АС I категории сейсмостойкости должны:

▪сохранять способность выполнять функции, связанные с обеспечением безопасности АС, во время и после прохождения землетрясения интенсивностью до МРЗ включительно;

▪сохранять работоспособность при землетрясении интенсивностью до ПЗ включительно и после его прохождения.

Элементы АС II категории сейсмостойкости должны сохранять работоспособность после прохождения землетрясения интенсивностью до ПЗ включительно.

Проектирование элементов АС III категории сейсмостойкости следует выполнять в соответствии с действующими нормативными документами, требования которых распространяются на гражданские и промышленные объекты.

Обоснование сейсмостойкости должно выполняться для электротехнического и контрольно-измерительногооборудования, средств автоматизации и связи, кабельных трасс, в том числе для их опорных и конструктивных элементов (далее — изделия) I и II категорий сейсмостойкости.

Обоснование сейсмостойкости (виброустойчивости и вибропрочности) изделий должно выполняться экспериментальными и (или) расчетными методами.

Для подтверждения сейсмостойкости экспериментальным путем изделия должны испытываться на виброустойчивость и вибропрочность. Изделия I категории сейсмостойкости испытываются при воздействии реальных или гармонических нагрузок, эквивалентных сейсмическому воздействию при МРЗ, изделия II категории сейсмостойкости — при воздействии реальных или гармонических нагрузок, эквивалентных сейсмическому воздействию при ПЗ.

Методы и средства борьбы с помехами при проектировании ЭА

Радиационные факторы

Радиационное воздействие вызывает немедленную и накапливающуюся реакцию элементов. Среди существующих видов излучений наибольшую опасность представляют электромагнитные излучения иионизирующие частицы высоких энергий.

Спектр электромагнитных излучений диапазон длин волн от десятков тысяч метров до тысячных долей нанометра. Наиболее значимое воздействие на РЭА оказывают гамма- и рентгеновское излучение (длина волн менее 10 нм). Эти виды излучения обладают значительной проникающей и ионизирующей способностью.

Существенное воздействие на конструкцию РЭА могут также оказывать заряженные частицы: альфа, бета и протоны, а также нейтроны, обладающие высокой проникающей способностью.

Наиболее устойчивы к воздействию облучения металлы. Наименьшей радиационной стойкостью обладают магнитные материалы и электро технические стали. Некоторые металлы, например марганец, цинк, молибден и др. после облучения нейтронами сами становятся радиоактивными. Воздействие излучения на полимеры приводит к разрушению межмолекулярных связей, образованию зернистых структур и микротрещин.

Наименее стойкими к облучению являются полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы. Радиационная стойкость полупроводников практически всех видов составляет 1012…1014 нейтронов/см2 при облучении нейтронами и 104…107 рад пригамма-облучении.

studfiles.net

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИСПЫТАНИЙ РЭС И ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ПиКС

Отчет по лабораторной работе №1

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИСПЫТАНИЙ РЭС И ЕЕ

ЭЛЕМЕНТОВ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ

Выполнил:                                                                                      Проверил:

ст. гр. 010201                                                                                   Гурский М.С.                  Жук В.И.

Якубович Н.И.

Минск 2014

Цель работы

    1. Изучить виды и методы испытаний на воздействие вибрации, методы измерения параметров вибрации.

    2. Ознакомиться с принципом работы и устройством испытательного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры.

    3. Исследовать виброустойчивость и определить собственные резонансные частоты элементов и узлов РЭС.

Краткие теоретические сведения

В зависимости от назначения и места установки РЭС может подвергаться различным механическим воздействиям. Наиболее часто РЭС испытывает действие вибрации, которая может возникать при транспортировании, при работе

различных механизмов, а также при эксплуатации аппаратуры на подвижных объектах. Вибрационные нагрузки вызывают преимущественно механические  напряжения и деформации изделий. Если деформации упругие, то их воздействие

может привести к нестабильности параметров изделия за счет появления дополнительного спектра частот возбуждения (виброшумов). После прекращения воздействия вибрации, вызывающей упругие деформации изделий, их функционирование восстанавливается. Но вибрация может вызывать и необратимые изменения первоначально установленных значений параметров  регулируемых элементов конструкции РЭС.  Под влиянием даже небольших по амплитуде, но длительных вибрационных нагрузок могут появляться усталостные явления в материалах конструкции, приводящие к выводу из строя или разрушению изделия. Особо  опасны явления резонанса, когда собственная частота какой-либо части конструкции изделия находится в пределах спектра частот действующей вибрации, в результате чего нагрузки возрастают во много раз. Это может  привести к обрыву выводов элементов, соединительных проводников, нарушению герметизации, возникновению коротких замыканий.

С целью проверки способности РЭС надежно работать в условиях воздействия вибрации и после ее прекращения проводятся испытания на обнаружение резонансных частот, на виброустойчивость и на вибропрочность. Испытания на воздействие вибрации проводят при нормальных климатических условиях, однако допускается повышение температуры окружающей среды из-за выделения тепла стендом с испытываемым изделием до предельно допустимой температуры, указанной в ТУ на данное изделие.

Во всех случаях перед проведением испытаний на вибрационные нагрузки производится проверка внешнего вида изделия и измерение указанных в ТУ и ПИ параметров. Затем изделие жестко крепят на платформе (столе) вибростенда. Выбирая способы закрепления, необходимо учитывать эксплуатационное положение изделия, а также технические характеристики вибростенда.

Применяемые способы закрепления, приспособления и оснастка должны обеспечивать передачу вибрационной нагрузки от стола стенда испытываемому образцу без потерь и искажений. При этом если изделие эксплуатируется в нагруженном состоянии, то испытания следует производить, механически (статически) нагружая его.

Испытание на вибропрочность и виброустойчивость осуществляют методами фиксированных частот, качающейся частоты и воздействием случайной вибрации. Испытания изделий РЭС на вибропрочность методом фиксированных частот проводят, предварительно разбив рабочий диапазон частот вибрации на поддиапазоны. В течение 1-2 мин плавно изменяют частоту вибрации от нижнего до верхнего значения в пределах каждого поддиапазона и выдерживают на верхней частоте поддиапазона. Время выдержки и ускорение вибрации устанавливают в зависимости от требований ПИ и ТУ.

Сущность метода качающейся частоты заключается в изменении частоты колебаний в заданном диапазоне от минимальной до максимальной и обратно с тем, чтобы последовательно возбуждать резонансы изделия, которые приходятся на область частот испытания. Выбор диапазона частот зависит от резонансных свойств элементов конструкции изделия. Если резонансные частоты исследуемого изделия превышают в 1,5-2 раза верхнюю частоту диапазона вибраций по ТУ, испытание на вибропрочность допускается проводить в более узком диапазоне на частотах, более близких к резонансной.

При испытании изделий РЭС на вибропрочность комбинированным методом весь диапазон рабочих частот разбивают на две части: от нижних частот до 100 Гц и от 100 Гц до верхних частот. При испытании в поддиапазоне до 100 Гц все операции выполняют, как при испытании на фиксированных частотах, а в диапазоне выше 100 Гц – как при испытании методом качающейся частоты. В ПИ и ТУ оговариваются амплитуда (ускорение) и продолжительность выдержки

изделий на каждом участке диапазона вибраций.

Метод воздействия случайной вибрации наиболее полно отражает условия эксплуатации РЭС в реальных режимах. Как по частотному спектру, так и по уровню нагрузки такие испытания требуют специально согласованной методики испытаний. Принципиально этот метод не отличается от метода испытаний на качающейся частоте, за исключением характера вибрационных колебаний, значения которых случайны как по частоте, так и по амплитуде (в заданных пределах).

Ход работы

Проведём испытание на обнаружение резонансных частот печатной платы, жёстко закрепленной на вибростенде. На рисунке 1 представлена структурная схема установки.

Рисунок 1 – Структурная схема установки

В таблице 1 представлены характеристики печатной платы.

Таблица 1

ширина

4 cм

длина

6см

толщина

1,5 см

материал

стеклотекстолит

Рисунок 2 — Эскиз крепления платы

Измерения производится в диапазоне частот от 5Гц до 10кГц. В таблице 2 представлены результаты измерений.

Таблица 2

Частота, Гц

Напряжение, мВ

1

30

150

2

50

240

3

65

160

4

100

160

5

180

120

6

215

150

7

320

120

8

500

310

9

1100

150

10

1740

580

11

2900

240

12

6400

460

13

6800

100

14

7200

420

15

10000

300

График зависимости напряжения от частоты.

Рассчитаем собственные резонансные частоты платы:

,

, где

а=0,06(м)  длина платы

m’=m/(a*b)

h=0,0015-толщина платы.

p=2г/см3=2*103кг/м3

E =0.32 *1011H/м – модуль упругости для материала ПП.

V=0,06*0,04*0,0015=3.6*10-6 м3.

m=3.6*10-6 * 2*103=0,0072кг=7,2 г  — масса платы

m’=0,0072/(0,06*0,04)=3 кг/м2.

Ка=(9,87(1+(0,06/0,04)2)=32,08

Подставив данные значения в формулу fo получаем:

.

Выводы: изучили виды и методы испытаний на воздействие вибрации, методы измерения параметров вибрации, ознакомились с принципом работы и устройством испытательного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры, исследовали виброустойчивость и определили собственную резонансную частоту экспериментальным (fрез=1740 Гц) и расчетным (f0=2500 Гц)  способом элементов и узлов РЭС.

refleader.ru

Исследование методов и средств испытаний РЭА и их элементов на воздействие ударов

Министерство науки и образования Российской Федерации

Государственное автономное профессиональное общеобразовательное учреждение

Свердловской области

«Уральский радиотехнический колледж имени А.С. Попова»

Отчет по практической работе №2

Исследование методов и средств испытаний РЭА и их элементов на воздействие ударов

Руководитель

_____________З. Н. Закирова

«____» ________________20___г.

Разработчик

_______________Кондрев Г.А.

«____» ________________20___г.

2016

Цель работы:

  • изучить виды и методы испытаний на воздействие ударов, методы измерения параметров удара;

  • ознакомиться с принципом работы и устройством испытательного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры.

Задание:

  • ознакомиться с назначением, устройством, принципом работы и основными техническими характеристиками электродинамической ударной установки;

  • изучить современные методы и средства испытания РЭА и их элементов на воздействие ударов;

  • подготовить ответы на контрольные вопросы.

Методы испытаний РЭА и их элементов на воздействия ударов

Удар – некоторый скачкообразный процесс, продолжительность которого бесконечно мала. Ускорение во времени называют ударным импульсом, а закон изменения ускорения во времени – формой ударного импульса.

Испытания на ударопрочность проводят с целью проверки способности ЭС противостоять разрушающему действию механических ударов и сохранять свои параметры после снятия нагрузок.

Испытания на удароустойчивость проводят с целью проверки способности ЭС выполнять свои функции в условиях действия механических ударов.

При испытаниях проверяемое изделие подвергается воздействию одиночных или многократных ударов. Во втором случае частота должна быть такой, чтобы можно было проконтролировать параметры ЭС.

В зависимости от конструкции стенда и применяемого в нем тормозного устройства существует 3 формы ударного импульса:

  • Трапецеидальный. Самый опасный для ЭС т.к. имеет наиболее широкую область квазирезонансного возбуждения и наибольший коэффициент динамичности. Трудно воспроизводится в лабораториях;

  • Пилообразный. Позволяет достигнуть наилучшей воспроизводимости испытаний, но получить его труднее чем другие формы;

  • Полусинусоидальный. Используют чаще всего, формирование проще всего и требует наименьших затрат энергии.

Ударопрочность оценивают по целостности конструкции (например, отсутствие трещин, наличие контакта).

Испытания на удароустойчивость проводят после испытаний на ударопрочность. Они проводятся под эл. нагрузкой. Контроль параметров происходит в процессе удара для выявления работоспособности и выявления ложных срабатываний.

3


Ударные установки классифицируются:

  • по характеру воспроизводимых ударов – стенды одиночных и многократных ударов;

  • по способу получения ударных перегрузок – стенды свободного падения и принудительного разгона платформы с испытываемым ЭС;

  • по конструкции тормозных устройств – с жесткой наковальней, с пружинящей наковальней, с амортизирующими резиновыми и фетровыми прокладками, со сминающимися деформируемыми тормозными устройствами, с гидравлическими тормозными устройствами и т.д.

Для испытания ЭС на одиночные удары служат стенды копрового типа, а на многократные – кулачкового типа (принцип свободного падения).

Рассмотрим конструкцию и принцип работы электродинамического ударного стенда (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема электродинамической ударной установки: 1 – кожух; 2 – блок питания; 3 – обмотка подмагничивания; 4 — корпус электромагнита; 5 – подвижная система; 6,11 – направляющие; 7 – стол; 8 – крышка стенда; 9 – мембрана; 10 – прокладка; 12 – крышка электромагнита; 13 — втулка.

4


В этих стендах через катушку возбуждения подвижной системы пропускают импульс тока, амплитуда и импульс которого определяют параметры ударного импульса. Т.к. принцип действия этих стендов основан на взаимодействии электромагнитных полей, то их конструкции имеют много общего с электродинамическими вибростендами.

5

Также существуют пневматические ударные стенды. На этих стендах ускорение получают при соударении стола со снарядом, выпущенным из пневматической пушки.

Ответы на контрольные вопросы

  1. Какое влияние оказывает удары на РЭА и её элементы?

Нарушение нормальной работы РЭА, деформации.

  1. Основные параметры механического удара?

Ударное ускорение, форма и длительность ударного импульса.

  1. Как крепится изделие на платформе стенда при испытаниях? Где выбираются контрольные точки?

Способы крепления указываются в ТУ, стандартах и ПИ с учетом возможных положений РЭС при эксплуатации. При испытаниях контрольную точку выбирают в одном из следующих мест: на платформе стенда рядом с одной из точек крепления оборудования, если последнее крепится непосредственно на платформе; на крепежном приспособлении, если оборудование крепится на приспособлении; рядом с точкой крепления виброизолятора, если оборудование крепится на собственных виброизоляторах.

  1. Чем отличаются испытания на удароустойчивость и ударопрочность?

Удароустойчивость проверяется под нагрузкой.

  1. Принцип работы электродинамической ударной установки?

Рассмотрен в работе.

  1. Как измеряются параметры удара, методы измерения?

Измерение параметров удара должно проводиться одним из следующих методов: с помощью пьезоэлектрического измерительного преобразователя (ИП) с известным коэффициентом преобразования; по изменению скорости при ударе с использованием ИП с неизвестным коэффициентом преобразования; крешерным методом (только для измерения ускорения). Для измерения параметров удара применяют специальную аппаратуру. Это либо аналого-цифровые измерители, либо аппаратура, состоящая из датчика, согласующего усилителя, фильтра и осциллографа.

6

www.sesiya.ru

9. Вибрации и их влияние на организм. Вибрацион­ная болезнь. Меры профилактики.

Вибрация — это механические колебательные движения, передаю­щиеся телу человека или отдельным его частям от источников колебаний. Вибрации характеризуются такими параметрами как амплитуда, длина волны, частота, а также виброскорость и виброускорение. За нулевую виброскорость принимается величина 5*10″ м/с. Далее берут логарифми­ческую шкалу и выражают в дБ.

I. Вибрации классифицируются по характеру контакта с телом работающего:

1.            Местная

2.            Общая

Местную вибрацию создают ручные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия при контакте с руками рабо­тающего (отбойные молотки, перфораторы, бензопилы, вибраторы и тд.). Общая вибрация возникает на виброплатформах, виброплощадках, в транспорте.

Ц. По частоте выделяют вибрации:

1.            Низкочастотные (до 35 Гц)

2.            Среднечастотные (35-125 Гц)

3.            Высокочастотные (более 125 Гц)

III. Вибрации разделяют также и по направлению:

1.           Вертикальные вибрации

2.           Горизонтальные вибрации

3.           Угловые вибрации

Влияние вибрации на организм.

Тело человека можно рассматривать как сочетание неких масс с уп­ругими переменными, которые отвечают на вибрацию. Начальный меха­низм действия вибрации обусловлен тем, что она вызывает поток импуль­сов с экстра- и интерорецептивных зон.

При общей вибрации опасными являются так называемые резонанс­ные частоты, когда внешние колебания вступают в резонанс с нормаль­ной вибрацией организма. Для стоящего человека резонансными частота­ми являются 5-15 Гц, для сидящего — 4-6 Гц. Доя головы — 20-30 Гц, для органов грудной клетки и брюшной полости — 3-3.5 Гц. Если вибрация рабочего места совпадает с резонансной частотой, могут возникать го­ловные боли, боли в солнечном сплетении и тд. Под воздействием общей вибрации развиваются поражения ЦНС, вегетативной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, возникает нарушение обменных процессов. Основными симптомами являются локальные сосудистые расстройства, выраженный астенический синдром, нейродинамические изменения.

В результате действия вибрации развивается профессиональное забо­левание — вибрационная болезнь. Ее клиника во многом определяет­ся частотой вибрации и ее характером. Классическая вибрационная болезнь развивается под действием локальной вибрации.

При воздействии низкочастотной вибрации развивается перифериче­ский ангиодистоническии синдром, полиневрит и др. При воздействии среднечастотной вибрации развивается как ангиодистоническии, так и ангиоспастический синдром (спазм сосудов). Высокочастотная вибрация вызывает ангиоспастическии синдром, который в тяжелых случаях может носить генерализованный характер.

Выделяют следующие стадии в развитии вибрационной болезни:

1)          Начальная. Без выраженных синдромов. Больные жалуются на перио­дические боли, нарушение чувствительности в пальцах.

2)    Умеренно выраженная. Боли и нарушение чувствительности приобре­тают более стойкий характер, они распространяются с пальцев на предплечье, возникает гипергидроз, возможен цианоз кистей.

3)    Выраженная. Значительные боли в пальцах. Кисти холодные, влаж­ные. Значительные нарушения чувствительности, распространяющиеся вплоть до плечевого пояса. Также наблюдается цианоз, гипергидроз.

4)          Стадия генерализованных расстройств. Встречается крайне редко. Сосудистые расстройства распространяются на весь организм, воз­можны инфаркты и тд.

Меры профилактики.

1.            Технологические мероприятия — улучшение конструкции приборов, инструментов, машин и тд. с целью снижения вибрации.

2.            Санитарно-технические мероприятия — использование поглощающих вибрацию панелей, специальных кожухов.

3.            Организационные мероприятия — правильная организация режима труда и отдыха.

4.     Законодательные мероприятия — разработка и внедрение норм работы в условиях вибрации. К работе с виброинструментами не должны до­пускаться лица моложе 18 лет.

5.            Индивидуальные средства защиты : перчатки, обувь из виброгасящих материалов.

6.            Медицинские профилактические осмотры.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

studfiles.net

Вибрация, причины ее возникновения. Негативное воздействие вибрации на организм человека(профессиональные заболевания). Организация контроля ее параметров

59. Вибрация, причины ее возникновения. Негативное воздействие вибрации  на организм человека(профессиональные заболевания). Организация контроля ее параметров.

Вибрация – это сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести тела или системы тел от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом положении.

Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. Источники вибраций — возвратно-поступательно движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, пломбиры, вибротрамбовки, приборы для упаковки товаров и пр.), а также неуравновешенные вращающиеся массы (электрические и пневматические шлифовальные и режущие машины, режущие инструменты).

Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону, являются: частота, амплитуда смещения, скорость, ускорение, период колебания (время, в течение которого совершается одно полное колебание).

В зависимости от контакта работника с вибрирующим оборудованием различают местную (локальную) и общую вибрацию (вибрацию рабочих мест). Вибрация, воздействующая на отдельные части организма работающего, определяется как местная. Вибрация рабочего места, воздействующая на весь организм, определяется как общая. В производственных условиях часто встречается одновременно местная и общая вибрация, которая называется смешанной вибрацией.

По направлению действия вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат X, Y, Z.

Общую вибрацию по источнику ее возникновения подразделяют:

1. На транспортную, которая возникает в результате движения машин по местности и дорогам.

2. Транспортно-технологическую, которая возникает при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении и при перемещении по специально подготовленной части производственного помещения, промышленной площадки.

3. Технологическую, которая возникает при работе стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Генераторами технологической вибрации является оборудование: лесопильное, деревообрабатывающее, для изготовления технологической щепы, металлообрабатывающее, кузнечно-прессовое, а также компрессоры, насосные агрегаты, вентиляторы и другие установки.

2 Воздействие вибраций на организм человека

Тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение «стоя») составляют 4—6 Гц, головы относительно плеч (положение «сидя») — 25—30 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6—9 Гц. Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц, определяемая как качка, хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата по причине резонансных явлений.

При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности.

Амплитуда и частота вибрации существенно влияют на тяжесть заболевания и при определенных величинах вызывают вибрационную болезнь (таблица 1).

Таблица 1 — Влияние вибрации на организм человека

Амплитуда колебаний вибрации, мм

Частота вибрации, Гц

Результат воздействия

До 0,015

Различная

Не влияет на организм

0,016—0,050

40—50

Нервное возбуждение с депрессией

0,051—0,100

40—50

Изменение в центральной нервной системе, сердце и органах слуха

0,101—0,300

50—150

Возможно заболевание

0,101—0,300

150—250

Вызывает виброболезнь

Особенности воздействия вибрации определяются частотным спектром и расположением в его пределах максимальных уровней энергии колебаний. Местная вибрация малой интенсивности может благоприятно воздействовать на организм человека, восстанавливать трофические  изменения, улучшать функциональное состояние центральной нервной системы, ускорять заживление ран и т. п.

При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии — вибрационной болезни.

3 Нормирование уровней вибраций и приборы для их измерения

Гигиеническое нормирование общей и локальной вибраций проводят согласно ГОСТ 12.1.012 ССБТ. «Вибрация. Общие требования безопасности» и осуществляют одним их следующих методов:

— частотным анализом нормируемого параметра в октавных полосах частот;

— интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

— дозой вибрации.

В зависимости от принятого метода оценки стандарт регламентирует разные параметры вибрации.

При частотном анализе нормируемыми параметрами является среднеквадратические значения виброскорости V (и их логарифмические уровни LV) или виброускорения, для локальной вибрации – в октавных полосах частот, а для общей вибрации – в октавных или 1/3 – октавных полосах частот.

При использовании метода интегральной оценки вибрации по частоте нормируемым параметром является корректированное значение контролируемого параметра (виброскорости или виброускорения), измеряемое с помощью специальных фильтров или вычисляемое по формулам, приведенным в ГОСТ 12.1.012.

Вибрацию, воздействующую на человека, нормируют отдельно для каждого установленного направления, учитывая, кроме того, при общей вибрации ее категорию (таблица 2), а при локальной – время фактического воздействия.

Таблица 2 – Категории вибрации по санитарным нормам и критерии оценки

Категории вибрации по санитарным нормам и критерии оценки

Характеристика условий труда

1

безопасность

Транспортная вибрация, воздействующая на операторов подвижных самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, в том числе при их строительстве

2

граница снижения производительности труда

Транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов машин с ограниченной подвижностью, только по специально подготовленным перемещающихся поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок.

  1.  тип «а»

граница снижения производительности труда

Технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин  и оборудования, передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

  1.  тип «в»

комфорт

Вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом.

Для измерения параметров вибраций и шума применяют виброакустическую аппаратуру ИШВ различных модификаций.

Если вместо микрофона к прибору подключить вибропреобразователь параметров колебаний в пропорциональные им электрические сигналы, им можно измерять вибрации. Для измерения параметров вибраций прибором ИШВ-1 его характеристика должна быть полностью линейной, поэтому переключатель 14 ставят в положение «Лин» (линейная характеристика), а переключатель 6 в положение «Датчик». К выходу прибора присоединяют пьезоэлектрический вибропреобразователь. Параметры вибрации измеряют в направлении наибольшей вибрации не менее 3 раз, а результаты берут среднеарифметические.

4 Методы снижения уровня вибраций

Причинами вибрации могут быть неправильная установка и эксплуатация машин и оборудования, неравномерный износ отдельных узлов.

Основные методы борьбы с вибрациями:

— снижение вибраций воздействием на источник возбуждения путем снижения или ликвидации побуждающих сил;

— устранение режима резонанса посредством рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы;

— вибродемпфирование за счет использования конструкционных материалов с большим коэффициентом трения, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких покрытий с большими потерями на трение, преобразованием механической колебательной энергии в другие ее виды;

— динамическое гашение колебаний путем присоединения источника вибрации к защищающему объекту, который уменьшает размах вибрации;

— изменение конструктивных элементов машин и различных конструкций.

Вибродемпфирование производится с помощью использования композиционных материалов: сталь — алюминий, сталь — медь, а также пластмасс, древесины или резины.

Эффективный способ виброгашения — установка динамических виброгасителей, уменьшающих уровень вибраций защищаемого объекта. Недостатком такого способа гашения колебаний является то, что он эффективен только при определенной частоте, соответствующей резонансной частоте колебаний агрегата.

Виброизоляция обеспечивает снижение вибрации за счет уменьшения передачи колебаний от агрегата к защищаемому объекту путем установки между ними дополнительных устройств.

Гигиенические и лечебно-профилактические мероприятия при вибрации. В соответствии с положением о режиме труда работников виброопасных профессий общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует санитарным нормам, не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня.

Операции должны распределяться между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15—20 мин. Рекомендуется при этом два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу, гидропроцедур): 20 мин (через 1—2 ч после начала смены) и 30 мин — через 2 ч после обеденного перерыва.

К работе с вибрирующими машинами и оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию, сдавшие технический минимум по правилам безопасности и прошедшие медицинский осмотр.

Снижению уровня отрицательного воздействия вибрации на здоровье способствует применение индивидуальных средств защиты от вибрации (гасящие вибрацию перчатки, рукавицы и специальная обувь). В настоящее время требования к защитным рукавицам и обуви с применением упругодемпфирующих материалов регламентированы в специальных ГОСТах. Они содержат нормативы эффективности гашения вибрации, толщину упругодеформирующего материала, в них указывается назначение и область применения и другие требования к индивидуальным средствам защиты.

Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминопрофилактику (2 раза в год комплекс витаминов В, С, никотиновая кислота), спецпитание.

PAGE  5

refleader.ru

6. Вибрация и ее воздействие на организм человека » СтудИзба

6.Вибрация и ее воздействие на организм человека.

6.1. Физические  характеристики и измерение.

 Источниками   вибраций  на предприятиях   ж.д. транспорта  являются  многие технологические процессы, связанные с использованием машин. механизмов и средств транспорта, работа которых сопровождается колебанием вследствие  динамической неуравновешенности.

Интенсивные вибрации   возникают  на фундаментах машин, создаются  компрессорами, испытательными стендами при диагностировании узлов подвижного состава, вентиляторами, насосами, генераторами и др. Эти вибрации передаются  конструкциями через   фундаменты  и  пол.

Интенсивные вибрации возникают при работе ручного механизированного инструмента, а также в подвижном составе  ж.д.

Основными  параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота колебаний- f,  амплитуда  смещения Х, колебательная скорость V, колебательное ускорение – a и спектр частот вибраций.

На рис.6.1. представлены графики колебаний  с различными частотами и амплитудами смещения вибрации

 

Рис.6.1.

 Колебания чаще всего вызываются  периодическими силами. возникающими  вследствие толчков,  неуравновешенности вращающихся  масс и т.п. Такие колебания называют  вынужденными, а энергия этих колебаний  поддерживается  возмущающими силами. Диапазон  частот вибраций- от долей Герца до 5-10 кГц.

Амплитуда смещения Х гармонического колебательного движения – наибольшее отклонение  от положения равновесия (величины А1 и А2 на рис.6.1.). Единицы измерения  амплитуды смещения  — микрон (мк), мм.

Колебательная скорость определяется по формуле :

; ,

где   — круговая  частота (число полных колебаний за время, равное 2 сек)

Колебательное ускорение определятся по формуле:

;

По аналогии   с шумом величина  вибрации может быть оценена в децибелах (дБ). Эти логарифмические величины  называют уровнями и обозначают  буквой L.

Уровень колебательной скорости:

 , дБ

Уровень колебательного ускорения

 

где  V, a  -колебательная скорость

V0,  —  пороговые значения колебательной скорости и ускорения.

За пороговые значения приняты: колебательная скорость V0=5*10-8 м/с, соответствующая  смещению  х0=8*10-12 м  и колебательное  ускорение  = 3*10-4 см/с2 . Эти значения соответствуют порогу звукового давления 2*10-5 н/м2 [Па].

В практике   охраны труда вибрации как и шум, измеряют  и нормируют в октавных  полосах частот.

Октавные полосы стандартизированы международным соглашением. Среднегеометрические частоты  октавных полос образуют следующий ряд: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000 Гц.

При измерениях  определяют  уровни в тех или иных полосах  частот. Пределы измерений по частоте устанавливают,   исходя из гигиенических норм или условий технической задачи.

Измерительная  аппаратура для определения нормируемых характеристик должна  регистрировать уровни  виброскорости и вибросмещения  в диапазонах  частот, установленных нормами.

Вибрацию измеряют приборами, которые называют измерителями вибрации, иногда виброметрами.

В комплект виброизмерительной аппаратуры  входят: датчик вибраций с устройством крепления его к объекту вибраций, приборы для измерения среднеквадратичных значений виброскорости и вибросмещения и частотный фильтр или анализатор с набором октавных полосовых фильтров.

 Таганрогский завод — выпускает универсальный прибор ВШВ  для измерения  шума и вибраций.

 

 

6.2. Действие вибраций 

  По характеру воздействия на человека различают общую и местную вибрации. Общей вибрации работающие подвергаются, находясь непосредственно на вибрирующем объекте. Местной вибрации подвержены работающие с ручным механизированным инструментом. Местная вибрация воздействует при контакте рук работающих с вибрирующими элементами установок. Часть работаю­щих подвергается одновременному воздействию как общей, так и местной вибрации. Наибольшее влияние на организм оказывает общая вибрация. Чем больше время воздействия вибраций, тем более значительные физиологические сдвиги происходят в организме.

Человек ощущает вибрации с частотой колебаний от долей Герца до 5—8 кГц. Вибрации по частоте могут быть разделены на три области: низкочастотную (до 30 Гц), среднечастотную (30—100 Гц) и высокочастот­ную (выше 100 Гц). Низкочастотные колебания (толчки) в зависимости от частоты, амплитуды и длительно­сти воздействия могут вызывать укачивание. Вибрации с сильной отдачей приводят к костно-суставным изме­нениям в кистевых, локтевых и плечевых суставах. Среднечастотные вибрации, могут приводить к костно-суставным изменениям, вибрационной болезни и спаз­мам сосудов. Высокочастотные вибрации вызывают вибрационную болезнь и спазмы сосудов. Наиболее вредное воздействие на организм оказывают вибрации, частота которых совпадает с собственными частотами колебания отдельных частей тела человека. Для  всего тела человека резонанс на частоте 6 Гц, для внутрен­них органов — 8 Гц, для головы — 25 Гц, для центральной нервной системы— 250 Гц.

Воздействие вибраций на человека в основном определяется величиной колебательной скорости или. ускорения. Для частот до  10 Гц характер воздейст­вия колебаний на человека определяется ускорением рабочего места, а для час­тот выше 10 Гц—скоростью колебаний. Характер воздействия вибраций на  человека может быть оценен шестью зонами рис.6.2.

Рис. 6.2.

 При увеличении частоты вибраций чувствительность человека к ней резко возрастает. Чем больше время воздействия вибрации, тем выше опасность развития вибрационной болезни. Вибрацион­ная болезнь имеет три стадии, причем только на первой и второй стадиях она излечима. В связи с этим необ­ходимо своевременно выявлять начало вибрационной болезни и переводить работников с ее признаками на работу, не связанную с воздействием вибраций.

 

ГОСТ 12.1.012-78 устанавливает нормы как локальных , так и общих вибраций. Нормируемой величиной является уровень виброскорости в октавных полосах частот.

 

В табл.6.1. приведены некоторые допустимые уровни виброскорости   для местных и общих вибраций.

Таблица 6.1.

На локомотивах вибрации нормируют по (ГОСТ  12.2.056-81)

6.3.  Методы снижения вибраций.

Виброизоляцию рабочего места от источника возникновения вибраций  подразделяют на  активную и пассивную.  Активная виброизоляция  предусматривает снижение величины  возмущающей силы, колебательной скорости в источнике их возникновения. Это достигают уравновешиванием  вращающихся масс путем  статической или динамической балансировки, повышением  точности и обработки деталей, уменьшением зазоров и люфтов, применением  вместо подшипников скольжения подшипников качения и др.

Пассивная виброизоляция не снижает колебаний в источнике их возникновения, а только защищает  от колебаний работников за счет  использования амортизаторов,  виброизоляционных площадок, применения средств индивидуальной защиты ( виброизолирующих рукавиц, обуви) и др.

В качестве примера рассмотрим устройство виброизоляции насосной установки ( рис.6.2.) Насосный агрегат 4 монтируют на плите 3. В свою очередь плиту укладывают на виброизоляторы  (амортизаторы) 2. Целиком насосный агрегат устанавливают на фундамент 1. Для амортизаторов используют  упругие материалы, характеристики которых приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2.

Расчет виброизоляции заключается в выборе типа, количества и размеров изолирующих элементов.

 

Рис. 6.2. Устройство виброизоляции насосной установки.

Существуют различные типы  амортизаторов: стальные пружины, листовые рессоры, упругие материалы (резина, войлок и др), амортизаторы гидравлические, пневматические  и комбинированные . Амортизаторы  из упругих материалов  хорошо гасят высокочастотные  вибрации. Пружинные амортизаторы применяют для ослабления вибраций низких частот. Гидравлические и пневматические амортизаторы также эффективны.

Приближенный расчет амортизаторов  выполняют обычно для вертикальных колебаний. Задача состоит в том, чтобы частота собственных колебаний f0 амортизирующего объекта  была ниже  частоты возмущающей силы. Обычно это соотношение должно быть   и его принимают  в пределах 2,5….5. При расчетах задаются толщиной  прокладки – h, см. и определяют XCT и f0 .

Частота собственных колебаний системы приближенно может быть рассчитана по формуле:

где  ХСТ— статическая осадка амортизаторов под действием веса установки, см; ХСТ определяют  из выражения: ХСТ=

где  h – толщина прокладки, см;

       σ – допустимое  напряжение  в прокладке, кг/см2;

        —  — динамический модуль упругости материала, кг/см2;

Площадь S поверхности всех амортизаторов под установку весом  P+Q (агрегат с плитой) находят из соотношения:

, см2.

Размеры отдельных прокладок определяют из условия равномерного распределения веса на все прокладки.

При выборе плиты ее вес принимают в 3-5 раз больше веса агрегата.

Эффект, достигаемый применением виброизоляторов определяют коэффициентом виброизоляции К,  показывающим какая часть динамических сил передается фундаменту.

Коэффициент виброизоляции  определяют по формуле:

, %

где n—  число колебаний в минуту.

 

studizba.com

МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ — Мегаобучалка

Все используемые методы и средства снижения вибрации на производстве можно разделить на методы уменьшения вибраций в источнике, методы организации условий труда, направленных на снижение вредного воздействия вибраций на работающих, средства индивидуальной защиты и лечебно-профилактические мероприятия.

Классификация технических методов и средств защиты от вибраций представлена на рис. 10.10.

Методы и средства коллективной защиты от вибраций разделяют на две большие группы. Первая группа — защита работающего от непосредственного контакта с вибрирующим объектом, что включает средства антифазной синхронизации, вибродемпфирование (вибропоглощение) и встраивание дополнительных устройств в конструкцию машин и строительных сооружений: виброизоляция и динамическое виброгашение.

Под средством антифазной синхронизации понимается исключение резонансных режимов работы, т. е. отстройки собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынужденной силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют двумя путями: либо изменением характеристик системы (массы или жесткости), либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынужденной силы.

Рис. 10.10 Классификация технических методов и средств защиты от вибраций

Вибродемпфирование (вибропоглощение) — это процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в другие виды энергии, например, в тепловую энергию, электрическую, электромагнитную. Вибропоглощение (виброгашение) может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглощающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкций соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.

Для вибродемпфирования используются различные материалы: сплавы металлов, композиционные материалы, полимерные металлы, мастики, смазочные материалы. Большим затуханием колебаний обладают (после закатки) сплавы марганца с содержанием 15- 20% меди и магниевые сплавы. Детати у этих сплавов имеют меньшую, чем чугуны и стати (из них делают основные конструкционные материалы в машиностроении), вибропроводимость. Затухание колебаний в металлах резко увеличивается при повышении температуры.



Значительное снижение вибраций происходит при использовании в качестве конструкционных материалов пластмасс, дерева, резины. В тихоходных редукторах применяют шестерни из капрона, текстолита и дельты древесины. В некоторых случаях вызвано использование шестерен из твердой резины. Использование этих материалов приводит к снижению вибраций оснований фундаментов машин, т. е. к снижению вибраций рабочих мест. В качестве конструкционных материалов позволяет снизить уровень вибрации по виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на 8-10 дБ.

Для снижения вибраций используются вибродемпфирующие покрытия из полимерных материалов, которые невозможно использовать в качестве конструкционных материалов. Действие покрытий основано на колебании вибраций путем перевода колебательной энергии в тепловую при деформациях покрытий. Эффективное действие покрытий происходит на резонансных частотах элементов конструкций агрегатов и машин. Особый интерес представляют многослойные покрытия, состоящие из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола, битумизированного войлока) и слоя фольги, увеличивающей жесткость покрытия. Широкое распространение получили фольгоизол, стеклоизол, гидроизол.

В качестве жестких возможно применение металлических покрытий (на основе меди, алюминия, свинца, олова), в качестве мягких вибродемпфирующих покрытий используют легкие пластмассы и материалы типа резины — пеноэпаст, технический винипор, пенопласт и др.

Хорошо гасят колебания смазочные материалы, так как слой смазочного материала устраняет возможность контакта между двумя сочлененными элементами, а следовательно, и появление сил поверхностного трения — причины возбуждения вибраций.

Динамическое виброгашение является одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем. Наибольшее распространение в промышленности получили динамические виброгасители, уменьшающие уровень вибраций защищаемого объекта за счет воздействия на него реакций виброгасителя. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой т и жесткостью собственная частота которой/0 настроена на основную частоту/ колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость 0. В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия

(10.35)

(трением пренебрегаем).

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостатком динамического виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебания.

Для снижения вибраций используют такие ударные виброгасители, в которых осуществляется переход кинетической энергии относительно движения контактирующих элементов в энергию деформации с распространением колебаний из зоны контакта по взаимодействующим элементам. В результате энергия распределяется по объему соударяющихся элементов виброгасителя, вызывая их колебания и вместе с тем рассеяние энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения. Ударные виброгасители колебаний простейшей конструкции подразделяются по типу на маятниковые, пружинные и плавающие.

Виброизоляция — это метод защиты, позволяющий уменьшить передачу колебаний от источника возбуждения запрещенному объекту при помощи устройств, помещенных между ними. Она осуществляется введением в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибрации от машины — источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции; эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека либо на защищаемый агрегат.

Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи Кп (коэффициентом амортизации КА), т. е. отношение амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же величины источника возбуждения при гармонической вибрации. Чем меньше это соотношение, тем выше виброизоляция.

Если f — частота вынуждающей силы, f0 — собственная частота установки (агрегата), то

(10.36)

Чем ниже собственная частота по сравнению с частотой вынуждающей силы, тем выше эффективность виброизоляции. При f<<f0 вынуждающая сила действует как статическая и целиком передается основанию. При f=f0 наступает резонанс, сопровождающийся резким возрастанием уровня вибраций. При f > 2f0 режим резонанса не осуществляется, значение Кп равно единице, а при дальнейшем увеличении оно становится меньше единицы, так как система оказывает вынуждающей силе все большее инерциальное сопротивление. Вследствие этого передача вибраций через виброизоляцию уменьшается.

Обычно эффективность виброизоляции определяют в децибелах.

(10.37)

Выражение для собственной частоты в герцах с учетом, что mg/q = хст, можно представить в виде

(10.38)

где хст — статическая осадка системы на виброизоляторах под действием собственной массы. Чем больше статическая осадка, тем ниже собственная частота и тем эффективнее виброизоляция.

Из приведенных формул следует, что эффективность виброзащиты увеличивается с увеличением массы виброизолятора и частотой вибрации. Это на практике может привести как к удорожанию установки (агрегата), так и к его большой подвижности по отдельным степеням свободы. С целью выработки компромисса между экономическими и техническими требованиями к виброизоляции приняли оптимальным соотношение между частотой возбуждения и собственной частотой возбуждения и собственной частотой колебаний системы, равное

что соответствует

Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой в промышленности чаще всего используются виброизолирующие опоры типа упругих прокладок или пружин или их сочетания (комбинированные виброизоляторы).

Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преимуществ. Они могут применяться для изоляции колебаний как низких, так и высоких частот (обеспечивают любую деформацию), дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию массы и температуры, относительно маю габаритны, однако могут пропускать колебания высоких частот.

Для повышения виброзащитных свойств резиновых прокладок (избежание деформации в горизонтальной плоскости) их изготовляют в виде ребристых или дырчатых плит либо разбивают на ряд параллельно устанавливаемых виброизоляторов.

Для уменьшения передачи вибраций на руки работающих с ручным механизированным инструментом, а также для снижения вибраций основания некоторых машин вибрационного действия используют пневматические виброизоляторы.

В целях профилактики неблагоприятного воздействия вибрации работающие должны пользоваться средствами индивидуальной защиты: перчатками, рукавицами, спецобувью согласно ГОСТ 12.4.010-75 «Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие технические требования» и ГОСТ 12.4.024-76 «Обувь специальная виброзащитная».

К лечебно-профилактическим мерам защиты от производственной вибрации относятся внедрение рационального режима труда и отдыха: регламентированные перерывы, ограничение времени контакта с вибрационными машинами и др.; периодические медосмотры.

Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности работников следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминопрофилактику, спецпитание. Для профилактического лечения и отдыха работников, в том числе и занятых в виброопасных профессиях, в организациях должны быть организованы профилактории.

Активная виброизоляция создает препятствие для распространения разрушающих сил вибрации , исходящих от какого -либо оборудования . Различают 2 вида активной виброизоляции : изоляция периодических колебаний и абсорбция (поглощение ) ударов. Степень активной виброизоляции зависит от соотношения частоты колебаний возбудителя колебаний ( например, число оборотов станка) и частоты собственных колебаний виброизолятора.

 

Удары характеризуются , прежде всего , своей силой и продолжительностью .Ударные импульсы возникают ,например , при работе вырубных штампов и прессов. Для ударов характерно кратковременное , резкое усилие с последующим длительным затуханием остаточных сил. Величина остаточных ударных сил тем меньше , чем ниже собственная частота антивибрационных изоляторов

 

Пассивная виброизоляция означает изоляцию станков, измерительных приборов или их отдельных частей от разрушающего воздействия извне. В теоретическом рассмотрении не существует различий между активной и пассивной виброизоляцией и поэтому степень пассивной изоляции определяется по аналогии с активной .

 

В практике для пассивной изоляции применяют виброопоры с низкой собственной частотой Источником колебаний в данном случае являются ,как правило, собственные колебания межэтажных перекрытий (при размещении оборудования на нескольких этажах) или низкочастотные ударные импульсы. Лучшими изолирующими показателями обладают виброопоры типа SLM.

 

Человека и технику можно защитить от воздействия вибраций по той же схеме, поместив их на виброизолирующее устройство, которое ослабляет передачу вибрации от основания к защищаемым объектам. При определении эффективности такой виброзащиты пригодны приведенные выше формулы. Для ослабления передачи вибраций по элементам конструкции практикуется установка виброзадерживающих масс с импедансом, значительно превышающим импеданс основной конструкции (рис.).

Рис. Виброгасящие массы

 

megaobuchalka.ru