Расчет виброизоляции рабочего места оператора

Повышенный уровень вибрационных нагрузок на рабочем месте

Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называются вибрацией. Воздействие вибрации на человека классифицируют: по способу передачи колебаний; по направлению действия вибрации; по временной характеристике вибрации. Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, ГОСТ 12.0.003-74 «ОВПФ. Классификация», Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.556–96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Источником вибрации на рабочем месте является электродвигатель, механизм возвратно-поступательного движения.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются средние квадратические значения виброскорости (r) и виброускорения (a) или их логарифмические уровни (Lr, La), измеряемые в 1/1 и 1/3 октавных полос частот. Измеренная виброскорость на рабочем месте составляет 8…10 мм/с на частотах 16; 31,5 и 63 Гц, что выше нормы в 4…5 раз.

Предельно допустимые величины нормируемых параметров вибрации мест при длительности вибрационного воздействия 480 мин. (8 ч) вибрации категории III - технологической вибрации типа "а" приведены в таблице 4.1.2.

Т а б л и ц а 4.1.2 - Предельно допустимые значения производственной локальной вибрации

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Предельно допустимые значения по осям Xл, Yл, Zл
виброускорения	виброскорости
м/с2	дБ	м/с x 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 значения и их уровни	2,0		2,0

При действии на организм общей вибрации страдает, в первую очередь, нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Вибрация является специфическим раздражителем для вестибулярного анализатора, причем линейные ускорения – для отолитового аппарата, расположенного в мешочках преддверия, а угловые ускорения –для полукружных каналов внутреннего уха.

У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вестибуло-вегетативная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижением остроты зрения, иногда до 40 %, субъективно – потемнением в глазах. Под влиянием общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.

Основными методами борьбы с разного рода шумами и вибрацией являются:

· Уменьшение шума и вибрации в источнике их возникновения: совершенствование конструкции (расчёт фундамента, системы амортизаторов или виброизоляторов).

· Звукопоглощение и виброизоляция.

· Установка глушителей шума и вибрации, экранов, виброизоляторов.

· Рациональное размещение работающего оборудования и цехов.

· Применение средств индивидуальной защиты (для защиты от шума: беруши, наушники; для защиты от вибрации — виброгасящие рукавицы).

· Вынесение шумящих агрегатов и устройств от мест работы и проживания людей, зонирование.

Расчет виброизоляции рабочего места оператора

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания.

а) б)

Рисунок 4.2 – Виброизолирующие опоры: а) пружинные, б) резиновые виброизоляторы

Определим требуемый уровень снижения вибрации, дБ:

(4.1)

Где L – уровень вибрации без виброизоляции, дБ;

L_доп – допустимый по нормативам уровень вибрации.

Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации:

КП = F_осн/F_ист (4.2)

Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП<1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция. Для виброизолированных систем, в которых можно пренебречь трением:

КП = 1 / [ f / f₀ )² – 1] (4.3)

где f – частота вынужденых колебаний;

f₀ – собственная частота виброизолированной системы.

Как видно из приведенной формулы, только при f / f₀ > КП < 1, т.е. снижает передачу вибрации на защищаемый объект. По конструктивным и экономическим соображениям существует оптимальное значение f / f₀ = 3…4, что соответствует КП = 1/8…1/15.

Собственная частота виброизолированной системы

(4.4)

где x_ст – статическая осадка виброизоляторов под действием силы тяжести машины

Эффективность виброизоляции в дБ можно определить по формуле

(4.4)

Где L – уровень вибрации без виброизоляции, дБ;

L_доп – допустимый по нормативам уровень вибрации.

Находим требуемое отношение частот и требуемое значение собственной частоты виброизолированной системы:

Требуемая собственная частота виброизолированной системы, Гц

Находим требуемую статическую осадку виброизолятора, м

Далее выбираем материал и определяем параметры виброизолятора. Расчет определяется типом виброизолятора – пружинный или упругие (резиновые) прокладки. Для упругих прокладок определяют требуемую толщину и площадь одной прокладки.

(4.5)

(4.6)

Где Е (Н/м²), σ_доп (Н/м²) – соответственно модуль упругости и допустимое удельное напряжение (определяются свойствами материала прокладки), m (кг) – масса вибрирующего агрегата, N – число прокладок.