Системы защиты от вибрации

В тех случаях, когда фактические значения гигиенических характеристик вибрации превышают допустимые значения, применяются системы защиты от вибрации.

Z = Z _φ + Z _ρ + Z _τ + Z _сиз.

Методы и средства защиты от вибрации по мощности Z _φ: вибродемпфирование, виброгашение, виброизоляция.

Вибродемпфирование - это процесс уменьшения уровня вибраций путем превращения энергии механических колебаний системы в другие виды энергии. Увеличение потерь энергии в системе может быть достигнуто использованием конструктивных материалов с большим внутренним трением, нанесением слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, использованием поверхностного трения или переводом механической колебательной энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля.

В качестве демпфирующих материалов используют пластмассу, дерево, резину. С целью снижения вибрации начат выпуск ручного механизированного инструмента в корпусах из полимерных материалов. На многих видах оборудования внедряется постановка в подшипниковые узлы вибродемпфирующих втулок, что значительно снижает уровень вибраций. Использование пластмасс позволяет снизить уровень вибрации по виброскорости на 8-10 дБ. В том случае, когда применение полимерных покрытий в качестве конструктивных непредставляется возможным, для снижения вибраций используют вибродемпфирующие покрытия, переводящих колебательную энергию покрытия в тепловую.

 

Таблица 12.1

Предельно допустимые значения нормируемого параметра по виброскорости (числитель, м/с×10 ^–2)

и логарифмическому уровню виброскорости (знаменатель, дБ)

Вид и категория вибрации	Координатные оси	Среднегеометрические частоты полос, Гц
		1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
Общая: 1   2   3 «а»   3 «б»   3 «в»   Локальная	Z   X, Y   X, Y, Z   X, Y, Z   X, Y, Z   X, Y, Z   X, Y, Z	20,0 132 6,3 122	7,1 123 3,5 117 3, 5 117 1,3 108 0,500 100 0,180 91	2,5 114 3,2 116 1,3 108 0,45 99 0,180 91 0,063 82	1,3 108 3,2 116 0,63 102 0,22 93 0,089 85 0,032 76 2,8 115	1,1 107 3,2 116 0,56 101 0,2 92 0,079 84 0,028 75 1,4 109	1,1 107 3,2 116 0,56 101 0,2 92 0,079 84 0,028 75 1,4 109	1,1 107 3,2 116 0,56 101 0,2 92 0,079 84 0,028 75 1,4 109	1,4 109	1,4 109	1,4 109	1,4 109

Действие жестких покрытий проявляется главным образом на низких и средних частотах, мягких - на высоких. В качестве жестких покрытий используются твердые пластмассы, битуминизированный войлок, а также различные полимерные смеси. В качестве мягких - мягкие пластмассы, материалы типа резины, пенопласты, поливинилхлоридные пластики. Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы.

Под виброгашением понимают уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем введения в систему дополнительных сопротивлений упругого или инерционного типа. Чаще всего виброгашение реализуется путем установки агрегатов на самостоятельные фундаменты. Иногда для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту. Используют также установку виброгасителей как дополнительную колебательную систему.

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостаток динамического виброгасителя - он действует только на своей резонансной частоте.

Виброгашение путем увеличения жесткости системы достигают изменением конструкции и, в частности, введением ребер жесткости, что способствует снижению амплитуды смещения отдельных точек и снижению уровня вибрации.

Виброизоляция - это уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем уменьшения передачи колебаний этому объекту от источника колебаний.

Виброизоляция осуществляется посредством введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от источника колебаний к элементам конструкции или человеку. Виброизоляция достигается путем установки агрегатов на специальные упругие устройства (опоры), обладающие малой жесткостью.

Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который имеет физический смысл отношения силы, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе, действующей при жесткой связи. Чем это отношение меньше, тем лучше виброизоляция.

Коэффициент передачи (КП) может быть рассчитан по формуле:

,                                               (12.8)

где f - частота возмущающей силы;

f ₀ – собственная частота системы на виброизоляторах.

Оптимальное соотношение между f и f ₀  равно 3-4.

Для виброизоляции машин с вертикальной возмущающей силой применяют виброизолирующие опоры трех типов: резиновые, пружинные и комбинированные.

Пружинные в отличие от резиновых могут применяться для изоляции как низких, так и высоких частот. Они дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и высокой температуры, относительно малогабаритны Резина используется для виброизоляции машин малой и средней массы (электродвигателей и т.п.). В виброизоляторах резина работает на сдвиг и (или) сжатие.

Методы и средства защиты от вибрации по расстоянию Z _ρ.

Для защиты от вибрации лучше всего использовать системы дистанционного управления, автоматического контроля и сигнализации. Иногда снижение вибрации достигается оптимальным размещением технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест.

Методы и средства защиты от вибрации по времени Z _τ.

К средствам коллективной защиты временем относятся: регламентация рабочего времени, а также режима труда и отдыха работников.

Средства индивидуальной защиты Z _сиз рук, ног и тела оператора от вибрации используются на производстве в случае необходимости. В качестве средств индивидуальной защиты (СИЗ) рук от вибрации применяются антивибрационные рукавицы. Основными требованиями, сформулированными в нормативной документации, являются: эффективность, которая регламентируется в частотном диапазоне 8-2000 Гц при фиксированной силе нажатия 50-200 Н; максимальная толщина упругодемпфирующего материала 5-10мм. В зависимости от области применения средства защиты ног подразделяются на обувь, подметки и наколенники. В них используются специальные вибродемпфирующие материалы, которые ослабляют вибрацию в диапазоне частот 11-90 Гц. Для защиты тела оператора используются нагрудники, пояса и специальные костюмы. Все виды защиты снижают вибрацию максимум на 10 дБ.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определения следующим понятиям в чем их отличие: виброскорость, виброускорение, амплитуда виброскорости (виброускорения), уровень виброскорости (виброускорения).

2. В чем заключается специфическое действие вибрации на организм человека.

3. Какие параметры вибрации учитываются при нормировании вибрации.

4. В чем заключается вибродемфирирование, виброгашение и виброизоляция, чем они отличаются.

5. Каков максимальный уровень снижения вибрации возможен за счет использования индивидуальных средств защиты.