Классификация методов и средств защиты от вибрации

Снижение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем уменьшения силы, которая вызывает колебание. Поэтому еще на стадии проектирования машин и механических устройств следует выбирать кинематические схемы, в которых динамические процессы, вызванные ударами и ускорением, были бы исключены или снижены. Снижение вибрации может быть достигнуто уравновешиванием массы, изменением массы или жесткости, уменьшением технологических допусков при изготовлении и сборке, применением материалов с большим внутренним трением. Большое значение имеет повышение точности обработки и снижение шероховатости трущихся поверхностей.

Регулировка режима резонанса. Для ослабления вибраций существенное значение имеет предотвращение резонансных режимов работы с целью исключения резонанса с частотой принуждающей силы. Собственные частоты отдельных конструктивных элементов опре­деляются расчетным методом по известным значениям массы и жесткости или же экспериментально на стендах.

Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняются двумя путями: изменением характеристик системы (массы или жесткости) или установлением другого режима работы (наладка резонансного значения угловой частоты принуждающей силы).

Вибродемпферование. Этот метод снижения вибрации реализуется путем превращения энергии механических колебаний колебательной системы в тепловую энергию. Увеличение расхода энергии в системе осуществляется за счет использования конструктивных материалов с большим внутренним трением: пластмасс, металлорезины, сплавов марганца и меди, никелетитанових сплавов, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, которые имеют большие потери на внутреннее трение. Наибольший эффект при использовании вибродемпферных покрытий достигается в области резонансных частот, поскольку при резонансе значение влияния сил трения на уменьшение амплитуды возрастает.

Наибольший эффект вибродемпферные покрытия обеспечивают при условии, что протяженность вибродемпферного слоя соразмерна с длиной волны изгиба в материале конструкции. Покрытие необходимо наносить в местах, где генерируется вибрация максимального уровня. Толщина вибродемпферных покрытий принимаются равной 2—3 толщинам элемента конструкции, на которую оно наносится.

Хорошо демпферируют колебания смазочные материалы. Слой смазки между двумя сопряженными элементами устраняет возможность их непосредственного контакта.

Виброгашение. Для динамического гашения колебаний используются динамические виброгасители: пружинные, маятниковые, эксцентриковые, гидравлические. Недостатком динамического гасителя является то, что он действует только при определенной частоте, которая отвечает его резонансному режиму колебаний.

Для снижения вибрации применяются также ударные виброгасители маятникового, пружинного и плавающего типов. В них осуществляется переход кинетической энергии относительного движения элементов, которые контактируют, в энергию деформации с распространением напряжений из зоны контакта по элементам, которые взаимодействуют. Вследствие этого энергия распределяется по объему элементов виброгашения, которые претерпевают взаимные удары, вызывая их колебание. Одновременно происходит рассеивание энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения. Маятниковые ударные виброгасители используются для гашения колебаний частотой 0,4—2 Гц, пружинные — 2—10 Гц, плавающие — более 10 Гц.

Виброгасители камерного типа предназначены для превращения пульсирующего потока газа в равномерный. Такие виброгасители устанавливаются на всасывающей и нагнетательной сторонах компрессоров, на гидроприводах. Они обеспечивают значительное снижение уровня вибрации трубопроводов.
Динамическое виброгашение достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте. Масса фундамента подбирается таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1—0,2 мм.

Виброизоляция состоит в снижении передачи колебаний от источника возбуждения к объекту, который защищается, путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь предотвращает передачу энергии от колеблющегося агрегата к основе или от колебательной основы к человеку или к конструкциям, которые защищаются.

Виброизоляция осуществляется путем установки источника вибрации на виброизоляторы. В коммуникациях воздуховодов располагают гибкие вставки. Применяются упругие прокладки в узлах крепления воздуховодов, в перекрытиях, в несущих конструкциях зданий, в ручном механизированном инструменте.

Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной движущей силой применяют виброизолированные опоры в виде прокладок или пружин. Однако возможна и их комбинация. Комбинированный виброизолятор сочетает пружинный виброизолятор с упругой прокладкой. Пружинный виброизолятор пропускает высокочастотные колебания, а комбинированный обеспечивает необходимую широту диапазона колебаний, которые гасятся. Упругие элементы могут быть металлическими, полимерными, волокнистыми, пневматическими, гидравлическими, электромагнитными.

Средства индивидуальной зашиты от вибрации применяют в случае, когда рассмотренные выше технические средства не позволяют снизить уровень вибрации до нормы. Для защиты рук используются рукавицы, вкладыши, прокладки. Для защиты ног — специальная обувь, подметки, наколенники. Для защиты тела — нагрудники, пояса, специальные костюмы.

С целью профилактики вибрационной болезни для работников рекомендуется специальный режим труда. Например, при работе с ручными инструментами общее время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочего времени. При этом длительность непрерывного влияния вибрации, включая микропаузы, не должна превышать 15—20 мин. Предусматривается еще два регламентированных перерыва для активного отдыха.

Все, кто работает с источниками вибрации, должны проходить медицинские осмотры перед поступлением на работу и периодические, не реже 1 раза в год.