Лабораторная работа
«Исследование эффективности виброизоляции»
Цель работы: исследовать основные характеристики вибрации, познакомиться с принципами нормирования, методами измерения и средствами защиты от вибрации.
Основные понятия
В соответствии с ГОСТ 24346—80 «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.
Область распространения вибрации называется вибрационной зоной.
Параметры, характеризующие вибрацию. Вибрация характеризуется скоростью (n, м/с) и ускорением (а, м/с2) колеблющейся твердой поверхности. Обычно эти параметры называют виброскоростью и виброускорением.
Величины виброскорости и виброускорения, с которыми приходится иметь дело человеку, изменяются в очень широком диапазоне. Оперировать с цифрами большого диапазона очень неудобно. Кроме того, органы человека реагируют не на абсолютное изменение интенсивности раздражителя, а на его относительное изменение. В соответствии с законом Вебера — Фехнера, ощущения человека, возникающие при различного рода раздражениях, в частности вибрации, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому в практику введены логарифмические величины — уровни виброскорости и виброускорения:
|
|
Ln=10lg(n2/n02)=20 lg(n/n0), La=10 lg(a/a0),
Измеряются уровни в специальных единицах — децибелах (дБ). За пороговые значения виброскорости и виброускорения приняты стандартизованные в международном масштабе величины: v0 = 5×10-8 м/с, а0 = 3×10-4 м/с2.
Важной характеристикой вибрации является его частота (f) — количество колебаний в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц, 1/с) — количестве колебаний в секунду. Частоты производственных вибраций изменяются в широком диапазоне: от 0,5 до 8000 Гц. Время, в течение которого происходит одно колебание, называется периодомколебания T (с): T= 1/f. Максимальное расстояние, на которое перемещается любая точка вибрирующего тела, называется амплитудой или амплитудой виброперемещения А (м). Для гармонических колебаний связь между виброперемещением, виброскоростью и виброускорением выражается формулами
v = 2pfA, a = (2pf)2A,
где p= 3,14.
Вибрация может характеризоваться одной или несколькими частотами (дискретный спектр) или широким набором частот (непрерывный спектр). Спектр частот разбивается на частотные полосы (октавные диапазоны). В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней граничной частоты f 2, т.e. f 1 / f 2 = 2. Октавная полоса характеризуется ее среднегеометрической частотой.
|
|
Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибрации стандартизованы
fсr =
и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Из определения октавы по среднегеометрическому значению ее частоты можно определить нижнее и верхнее значения октавной полосы частот.
Классификация вибрации
Воздействие вибрации на человека в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» классифицируют: по способу передачи колебаний; по направлению действия вибрации; по временной характеристике вибрации.
По способу передачи:
- общая вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
- локальная вибрация, передающаяся через руки человека, на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.
По источнику возникновения:
А) общая в жилых помещениях и общественных зданиях:
- от внешних источников (городского рельсового транспорта и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок);
- от внутренних источников (инженерно-технологического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, холодильники и т.д.); встроенных предприятий торговли и др.);
Б) общая на производстве:
- 1 категория — транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). К источникам транспортной вибрации относят: тракторы с/х и промышленные, самоходные с/х и промышленные машины, автомобили грузовые, снегоочистители.
- 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок. К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы, краны промышленные и строительные, напольный производственный транспорт.
- 3 категории — технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин и др.
Общая вибрация категории 3 по месту действия подразделяется на следующие типы:
1) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;
2) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;
3) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда;
В) локальная на производстве:
- локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;
- локальная, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей);
По характеру спектра:
- узкополосная, у которой контролируемые параметры в однойтретьоктавной полосе частот более, чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных полосах;
- широкополосная — с непрерывным спектром более одной октавы. По направлению действия: в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат (X, Y, Z ).
По частотному составу:
- низкочастотная (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц — для локальных вибраций).
|
|
- среднечастотная (8-16 Гц — для общих вибраций, 31,5-63 Гц — для локальных вибраций).
- высокочастотная (31,5-63 Гц — для общих вибраций, 125-1000 Гц — для локальных вибраций).
По временным характеристикам:
Постоянная вибрация, для которой величина нормируемых параметров изменяется не более чем на 6 дБ за время наблюдения.
Непостоянная — величина нормируемых параметров изменяется не менее чем на 6 дБ за время наблюдения не менее 10 мин в том числе:
а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с источником вибрации прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
в) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.