Исследование методов защиты от вибрации

Учебно-исследовательская

Лабораторная работа

Исследование методов защиты от вибрации

Цели работы

1. Ознакомиться с общими сведениями об основных источниках вибрации и вредным воздействием её на организм человека.

2. Изучить нормируемые величины параметров вибрации.

3. Научиться измерять и оценивать основные параметры вибрации и сопоставлять их с санитарно-гигиеническими нормами.

4. Изучить методы обеспечения вибробезопасных условий труда.

5. Научиться оценивать эффективность виброзащиты при различных типах применяемой виброизоляции.

Теоретическая часть

Общие сведения о вибрации

Человек в современном индустриальном обществе постоянно соприкасается с вибрационными явлениями как на производстве, в транспорте, так и в быту. Источниками вибрации являются различные машины, технологическое оборудование и транспортные средства. Рост количества машин, повышение их мощности, увеличение интенсивности и скорости транспортных потоков приводит к возрастанию воздействия вибрации на человека.

Тенденции развития техники свидетельствуют о том, что качественные изменения механизмов и машин достигаются главным образом за счет увеличения скоростных и силовых параметров при одновременном снижении их материалоемкости. При этом неизбежно возрастание динамических нагрузок, механических воздействий и, следовательно, вибрационной активности выпускаемых машин и производственного оборудования. Распространению вибрации на современных предприятиях способствует также широкое использование механизмов и машин ударного, возвратно-поступательного, вибрационного принципов действия, транспортирующих агрегатов, ручных и передвижных машин различных типов и назначения.

Отсюда вытекает необходимость ограничения вибрационного воздействия на человека путём совершенствования конструкции механизмов и средств защиты от вибрации, а также и ужесточения нормативных актов.

Производственная вибрация выступает как вредный, а иногда и опасный фактор к самим машинам, так как интенсифицирует их износ, снижает их надежность и долговечность, повышает уровни вибрации, излучаемого шума и т.п. По величине интенсивности вибрации принято судить о качестве машины и ее техническом состоянии. Распространяясь по строительным конструкциям и грунту, вибрация воздействует на другие объекты, вызывая разрушение конструкций, трубопроводов различного назначения и ухудшая работу приборов и точных станков.

Контакт человека с вибрирующими объектами отрицательно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда, повышается общая заболеваемость и может развиться профессиональное заболевание – вибрационная болезнь.

Вибрационная патология как профзаболевание сегодня во всех развитых странах занимает 2-е место после пылевой, а значит обеспечение вибробезопасных условий труда имеет важнейшее значение для производства

Классификация вибраций

В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» вибрация, воздействующая на человека, классифицируется следующим образом.

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.

Общая вибрация в соответствии с ГОСТ 12.1.012 – 90 и СН 2.2.4/2.1.8.566 – 96 по источнику подразделяется на три категории:

1 – транспортная вибрация, воздействующая на операторов самоходных и при­цепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофонам и дорогам, в т.ч. при их строительстве;

2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов машин с ограниченной подвижностью, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок;

3 «а» – технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования или передающаяся на рабочее место, не имеющее источников вибрации;

3 «б» - технологическая вибрация, передающаяся на рабочие места, где нет ге­нерирующих вибрацию машин;

3 «в» – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом.

Характерные случаи передачи вибрации телу человека с указанием опорных поверхностей приведены на рис. 11.2

Рис. 11.2. Варианты передачи вибрации телу человека

По источнику возникновения:

· 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.);

· локальная вибрация 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).

Вибрация в зависимости от времени действия подразделяется на:

- постоянную, при которой величина контролируемого параметра за время наблюдения изменяется не более, чем в два раза (на 6 дБ);

- непостоянную, при которой величина контролируемого параметра изменяется более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с., в том числе колеблющуюся, прерывистую и импульсную.

По характеру спектра:

· Узкополосная, у которой контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных полосах (рис. 11.3);

· Широкополосная — с непрерывным спектром более одной октавы (рис.11.4).

Рис. 11.3. Узкополосная вибрация

Рис. 11.4. Широкополосная вибрация

По частотному составу:

· Низкочастотная – с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций и 8-16 Гц — для локальных вибраций.

· Среднечастотная – 8-16 Гц для общих вибраций и 31,5-63 Гц — для локальных вибраций.

· Высокочастотная – 31,5-63 Гц для общих вибраций и 125-1000 Гц — для локальных вибраций.

Нормирование вибрации

Нормирование производственной вибрации осуществляется на основании СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации в соответствии с указанным нормативным документом может производиться тремя методами:

· частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

· интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

· интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

Локальная вибрация нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц; общая вибрация — в октавных или 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами вибрации являются измеряемые в октавных или 1/3 октавных полосах частот средние квадратические значения виброскорости и виброускорения или их логарифмические уровни (L_υ, L_a).

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости или виброускорения (U) или их логарифмические уровни (L_u), измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисляемые по формулам:

,

,

где Ui, Lu_i – средние квадратические значения виброскорости или виброускорения или их логарифмические уровни в i-й частотной полосе;

п – число октавных полос в нормируемом частотном диапазоне;

К_i, L_ki – весовые коэффициенты для i-й частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней.

Значения весовых коэффициентов приведены для локальной и общей вибраций с учетом направления действия (Z_o, X_o, Y_o)в СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

При интегральной оценке вибрации с учетом времени ее воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения (U_экв) или их логарифмический уровень (L_экв),измеренное или рассчитанное по нижеприводимым формулам:

;

,

где Ui – корректированные по частоте значения контролируемых параметров виброскорости (υ, L_υ), м/с, или виброускорения (a, L_a), м/с², действующих в течение времени t_i;

t_i – время действия вибрации в i-ом интервале, ч;

п – общее число интервалов действия вибрации;

Т – общее время действия вибрации, ч., .

В СН 2.2.4/2.1.8.566-96 установлены предельно допустимые величины нормируемых параметров локальной и общей вибрации 1, 2 и 3 (а, б, в)категорий при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч).

В качестве примера в табл. 11.1 приведены предельно допустимые величины параметров локальной вибрации.

Таблица 11.1.

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Предельно допустимые значения по осям Xл, Yл, Zл
виброускорения	виброскорости
м/с2	дБ	м/с ·10-2	дБ
	1,4		2,8
	1,4		1,4
31,5	2,8		1,4
	5,6		1,4
	11,0		1,4
	22,0		1,4
	45,0		1,4
	89,0		1,4
Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни	2,0		2,0

Экспериментальная часть

Лабораторных работ

1. К выполнению учебно- исследовательской лабораторной работы на установке допускаются студенты, прошедшие ин­структаж по безопасности труда, ознакомленные с ее устройством, принципом действия и мерами безопасности в соответствии с требованиями, приведенными в настоящем разделе.

2. При смене виброизолирующих модулей на вибростенде обязательно выключать генератор низкочастотных сигналов.

3. Перед включением генератора убедиться в надежности крепления сменных элементов на вибростоле вибростенда.

4. К работе с генератором допускаются лица, ознакомленные с его устройством, прин­ципом действия и мерами безопасности в соответствии с требованиями, приведёнными в настоя­щем разделе.

5. Во избежание несчастных случаев не допускается:

- включать генератор при снятой верхней крышке;

- оставлять без присмотра включенный генератор на длительное время;

- ставить генератор около нагревательных приборов и в сырых местах.

6. При возникновении неисправности генератор немедленно отключить от сети.

7. Перед началом измерений проверить исправность защитного заземления из­мерителя ВШВ-003-М3 путем визуального осмотра. При появлении признаков пробоя изоляции или утечки тока на корпус изме­рителя или стенда (ощущается пощипывание кончиков пальцев при касании ими корпуса изме­рительного прибора или стенда) немедленно обесточить прибор или стенд и поставить в известность об их несправности преподавателя, ведущего занятия в лаборатории или лаборанта.

8. Никаких самостоятельных действий к устранению обнаруженных неисправно­стей не предпринимать.

9. По окончании всех измерений отключить от сети вибростенд, генератор сигналов и измеритель ВШВ-003-М3; переключатель «Род работы» переключить в положение «Откл».

Измерение виброускорения

Переключатели измерителя установить в положения:

ДЛТ 1, dB – 80;

ДЛТ 2, dB – 50

В зависимости от частотного диапазона измерения переключатель ФЛТ установить в положение «1» или «10»; нажать или отжать кнопку 10 kHz, 4 kHz. Переключать род работы установить в положения F или S.

Произвести измерения, изменяя при необходимости ( в случае показаний отрицательных величин по стрелочному указателю) положения переключателей ДЛТ1, ДЛТ2 .Произвести отсчет показаний измерителя в m∙S^-2.

Переключатель ФЛТ установить в положение ОКТ. Включить необходимый октавный фильтр переключателем ФЛТ, Hz с соответствующим множителем «х1»… «х2·10³».

Произвести отсчет показаний измерителя в m∙S^-2. При работе с вибропреобразователем ДН-4-М1 показание необходимо умножить на 10.

Измерение виброскорости

Нажать кнопку α,V и повторить операции как при измерении виброускорения, отсчитывая показания в mm∙S^-1.

10. Оценить эффективность виброзащиты для каждой октавной полосы частот по формуле:

,

где V – среднеквадратичное значение виброскорости до применения виброзащиты;

V_З – среднеквадратичное значение виброскорости после применения виброзащиты.

Набор виброзащитных модулей для оценки эффективности различных видов виброзащиты определяется преподавателем.

Требования к содержанию отчёта

1. Индекс группы и состав бригады.

2. Наименование лабораторной работы.

3. Цели работы.

4. Введение

5. Теоретические сведения о вибрации

6. Описание экспериментальной установки и её составных частей

7. Методика проведения работы

8. Результаты измерений величин параметров вибрации и необходимых расче­тов.

9. Выводы о соответствии параметров вибрации санитарным нормам

Литература

1. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / С.В.Белов, А.В.Ильницкая, А.Ф.Козьяков и др., Под общ. Ред. С.В.Белова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. Шк., 2001. – 485 с.

2. Еремин В.Г.Ю Сафронов В.В., Схиртладзе А.Г., Харламов Г.А. Обеспечение безопасности жизнедеятельности в машиностроении: Учебное пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 2000. – 392 с.

3. Файнбург Г.З., Овсянкин А.Д. Использование средств индивидуальной защиты от неблагоприятного воздействия производственной среды / Под ред. проф. Г.З.Файнбурга. – Пермский государственный технический университет. – Пермь, 2004.

4. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов /Под ред. проф. Л.А.Муравья. – 2-е изд., перер. и доп.–М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2002.–431 с.

5. СН 2.2.4/2.1.8.566 - 96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

6. ГОСТ 12.1.012 - 90. Вибрационная безопасность. Общие требования.

7. ГОСТ 26568 – 85. Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация.

8. ГОСТ 24346 - 80. Вибрация. Термины и определения.

9. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1990. - 272 с.

10. Трофимов Н.А. Оценка производственной вибрации, методы и средства защиты от неё. Методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе. – ПГТУ. Пермь, 2001,19 с.

Учебно-исследовательская

Лабораторная работа

Исследование методов защиты от вибрации

Цели работы

1. Ознакомиться с общими сведениями об основных источниках вибрации и вредным воздействием её на организм человека.

2. Изучить нормируемые величины параметров вибрации.

3. Научиться измерять и оценивать основные параметры вибрации и сопоставлять их с санитарно-гигиеническими нормами.

4. Изучить методы обеспечения вибробезопасных условий труда.

5. Научиться оценивать эффективность виброзащиты при различных типах применяемой виброизоляции.

Теоретическая часть

Общие сведения о вибрации

Человек в современном индустриальном обществе постоянно соприкасается с вибрационными явлениями как на производстве, в транспорте, так и в быту. Источниками вибрации являются различные машины, технологическое оборудование и транспортные средства. Рост количества машин, повышение их мощности, увеличение интенсивности и скорости транспортных потоков приводит к возрастанию воздействия вибрации на человека.

Тенденции развития техники свидетельствуют о том, что качественные изменения механизмов и машин достигаются главным образом за счет увеличения скоростных и силовых параметров при одновременном снижении их материалоемкости. При этом неизбежно возрастание динамических нагрузок, механических воздействий и, следовательно, вибрационной активности выпускаемых машин и производственного оборудования. Распространению вибрации на современных предприятиях способствует также широкое использование механизмов и машин ударного, возвратно-поступательного, вибрационного принципов действия, транспортирующих агрегатов, ручных и передвижных машин различных типов и назначения.

Отсюда вытекает необходимость ограничения вибрационного воздействия на человека путём совершенствования конструкции механизмов и средств защиты от вибрации, а также и ужесточения нормативных актов.

Производственная вибрация выступает как вредный, а иногда и опасный фактор к самим машинам, так как интенсифицирует их износ, снижает их надежность и долговечность, повышает уровни вибрации, излучаемого шума и т.п. По величине интенсивности вибрации принято судить о качестве машины и ее техническом состоянии. Распространяясь по строительным конструкциям и грунту, вибрация воздействует на другие объекты, вызывая разрушение конструкций, трубопроводов различного назначения и ухудшая работу приборов и точных станков.

Контакт человека с вибрирующими объектами отрицательно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда, повышается общая заболеваемость и может развиться профессиональное заболевание – вибрационная болезнь.

Вибрационная патология как профзаболевание сегодня во всех развитых странах занимает 2-е место после пылевой, а значит обеспечение вибробезопасных условий труда имеет важнейшее значение для производства