Расчет по локализации опасного фактора.

Вибрация — представляет собой механические колебания, простейшим видом которых являются гармонические колебания.

При воздействии вибрации на организм человека наблюдается изменение сердечной деятельности, нервной системы, спазм сосудов, изменения в суставах. Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию - вибрационной болезни.

Нормы на воздействие вибрации содержатся в ГОСТ 12.1012-78* ССБТ «Вибрация. Общие требования безопасности».

Одним из эффективных методов защиты от вибрации является виброизоляция. Метод заключается в том, что в колеблющуюся систему вводят упругую дополнительную связь, которая уменьшает долю вибрации.

Расчет пружинных виброизоляторов(расчет №1).

Масса площадки.

Масса площадки определяется как сумма масс железобетонной плиты и одного работника.

Р_о= Р_осн + g_чел

g_чел принимаем = 70 кг

Скорость колебаний основания

υ₀ = 2π*ƒ₀ * аz

ƒ₀- частота вынужденных колебаний основания, ƒ₀= 47,5 Гц

а*z - фактическая амплитуда колебаний основания, а*z = 0,1 см

υ₀ = 2*3,14* 47,5*0,1 =29,8 см/с

Коэффициент вибрации

µ =ао / аz

а_о - дополнительная амплитуда колебания, а_о = 0,002 см

µ = 0,002 / 0,l = 0,02

Частота собственных колебаний виброизоляции рабочего места

ƒ2= ƒо √ 1 / µ+1

ƒ2 = 47,5 ·√ 1 / 0,02+1 = 6,7Гц

Требуемая суммарная жесткость пружинных вибраторов

Кз = Р₀* ƒ2 ² / 25

Статическая деформация пружинных виброизоляторов

λст = Р₀ / Кз

Жесткость одной виброизоляционной пружины

Кз'= Кз / n

n - количество пружин,

Нагрузка на одну пружину:

P' = Po* (m - l)* g* l,5 / n

m - число человек на плите

Диаметр прутка пружины

d ≥ l,6* √ K∙ P'∙ C / r

С - индекс пружины, С = 6

r - дополнительное напряжение на кручение материала пружины, r = 40 кг/мм

Принимаем диаметр пруткапо ГОСТ 9389-60*

Число рабочих витковпружины

i1 = q*(d / 8)*C³ *Кз'где q = 7,94∙10⁴

Размер пружины

Полное число витков

i = i₁ + i₂

i2 - число мертвых витков пружины, i₂ = 2,5 шт

Шаг пружины

D / 2 ÷ h ÷ D / 4

D = C*d

30 ÷ h ÷ 15

Выбираем шаг пружины

Высота ненагруженной пружины

Но = i*h + (i₂ - 0,5)*d

Расчет резиновых виброизоляторов(расчет №2).

Резиновые виброизоляторы применяются для гашения колебаний более 15 Гц. Расчет ведется в следующей последовательности:

1. По таблице находят требуемую эффективность виброизоляции:

dL в дБ.

Для этого выясняем скорость вращения электродвигателя привода виброустановки и ее расположение.

f0 = n / 60

f0 -частота вынужденных колебаний,

n –число оборотов установки в 1 мин.

Зависимость для определения собственных колебаний виброизолированной установки

а – для подвальных этажей;

б – для железобетонных междуэтажных перекрытий;

в– для легких бетонных перекрытий.

Виброизоляция для механического оборудования должна обеспечить dL не менее:

Оборудование	dL
Центробежные компрессоры
Поршневые компрессоры, виброплощадки	17 ÷ 26
Центробежные насосы
Вентиляторы с числом оборотов в минуту более
500 ÷ 800	20 ÷ 26
350 ÷ 500	17 ÷ 20

2. Определяют площадь поперечного сечения всех резиновых элементов

Fр ≥ Q / σ

где Q – масса изолируемой установки, кг;

σ - расчетное статическое напряжение, для резины с твердостью по ТМ-2 до 40 принимается 100 – 300 кН/м², для резины с большей твердостью – 300 – 500 кН/м².

3. Находят полную высоту резинового элемента

Hр = H1р + А/8,

где H1р = ( Ед · Fр ) / Кz - рабочая высота элемента,

А – размер поперечного сечения элемента, принимаемый H1р ≤ А ≤ 1,5 H1р ;

Ед – динамический модуль упругости резины при сжатии Н/м².

Кz – суммарная жесткость резиновых элементов виброизоляционного устройства,

Кz = m∙ω²

где m = Q / g – масса изолируемой установки,

g – ускорение силы тяжести,

ω - круговая частота собственных колебаний изолируемой установки,

ω = 2 ·π· f0,

f0 -частота вынужденных колебаний,

f0 = n / 60

n –число оборотов установки в 1 мин.

4. Определяют общее количество резиновых элементов

N = Fp / Fp',

где Fp' – площадь поперечного сечения одного резинового элемента. Это количество должно находиться в пределах

S*Fp / 64*H²1p ≤ N ≤ S*Fp / H²1p ,

где S = 1 для квадратного и S = 1,27 для круглого сечения резинового элемента.

5. После уточнения размеров виброизолятора и марки резины проверяется обеспечиваемую эффективность виброизоляции

dL = 20lg [( f0² / fz² ) - 1],

где f₀ – частота вынужденных колебаний,

f_z – частота собственных вертикальных колебаний,

f_z = 1 / 2π ·{√Kz *g / Q } ; Kz = Eд* Fp / H1p ,

Полученное значение dL не должно быть меньше ранее выбранного.

Расчет виброгасящего основания под виброплощадку(расчет №3).

Максимальная грузоподъемность площадки 5 т, общий вес Qобщ = 74200 Н, в том числе подвижных частей Qпч = 62780 Н, мощность привода 28 кВт, частота вращения 3000 мин‾ ¹, максимальный кинетический момент дебалансов Мк = 2900 Н·см, амплитуда виброперемещения стола 0,4 мм, частота вибрирования f = 50 гц.

Фундамент устанавливается на грунт с допускаемым нормативным давлением R в Па.

Виброплощадка Х-вальная, нормативная возмущающая сила действует в вертикальном направлении. Виброизоляция выполнена в виде n цилиндрических стальных пружин.

Последовательность решения:

1.Определяем динамическую нагрузку N, возбуждаемую дебалансными валами виброплощадки, для чего находим:

ω ═ 2π*f c‾ ¹,

N = Mк*ω² /g Н.

Предполагаем, что виброплощадка опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных (подрессоренных) частей установки статическую осадку λст = 0,5 см.

2.Сумарная жесткость всех амортизаторов

К = Qпч / λст Н/см

3.Рассчитываем собственную круговую частоту вертикальных колебаний подрессоренных частей виброплощадки ω0 и массу подвижных частей виброплощадки mпч.

ω0 = √ К / mпч. с‾ ¹,

mпч.= Qпч / g Н· с² / см,

4.Определяем нормальную динамическую нагрузку, передающуюся на фундамент

Nф = N / [(ω / ω0)²- 1] Н.

Исходя из известного опыта проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками конструктивно принимаем площадь Fф и высоту фундамента так, чтобы вес фундамента примерно в 2 раза был больше общего веса виброплощадки:

Qф = 2 Qобщ Н Fф = см²

Масса фундамента

mф = Qф / g Н· с² / см.

5.Рассчитываем коэффициент жесткости естественного основания при ранее выбранном грунте с допускаемым нормативным давлением R и коэффициентом упругого равномерного сжатия сz.