http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9281
Расчёт средств виброзащиты оборудования
Общие сведения о вибрации
Вибрация - это механическое колебательное движение системы с упругими связями; движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений по крайней мере одной координаты.
Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. Источником такого дисбаланса может быть неоднородность материала вращающегося тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения, деформация деталей, а также неправильная установка и эксплуатация оборудования.
Основные параметры вибрации: частота, амплитуда смещения, скорость, ускорение, период колебания.
В производственных условиях почти не встречается вибрации в виде простых гармонических колебаний. При работе машин и оборудования обычно возникает сложное колебательное движение, которое является апериодическим, имеющим импульсный или толчкообразный характер.
Классификация вибраций, воздействующих на человека.
Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характера контакта с источниками вибрации) условно подразделяют на:
- общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
- локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.
Примечание. Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится к локальной вибрации.
В производственных условиях нередко имеет место сочетание действий местной и общей вибрации.
По источнику возникновения вибраций различают:
- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;
- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;
- общую вибрацию 1 категории – транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности и дорогам (в том числе при их строительстве).
Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:
а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;
б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;
в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда.
По частотному составу вибрации выделяют:
- низкочастотные вибрации (1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц - для локальных вибраций);
- среднечастотные вибрации (8-16 Гц - для общих вибраций, 31,5-63 Гц - для локальных вибраций);
- высокочастотные вибрации (31,5-63 Гц - для общих вибраций, 125-1000 Гц - для локальных вибраций).
По временным характеристикам вибрации выделяют:
- постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;
- непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:
а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией 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.
Воздействие вибрации на организм человека.
Тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение «стоя») составляют 4-6 Гц, головы относительно плеч (положение «сидя») – 25-30 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц.
Местная вибрация малой интенсивности может благоприятно воздействовать на организм человека, улучшать функциональное состояние ЦНС, ускорять заживление ран и т.п., но при увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии – вибрационной болезни.
Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц, определяемая как качка, хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата. При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Систематическое воздействие общих вибраций с высоким уровнем виброскорости приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности, расстройство зрения, онемение и отечность пальцев рук, заболевание суставов, снижение чувствительности.
Предельно допустимый уровень (ПДУ) вибрации - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Основными нормативными правовыми актами, регламентирующими параметры производственных вибраций, являются:
Санитарные нормы и правила при работе с машинами и оборудованием, создающими локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих № 3041-84 и Санитарные нормы вибрации рабочих мест № 3044-84.
В настоящее время около 40 государственных стандартов регламентируют технические требования к вибрационным машинам и оборудованию, системам виброзащиты, методам измерения и оценки параметров вибрации и другие условия.
К работе с вибрирующими машинами и оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию, сдавшие технический минимум по правилам безопасности и прошедшие медицинский осмотр.
Работа с вибрирующим оборудованием, как правило, должна проводиться в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 160С при влажности 40-60%. Если создание подобных условий невозможно (работа на открытом воздухе, подземные работы и т.д.), то для периодического обогрева должны быть предусмотрены специальные отапливаемые помещения с температурой воздуха не менее 220С.
Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственно его контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций.
Снижение неблагоприятного действия вибрации ручных механизированных инструментов на оператора достигается путем технических решений:
- уменьшением интенсивности вибрации непосредственно в источнике (за счет конструктивных усовершенствований);
- средствами внешней виброзащиты, которые представляют собой упругодемпфирующие материалы и устройства, размещенные между источником вибрации и руками человека-оператора.
В комплексе мероприятий важная роль отводится разработке и внедрению научно обоснованных режимов труда и отдыха. Например, суммарное время контакта с вибрацией не должно превышать 2/3 продолжительности рабочей смены; рекомендуется устанавливать 2 регламентируемых перерыва для активного отдыха, проведения физиопрофилактических процедур, производственной гимнастики по специальному комплексу.
В целях профилактики неблагоприятного воздействия локальной и общей вибрации работающие должны использовать средства индивидуальной защиты: рукавицы или перчатки (ГОСТ 12.4.002-74. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие требования ); спецобувь (ГОСТ 12.4.024-76. Обувь специальная виброзащитная ).
На предприятиях с участием санэпиднадзора медицинских учреждений, служб охраны труда должен быть разработан конкретный комплекс медико-биологических профилактических мероприятий с учетом характера воздействующей вибрации и сопутствующих факторов производственной среды.
В промышленности в связи новыми технологиями изготовления деталей, ростом мощности оборудования и его быстроходности широкое применение получили машины и оборудование, создающие вибрации, неблагоприятно воздействующие на человека. Вибрация может быть вызвана множеством причин: неуравновешенными силовыми воздействиями, неоднородностью материала вращающегося тела, несовпадением осей вращения с осью массы тела.
Основными параметрами вибраций, происходящих по синусоидальному закону, является амплитуда виброперемещений. Различают общую и локальные вибрации. Общая вибрация вызывает сотрясение всего организма, местная вовлекает в колебательное движение отдельные части тела. В ряде случаев рабочий может подвергаться и общей и локальной вибрации одновременно.
Существует несколько способов борьбы с вибрацией:
отстройка от режимов резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющихся систем;
снижение вибрации в источнике – исключением резонансных режимов работы оборудования;
виброгашение;
виброизоляция – дорогостоящий метод;
вибродемпфирование;
индивидуальные средства защиты (спец. рукавицы, обувь и др.).
Расчет виброизоляции на рабочем месте
В цехе – общая вибрация 3-й категории типа а, т.е. при работе на металлорежущих станках.
Среднегеометрическая частота активной полосы – 50 ГЦ.
Фактический уровень виброскорости составляет 103 дБ на частоте , при нормальном уровне виброскорости дБ.
Т. к. , то необходима виброзащита данного рабочего места.
Требуемая масса виброизолируемого объекта Мтр, кг рассчитывается по формуле:
, кг.
где Мдин - масса движущихся частей виброизолирующей машины, кг;
Адоп - допустимое значение амплитуды смещения основания виброизолируемого объекта, м;
- эксцентриситет движущихся частей, величина которого зависят от вида движения, в нашем случае = 0, 2 м;
В нашем случае Мст = 60000 кг > Мтр = 6723 кг, это значит, что в данном случае не требуется увеличение массы станка.
Частота возмущающих колебаний виброизолированной системы в Герцах находится по формуле:
где п - частота вращения исполнительного органа машины в единицу времени при рабочем режиме, об мин.;
,Гц
Допустимая собственная частота колебаний виброизолированной системы f0 , Гц рассчитывается как:
, Гц
Необходимая общая жесткость всех амортизаторов виброизолирующей системы Ктр, м, находится по формуле:
, м
Обеспечиваемая эффективность виброизоляции , находится как
,
Требования к виброзащите будут выполняться, если выполняется следующее условие:
Т. к. , то требования к виброзащите выполняются.
Расчет резиновых виброизоляторов.
Площадь поперечного сечения всех резиновых виброизоляторов рассчитывается по формуле:
, м2
g = 9,8 - ускорение свободного падения.
- допустимые значения статического натяжения для резины, м.
Рабочая высота резиновых изоляторов Нр, м определяется по формуле:
, м
где Един - динамический модуль упругости резины, м
Полная высота резиновых изоляторов Нп, м
, м
где Ф - характерный размер поперечного сечения изоляторов, м
Характерный размер поперечного сечения изоляторов Ф, м определяется исходя из обеспечения условий устойчивости виброизолированной системы:
Нр Ф8Нр
0,0130,10,102
Площадь поперечного сечения каждого резинового изолятора F1, м2 определяется, исходя из выбранных раннее формул и размеров:
для квадратных F1= Ф= 0,1= 0,01
Количество резиновых изоляторов N, шт:
, шт.
По данному расчету видно, что условие обеспечивается. Выбранный изолятор марка резины Н-068 и его количество полностью удовлетворяет нашим требованиям.
Комментариев нет:
Отправить комментарий