<<
>>

10. Обеспечение защиты от производственных вибраций

В производственных условиях применяются разнообразные машины, аппараты и инструменты, являющиеся источниками вибрации. Вредное действие вибрации выражается в понижении к.п.д.

машин и механизмов, преждевременном износе их узлов и деталей и, как следствие, необходимость в частом ремонте и наладке, а также в опасности возникновения аварий из-за поломок деталей в результате развития усталостных явлений в конструкционных материалах. Вибрации, распространяясь в окружающей среде, разрушают другие машины и сооружения, влияют на технологические процессы, искажают показания контрольно-измерительных приборов. Кроме того, вибрация оказывает вредное действие на организм человека /15/. Поэтому устранение или снижение вибрации является одним из условий обеспечения безопасности на производстве. Она осуществляется на базе трех основных методов: виброгашения, виброизоляции и вибродемпфирования. Используется также ряд мероприятий, не связанных с перечисленными методами, но имеющих существенное значение для профилактики вибраций. Важное значение имеют средства индивидуальной защиты (СИЗ) от вибраций, которые по месту контакта оператора с вибрирующим объектом подразделяются на СИЗ для рук (рукавицы, перчатки), ног (специальная обувь). Рассмотрим последовательно перечисленные методы, начиная с профилактических мероприятий при разработке, изготовлении и эксплуатации технического объекта.

При создании машин и оборудования нужно исключить или предельно снизить динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т.п. Проектировщики обязаны максимально уменьшить величину дисбаланса вращающихся элементов, возникающих из-за неоднородности материалов, несимметричности вращающихся масс. Вибрации снижаются при рациональном выборе допусков на обработку, близости коэффициентов объемного расширения или износостойкости вращающихся систем. В процессе изготовления и эксплуатации производится балансировка неуравновешенных роторов, валов, устраняются излишние люфты и зазоры, исключаются резонансные режимы работы оборудования /15/.

Виброгашение (увеличение реактивной составляющей сопротивления системы колебания) реализуется за счет увеличения массы и жесткости машин или станков. Для этого машины и станки объединяют в единую систему с фун-даментом анкерными болтами или цементной подливкой или же устанавливают установки на опорных плитах и виброгасящих основаниях (рис. 13).

Рис. 13. Схема установки оборудования на виброгасящие основания:

1 – компрессор; 2- электродвигатель; 3 – виброгасящее основание

Виброгашение основания, как правило, применяется в отношении малогабаритного инженерного оборудования (вентиляторов, насосов), для которых характерны высокочастотные вибрации.

Эффективным методом снижения вибраций является динамическое виброгашение. Такие виброгасители представляют собой колебательную систему, настроенную на основную частоту колебаний агрегата, вибрации которого необходимо снизить. Средства виброгашения по принципу действия подразделяются на динамические и ударные виброгасители. Первые из них являются дополнительными колебательными системами, находящимися (работающими) в противофазе с колебаниями агрегата. По конструкции такие виброгасители могут быть пружинными, гидравлическими, маятниковыми.

Ударные виброгасители бывают следующих типов: маятниковые (гашение на частотах 0,4-2 Гц), пружинные (2-10 Гц) и плавающие (более 10 Гц). Кроме того, применяются ударные виброгасители камерного типа, аналогичные камерным глушителям шума, которые устанавливают на всасывающей и нагнетательной сторонах компрессоров.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи вибрации от источника к защищаемому объекту (человеку или оборудованию) за счет введения в систему дополнительной упругой связи. Виброизоляция является более дешевым способом снижения вибраций, чем установка оборудования на виброгасящие основания. Она может применяться для установки агрегатов без фундаментов. Виброизоляция удешевляет монтаж оборудования, уменьшает уровень акустического шума.

Она может применяться при прокладке воздуховодов систем вентиляции, трубопроводов и т.п. В качестве виброизоляторов используют резиновые и пластмассовые прокладки, пружины, рессоры. Широко используются комбинированные виброизоляторы, состоящие обычно из пружины и набора резиновых прокладок (рис. 14).

.Рис. 14 Схема комбинированного виброизолятора (амортизатора):

1 – пружина; 2 – опорная шайба; 3, 4, - резиновые прокладки

Эффективность виброизоляции характеризуется коэффициентом передачи силы на основание К, который зависит от величины отношения частоты возмущающей силы к частоте собственных вертикальных колебаний системы, состоящей из машины, опорной плиты и виброизоляторов.

Коэффициент передачи определяется из соотношения

, (18)

где частота колебаний системы под воздействием возмущающей силы, Гц; - частота собственных колебаний системы.

Условием эффективной работы виброизоляторов является обеспечение соотношения . Расчет виброизоляторов в основном сводится к определению их упругости. При этом, задавшись соотношением , обеспечивающим оптимальное значение К, определяется частота собственных колебаний машины , установленной на амортизаторах. При этом

, (19)

Здесь - статическая осадка (жесткость) виброизолятора, см.

, (20)

где - суммарная масса аппарата и опорной плиты, кг; - упругость виброизолятора в вертикальном направлении, кг/см;- высота виброизолятора, см; - напряжение в материале виброизолятора, МПа (F – площадь всех виброизоляторов, м2); E – модуль упругости виброизолятора, МПа /1/.

Количество виброизоляторов, необходимых для обеспечения заданной упругости системы, находят исходя из конструктивных особенностей машин и характеристики типовых виброизоляторов. Зная количество виброизоляторов и полагая, что все они имеют одинаковый параметр жесткости, можно определить силу, действующую на один виброизолятор.

В дальнейшем для резиновых прокладок находят необходимую высоту h, а при расчете пружинных виброизоляторов определяют диаметр пружины и число витков /16/.

Пружинные амортизаторы могут использоваться для ослабления вибрации любых частот, но наиболее эффективны на частотах ниже 15 Гц. Резиновые амортизаторы рекомендуется применять для снижения среднечастотных и высокочастотных вибраций. Резиновые амортизаторы должны выполняться в виде ребристых или дырчатых плит, обеспечивающих свободное расширение резины в стороны. При необходимости снижения низкочастотных вибраций, начиная с 4-6 Гц, рекомендуется применять комбинированные металлорезиновые амортизаторы (рис. 14).

Вибродемпфирование заключается в уменьшении уровня вибрации за счет превращения механических колебаний в тепловую энергию. Характеристикой вибродемпфирования является коэффициент потерь. Вибродемпфирование может быть реализовано в машинах с интенсивными динамическими нагрузками путем применения материалов с большим внутренним трением. Наиболее эффективными являются сплавы на основе систем медь-никель, никель-титан и т.п., коэффициент потерь которых на 2-3 порядка выше, чем у чугуна.

Вибродемпфирование часто применяют для защиты от локальной вибрации путем нанесения на колеблющиеся объекты материалов с высоким коэффициентом потерь. Вибропоглощающие покрытия могут быть жесткими (твердые пластмассы) и мягкими (пенопласт, винипор). Жесткие покрытия деформируются в направлении, параллельном рабочей поверхности. Они наиболее эффективны при многослойном выполнении (коэффициент потерь достигает 0,4). Мягкие покрытия деформируются по толщине и имеют коэффициент потерь до 0,5. Действие жестких покрытий проявляется в области низких частот, мягких – в области высоких частот. Высокой эффективностью отличаются армированные покрытия, обеспечивающие снижение вибраций в широком диапазоне частот

Организационно-технические мероприятия по защите от вибраций предусматривают своевременное проведение планово-предупредительных ремонтов и существенное сокращение допустимого воздействия вибрации при превышении ее уровней над нормативными значениями. По ГОСТ 12.1.012-90 при превышении значения предельно допустимого уровня (ПДУ) на 1 дБ время воздействия (время работы обслуживающего персонала) сокращается в 1,12 раза, на 12 дБ – в 4 раза. В 8-часовой смене у работников, подвергающихся воздействию вибрации, должно быть два регламентированных перерыва: через 1-2 часа после начала работы – 20 минут; через 2 часа после обеда – 30 минут. Превышение ПДУ на 12 дБ является основанием для прекращения эксплуатации данного оборудования.

<< | >>
Источник: Ф. М. Гимранов, Е. Б. Гаврилов. Безопасность жизнедеятельности. Ч. 2. Безопасность технологического оборудования: Учебное пособие. Казан.гос.технол.ун-т. Казань. 84 с.. 2002

Еще по теме 10. Обеспечение защиты от производственных вибраций:

  1. ШУМ, ВИБРАЦИЯ И ЗАЩИТА ОТ НИХ 27.1. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ
  2. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВИБРАЦИЯ И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
  3. 2.2. Производственная вибрация и ее воздействие на человека
  4. Методы защиты от вибрации. Нормирование
  5. Лекция 9. ВИБРАЦИЯ: МЕХАНИЗМ ЯВЛЕНИЯ, НОРМИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
  6. Защита от шума и вибрации 15.4.1. Воздействие шума
  7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТНИКОВ СРЕДСТВАМИ ЗАЩИТЫ
  8. 4.2.9 Обеспечение подсудимому права на защиту
  9. Лекция 8. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ: МЕХАНИЗМ ЯВЛЕНИЯ, НОРМИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
  10. 1. Физиолого-гигиенические основы труда и обеспечение комфортных условий жизнедеятельности 1. 1. Профессиональные вредности производственной среды и классификация основных форм трудовой деятельности
  11. 2.3.5.3.3. К числу основных начал гражданского законодательства относится обеспечение восстановления нарушенных прав и их судебной защиты
  12. ДЕЙСТВИЕ ШУМОВ И ВИБРАЦИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
  13. 3.2.2 Вибрации и акустические колебания