Вибродемпфирование
Снижение виброактивности источника вибрации.
Методы и средства виброзащиты.
Виброзащита осуществляется следующими основными методами:
— снижением виброактивности источника вибрации;
— применением вибродемпфирующих покрытий;
— виброизоляцией, когда между машиной и защизаемым объектом размещается дополнительное устройство, так называемый виброизолятор;
— динамическим изменением вибрации, при котором к защизаемому объекту присоединяется механическая система, изменяющая характер колебагий;
— активным гашением вибрации, когда для виброзащиты используется дополнительный источник вибрации, который генерирует колебания той же амплитуды, но противоположной фазы;
— применением индивидуальных средств защиты.
Причиной вибрации являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия.
Источниками вибрации являются:
— физико- химические процессы, происходящие в источнике, например двигателе внутреннего сгорания;
— возвратно-поступательные движущие системы – перфораторы, виброформовочные машины и т.д.
— неуравновешенные вращающиеся массы – дрели, шлифовальные машины, технологическое оборудование;
— ударное взаимодействие сопрягаемых деталей( в зубчатых передачах, подшипниковых узлах);
— оборудование и инструмент, использующие ударное воздействие.
Общим подходом к решению задачи снижения виброактивности источника вибрации является уменьшение энергии возмущающих сил за счет уменьшения частоты вращения или размеров вращающихся масс и соответственно линейных скоростей. Кобщим подходам можно отнести и перераспределение энергии во времени, сделав, например, более плавным процесс сгорания топлива в энергетической установке.
Эффективными средствами снижения виброактивности источника являются:
— замена металлических деталей на пластмассовые, обладающие большим внутренним трением;
— сокращение допусков для уменьшения зазоров в соединениях;
— балансировка вращающихся частей машин;
— обеспечение высокой точности изготовления деталей.
Вибродемпфирование (вибропоглощение) – это целенаправленное увеличение потерь колебательной энергии механических систем. Оно заключается в преобразовании колебательной энергии в тепловую благодаря потерям колебательной энергии, имеющим место в обычных конструктивных материалах, или в специально создаваемых вибропоглощающих материалах и конструкциях.
Основной эффект вибропоглощения заключается в повышении коэффициента потерь исходной конструкции при нанесении вибродемпфирующего покрытия. Вибропоглощающие покрытия наносят на готовые машины, механизмы, транспортные средства. Наряду с этим отдельные элементы или механические устройства могут быть целиком изготовлены из вибродемпфирующих материалов.
Механизмы демпфирования колебаний в других средах разнообразны. Это вязкое (жидкостное) течение, механический гистерезис, пластическое течение, вызываемое текучестью материалов, релаксация. В любой конструкции наблюдаются указанные типы потерь, хотя доминирует обычно один из низ.
Для количественной оценки вибродемпфирования обычно используют коэффициент потерь ή, определяемый отношением поглощенной энергии за один период колебаний Wпогл к максимальной потенциальной энергии в системе Wпот:
, а текже его обратную величину – добротность Q=1/ ή.
Для таких материалов как сталь, дюраль коэффициент потерь имеет порядок 10 -4 . Для реальных конструкций, выполненных из этих материалов, коэффициент потерь резко возрастает и составляет 10 -2 …10 -3 , что объясняется дополнительными потерями в узлах соединений элементов конструкций.
Используется несколько видов демпфирования конструкций:
— изготовление деталей из материалов, обладающих большим коэффициентом потерь: чугун, сплавы меди и марганца, пластмассы;
— нанесение на детали конструкции вибродемпфирующих покрытий;
— использование вибродемпфирующих засыпок из сухого песка, чугунной дроби, а также жидкостных прослоек.
Вибродемпфирующие покрытия делятся на следующие типы:
а) жесткие Вибропоглощающие покрытия, состоящие из одной или нескольких однородных пластин, приклеиваемых к основной металлической пластине; они также выполняются из мастик, наносимых методом шпателирования или распыления и затем затвердевающих;
б) армированные покрытия, состоящие из одной или нескольких вибропоглощающих прослоек, расположенных между жесткими, чаще всего металлическими листами, играющими роль армирующих слоев;
в) мягкие покрытия в виде достаточно толстых слоев из мягких материалов, например резиновых, наклеиваемых на основные конструкции;
г) комбинированные покрытия в виде вибродемпфированных слоеных материалов, состоящих из двух металлических листов, между которыми имеется вибропоглощающая прослойка.
Основы электробезопасности – 3 ч.,
Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих людей от опасного воздействия электрического тока.
Причины электротравматизма на производстве:
– недостаточная высота подвеса оголённых проводов ЛЭП и светильников;
– нарушение целостности изоляции электропроводки и электрооборудования;
– случайные прикосновения или приближения на опасное расстояние к неограждённым токоведущим частям, находящимся под напряжением;
– несогласованность действий членов бригады при проведении работ на электрооборудовании; случайные включения электрооборудования в процессе его осмотра или ремонта (ошибочные исключения);
– недостаточный инструктаж работающих по вопросам электробезопасности;
– неиспользование средств индивидуальной защиты в случаях их обязательного применения;
– привлечение к эксплуатации электрооборудования рабочих, не прошедших подготовки и не имеющих права обслуживания электроустановок;
– грубые нарушения требований ПУЭ, инструкций и ПТБ электроустановок потребителей;
– недостаточный технический надзор за эксплуатацией электрооборудования;
Источник
МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ
Все используемые методы и средства снижения вибрации на производстве можно разделить на методы уменьшения вибраций в источнике, методы организации условий труда, направленных на снижение вредного воздействия вибраций на работающих, средства индивидуальной защиты и лечебно-профилактические мероприятия.
Классификация технических методов и средств защиты от вибраций представлена на рис. 10.10.
Методы и средства коллективной защиты от вибраций разделяют на две большие группы. Первая группа — защита работающего от непосредственного контакта с вибрирующим объектом, что включает средства антифазной синхронизации, вибродемпфирование (вибропоглощение) и встраивание дополнительных устройств в конструкцию машин и строительных сооружений: виброизоляция и динамическое виброгашение.
Под средством антифазной синхронизации понимается исключение резонансных режимов работы, т. е. отстройки собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынужденной силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют двумя путями: либо изменением характеристик системы (массы или жесткости), либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынужденной силы.
Рис. 10.10 Классификация технических методов и средств защиты от вибраций
Вибродемпфирование (вибропоглощение) — это процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний в другие виды энергии, например, в тепловую энергию, электрическую, электромагнитную. Вибропоглощение (виброгашение) может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглощающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкций соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.
Для вибродемпфирования используются различные материалы: сплавы металлов, композиционные материалы, полимерные металлы, мастики, смазочные материалы. Большим затуханием колебаний обладают (после закатки) сплавы марганца с содержанием 15- 20% меди и магниевые сплавы. Детати у этих сплавов имеют меньшую, чем чугуны и стати (из них делают основные конструкционные материалы в машиностроении), вибропроводимость. Затухание колебаний в металлах резко увеличивается при повышении температуры.
Значительное снижение вибраций происходит при использовании в качестве конструкционных материалов пластмасс, дерева, резины. В тихоходных редукторах применяют шестерни из капрона, текстолита и дельты древесины. В некоторых случаях вызвано использование шестерен из твердой резины. Использование этих материалов приводит к снижению вибраций оснований фундаментов машин, т. е. к снижению вибраций рабочих мест. В качестве конструкционных материалов позволяет снизить уровень вибрации по виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на 8-10 дБ.
Для снижения вибраций используются вибродемпфирующие покрытия из полимерных материалов, которые невозможно использовать в качестве конструкционных материалов. Действие покрытий основано на колебании вибраций путем перевода колебательной энергии в тепловую при деформациях покрытий. Эффективное действие покрытий происходит на резонансных частотах элементов конструкций агрегатов и машин. Особый интерес представляют многослойные покрытия, состоящие из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола, битумизированного войлока) и слоя фольги, увеличивающей жесткость покрытия. Широкое распространение получили фольгоизол, стеклоизол, гидроизол.
В качестве жестких возможно применение металлических покрытий (на основе меди, алюминия, свинца, олова), в качестве мягких вибродемпфирующих покрытий используют легкие пластмассы и материалы типа резины — пеноэпаст, технический винипор, пенопласт и др.
Хорошо гасят колебания смазочные материалы, так как слой смазочного материала устраняет возможность контакта между двумя сочлененными элементами, а следовательно, и появление сил поверхностного трения — причины возбуждения вибраций.
Динамическое виброгашение является одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем. Наибольшее распространение в промышленности получили динамические виброгасители, уменьшающие уровень вибраций защищаемого объекта за счет воздействия на него реакций виброгасителя. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой т и жесткостью собственная частота которой/0 настроена на основную частоту/ колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость 0. В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия
(10.35)
Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостатком динамического виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебания.
Для снижения вибраций используют такие ударные виброгасители, в которых осуществляется переход кинетической энергии относительно движения контактирующих элементов в энергию деформации с распространением колебаний из зоны контакта по взаимодействующим элементам. В результате энергия распределяется по объему соударяющихся элементов виброгасителя, вызывая их колебания и вместе с тем рассеяние энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения. Ударные виброгасители колебаний простейшей конструкции подразделяются по типу на маятниковые, пружинные и плавающие.
Виброизоляция — это метод защиты, позволяющий уменьшить передачу колебаний от источника возбуждения запрещенному объекту при помощи устройств, помещенных между ними. Она осуществляется введением в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибрации от машины — источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции; эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека либо на защищаемый агрегат.
Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи Кп (коэффициентом амортизации КА), т. е. отношение амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же величины источника возбуждения при гармонической вибрации. Чем меньше это соотношение, тем выше виброизоляция.
Если f — частота вынуждающей силы, f0 — собственная частота установки (агрегата), то
(10.36)
Чем ниже собственная частота по сравнению с частотой вынуждающей силы, тем выше эффективность виброизоляции. При f 2f0 режим резонанса не осуществляется, значение Кп равно единице, а при дальнейшем увеличении оно становится меньше единицы, так как система оказывает вынуждающей силе все большее инерциальное сопротивление. Вследствие этого передача вибраций через виброизоляцию уменьшается.
Обычно эффективность виброизоляции определяют в децибелах.
(10.37)
Выражение для собственной частоты в герцах с учетом, что mg/q = хст, можно представить в виде
(10.38)
где хст — статическая осадка системы на виброизоляторах под действием собственной массы. Чем больше статическая осадка, тем ниже собственная частота и тем эффективнее виброизоляция.
Из приведенных формул следует, что эффективность виброзащиты увеличивается с увеличением массы виброизолятора и частотой вибрации. Это на практике может привести как к удорожанию установки (агрегата), так и к его большой подвижности по отдельным степеням свободы. С целью выработки компромисса между экономическими и техническими требованиями к виброизоляции приняли оптимальным соотношение между частотой возбуждения и собственной частотой возбуждения и собственной частотой колебаний системы, равное
Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой в промышленности чаще всего используются виброизолирующие опоры типа упругих прокладок или пружин или их сочетания (комбинированные виброизоляторы).
Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преимуществ. Они могут применяться для изоляции колебаний как низких, так и высоких частот (обеспечивают любую деформацию), дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию массы и температуры, относительно маю габаритны, однако могут пропускать колебания высоких частот.
Для повышения виброзащитных свойств резиновых прокладок (избежание деформации в горизонтальной плоскости) их изготовляют в виде ребристых или дырчатых плит либо разбивают на ряд параллельно устанавливаемых виброизоляторов.
Для уменьшения передачи вибраций на руки работающих с ручным механизированным инструментом, а также для снижения вибраций основания некоторых машин вибрационного действия используют пневматические виброизоляторы.
В целях профилактики неблагоприятного воздействия вибрации работающие должны пользоваться средствами индивидуальной защиты: перчатками, рукавицами, спецобувью согласно ГОСТ 12.4.010-75 «Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие технические требования» и ГОСТ 12.4.024-76 «Обувь специальная виброзащитная».
К лечебно-профилактическим мерам защиты от производственной вибрации относятся внедрение рационального режима труда и отдыха: регламентированные перерывы, ограничение времени контакта с вибрационными машинами и др.; периодические медосмотры.
Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности работников следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминопрофилактику, спецпитание. Для профилактического лечения и отдыха работников, в том числе и занятых в виброопасных профессиях, в организациях должны быть организованы профилактории.
Активная виброизоляция создает препятствие для распространения разрушающих сил вибрации , исходящих от какого -либо оборудования . Различают 2 вида активной виброизоляции : изоляция периодических колебаний и абсорбция (поглощение ) ударов. Степень активной виброизоляции зависит от соотношения частоты колебаний возбудителя колебаний ( например, число оборотов станка) и частоты собственных колебаний виброизолятора.
Удары характеризуются , прежде всего , своей силой и продолжительностью .Ударные импульсы возникают ,например , при работе вырубных штампов и прессов. Для ударов характерно кратковременное , резкое усилие с последующим длительным затуханием остаточных сил. Величина остаточных ударных сил тем меньше , чем ниже собственная частота антивибрационных изоляторов
Пассивная виброизоляция означает изоляцию станков, измерительных приборов или их отдельных частей от разрушающего воздействия извне. В теоретическом рассмотрении не существует различий между активной и пассивной виброизоляцией и поэтому степень пассивной изоляции определяется по аналогии с активной .
В практике для пассивной изоляции применяют виброопоры с низкой собственной частотой Источником колебаний в данном случае являются ,как правило, собственные колебания межэтажных перекрытий (при размещении оборудования на нескольких этажах) или низкочастотные ударные импульсы. Лучшими изолирующими показателями обладают виброопоры типа SLM.
Человека и технику можно защитить от воздействия вибраций по той же схеме, поместив их на виброизолирующее устройство, которое ослабляет передачу вибрации от основания к защищаемым объектам. При определении эффективности такой виброзащиты пригодны приведенные выше формулы. Для ослабления передачи вибраций по элементам конструкции практикуется установка виброзадерживающих масс с импедансом, значительно превышающим импеданс основной конструкции (рис.).
Источник
