Инженерные методы защиты от вибрации

1.Практически в любой отрасли промышленности и даже в быту имеют место нежелательные вибрации, отрицательно действующие на организм человека, мешающие его работе и отдыху. В связи с техническим прогрессом, непрерывным увеличением мощностей и производительности оборудования, возросло и воздействие вибрации.

Под вибрацией понимается колебательное движение частиц твердого тела относительно положения равновесия. Установлено, что вибрация приводит тело человека и его части в колебательное движение с периодически противоположно направленными смещениями относительно положения равновесия и сопровождается затратой на эти перемещения механической энергии, получаемой от источника колебаний в зоне контакта тела с вибрирующей поверхностью. Это означает, что количество получаемой телом энергии зависит от площади контакта и интенсивности вибрации. Т.о. соприкосновение тела с вибрирующими предметами вызывает в нем волнообразные движения с попеременным сдавливанием и растяжением тканей подвергающейся вибрации части тела.

С физической точки зрения вибрация характеризуется частотой, амплитудой, скоростью и ускорением. Эти же параметры учитываются и при гигиенической оценке вредности вибрации.

На практике оценку степени вредности вибрации рекомендуется производить по спектрам виброскорости и виброускорения для:

а) поверхностей контактирующих с руками работающего в октавных полосах частот 16; 31,5; 63; 125; 250; 500;1000; 2000 Гц;
б) рабочих мест в полосах частот 16; 31,5; 63; 125 и 250 Гц.

Нормируемыми показателями вибрации являются среднеквадратические значения:

скорости – V = 2π * f * A; м/с

ускорения – а = 4 π * f² * A / 9,81; м/с²

а также их логарифмические уровни:

L_v = 20 lg ; дБ

La = 20 lg ; дБ

Где f – частота вибрации, Гц

A – амплитуда колебаний, м

Многочисленными исследованиями установлено, что при работе виброинструментом вызываются спазмы сосудов, которые развиваются с концевых фаланг пальцев, распространяются на всю кисть, предплечье и охватывают сосуды сердца. Указанные воздействия усиливаются при одновременном механическом, электрическом, холодовом и других раздражителях. Кроме указанного, вибрация влияет на нервную систему, желудочно – кишечный тракт, мышцы, костный аппарат, зрение, слух, а длительное воздействие может привести к трудно излечимой виброболезни. Установлено, что отдельные части тела человека характеризуются собственными частотами колебаний. При совпадении частоты возбуждения системы с ее собственной частотой возникает явление резонанса, при котором амплитуда колебаний резко возрастает. Так резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 4 – 8 Гц, а голова оказывается в резонансе при частоте 25 Гц, а глазные яблоки при 50 Гц. По направлению действия общая вибрация подразделяется на вертикальную, направленную перпендикулярно опорной поверхности и горизонтальную, причем человек легче переносит горизонтальную, действующую в плоскости параллельной опорной поверхности. Установлено, что большая часть виброколебаний поглощается телом человека и это обстоятельство является причиной заболеваний позвоночника. Так у водителей профессионалов, трактористов, пилотов грыжи межпозвонковых дисков встречаются чаще, чем у лиц сидящих профессий. Пороговое ощущение вибрации возникает, когда ускорение ее достигает 1% нормального ускорения силы тяжести, а неприятное ощущение при величине ускорения 4 – 5%.

В производственных условиях встречается общая, местная и комбинированная вибрация, причем вибрации могут подвергаться не только работающие с виброинструментом и оборудованием, но и находящиеся поблизости. Поэтому лицам подверженным вибрации рекомендуется через каждые 1 – 1,5 часа устраивать кратковременные перерывы на 5 – 10 мин. с активной гимнастикой конечностей, а после работы теплые ванны и массаж, а также специальные физиопрофилактические мероприятия и комплексы гимнастических упражнений.

Известно, что вибрация производственных агрегатов вызывает колебания воздуха, передается конструкциям зданий и фундаменту, почве. В результате последнего колебания могут возникать и в далеко отстоящих сооружениях, что мешает работе агрегатов, измерительной аппаратуры, повышает уровень шума и т.д. Т.о. ликвидация или ослабление вибрации имеет значение не только для создания благоприятных условий труда, но и для сохранности конструкций зданий, машин, агрегатов, улучшения их работы.

В настоящее время нормирование вибрации осуществляется по параметрам виброскорости и виброускорения по ГОСТ 12.1.012 – 90.

2.Средства защиты от вибрации подразделяются на коллективные и индивидуальные, причем предпочтительными являются средства коллективной защиты. Виброзащита осуществляется следующими методами:

а) Снижением виброактивности конкретного источника вибрации. Снижение виброактивности конкретного источника специфично и зависит от особенностей его работы. Общим подходом к решению задачи является уменьшение энергии возмущающих сил за счет: уравновешивания и балансировки вращающихся частей, устранения дефектов и разболченности отдельных узлов, уничтожением вертикальных и сложением горизонтальных составляющих центробежных сил, изменением массы и жесткости деталей, заменой металлических деталей на пластмассовые, обладающие большим внутренним трением и т.д.

б) Вибродемпфированием. При данном методе защиты снижение вибрации происходит за счет рассеяния энергии механических колебаний в результате преобразования ее в тепловую при возникающих в материале конструкции деформациях. Вибродемпфирование осуществляется использованием в качестве конструктивных материалов металлов с большим внутренним трением и вязкостью. Такими материалами являются сплавы Cu – Ni, Ni – Ti, Ni – Co и другие, имеющие меньшую чем чугун и сталь вибропроводность. Может быть рекомендован метод нанесения на излучающую поверхность слоя упруго- вязких материалов, обладающих большими потерями на трение – это резина, войлок, различные антивибрационные мастики и пр.

в) Виброизоляция. Этот метод заключается в ослаблении связи между источником и объектом путем размещения между ними виброизолирующего устройства. Последние выполняются и включают: упругий элемент, воспринимающий все машины и снижающий передачу вибрации; демпфирующий элемент, снижающий амплитуду колебаний на резонансе; ограничители перемещений, функционирующие при высоких уровнях возмущающих воздействий; элементы крепления виброизолятора к машине и основанию. В качестве упругих элементов используют рессоры, пружины, резиновые и резинометаллические элементы. Хорошими виброизолирующими свойствами обладают «слоенные» металлы – это металлические листы склеенные слоем вязкого вещества, либо пакеты металлических листов с разными характеристиками. Для снижения вибрации от крупного оборудования, последние устанавливаются на виброгасящие основания – фундаменты. Фундаменты рассчитывают таким образом, чтобы амплитуда колебаний ее подошвы в любом случае не превышала 0,1 – 0,2 мм, а для особо ответственных сооружений 0,005 мм.

г) В качестве индивидуальных средств защиты от вибрации для рук используются виброизолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, для ног виброизолирующая обувь, стельки подметки. Указанные рукавицы от обычных отличаются наличием на их ладонной части упругодемпфирующего элемента. Обувь изготавливается в виде сапог и ботинок и отличается от обычной наличием подошвы или вкладыша из упругодемпфирующего материала.

Поиск по сайту: