Главная | Обратная связь

Средства защиты от вибрации и механических ударов

Источниками вибрации на производстве служат чаще всего машины, создающие периодические динамические нагрузки а также - машины, генерирующие импульсные нагрузки.

При этом машины и механизмы первого типа делят на две группы:

а) с конструктивно-неуравновешенными элементами (типа кривошипно-шатунных механизмов, поршневых компрессоров);

б) с нормально-уравновешенными движущимися частями (центрифуги, грохоты, вентиляторы).

Отдельная группа - машины, в которых неуравновешенную нагрузку создаёт перемещающийся обрабатываемый материал.

Вибрацию можно подавлять, как обычно, двояко:

ü либо - в источнике её возникновения,

ü либо - на путях распространения через опорные связи машин и механизмов.

Первый способ предполагает замену или выбор наименее виброопасных машин (технологий): например, замена виброуплотнения бетонной смеси на безвибрационную технологию, при которой формирование осуществляется под давлением или прессованием.

Методы и средства коллективной защиты от вибрации на путях её распространения:

а) при контакте оператора с вибрирующим объектом:

1) средства антифазной синхронизации;

2) вибродемпфирование (вибропоглощение);

3) виброизоляция (источника вибрации и/или рабочих мест);

4) виброгашение (фундаменты и основания).

б) в отсутствие контакта с вибрирующим объектом:

1) дистанционное управление;

2) автоматический контроль и сигнализация;

3) ограждения.

Из всех перечисленных методов чаще всего применяется виброизоляция в сочетании с виброгасящими основаниями.

Виброизоляция.Принцип виброизоляции - уменьшение передачи динамической силы от источника к основанию, а также от основания - к рабочему месту оператора посредством размещения между машиной и основанием упругих элементов (изоляторов = амортизаторов). При этом колебания самой машины не уменьшаются, но резко сокращается их передача на основание.

Виброизоляция может быть активной или пассивной. Активная - при наличии дополнительного источника сил. Показателем эффективности пассивной виброизоляции служит коэффициент передачи, показывающий, какая доля возбуждающей силы передается через виброизолятор на основание.

Особенно следует опасаться явления резонанса. Для надёжного исключения резонансных явлений часто вместо стальных пружин применяют резиновые виброизоляторы, обладающие большим внутренним трением.

Наилучшее решение часто даёт применение комбинированных резиностальных виброизоляторов. Ещё одна разновидность виброизоляторов, применяемых в строительных машинах, - пневморезиновые.

Виброгашение.Ещё один способ уменьшить передачу вибрации - установить оборудование на массивные основания. Конструктивно такие виброгасящие основания представляют собой массивные железобетонные плиты, окруженные "акустическим рвом", заполненным легкими упругими материалами. Ясно, что машина - источник вибрации должна быть очень прочно прикрепленной к основанию и колебаться вместе с ним. В силу очень большой массы этой системы амплитуда колебаний будет очень мала.

Динамическое виброгашение. Иногда для подавления вибрации применяется метод динамического виброгашения. Суть его в том, что к источнику вибрации добавляют искусственный источник возбуждающей силы, заставляющий колебаться некий груз с той же частотой, но в противофазе. Особенность метода - он может эффективно применяться лишь при строго фиксированной частоте возбуждающей силы. Применяется, например, для подавления вибрации в современных дорогих автомашинах, при этом активные воздействия управляются бортовым компьютером. Однако, как показывает многолетняя практика, данный метод хорошо подавляет также колебания высотных дымовых труб от ветровых нагрузок. Для этого внутри трубы на тросах разной длины подвешиваются грузы.

Вибропоглощение.Для уменьшения передачи вибрации и шумов по трубам (например, от насосов) рекомендуется применять в трубопроводах гибкие вставки из гофрированной резины, а в местах прохода через стены и перекрытия - использовать подвесы и резиновые прокладки. Эти меры позволяют значительно улучшить виброакустическую обстановку в соседних помещениях.

Вибропоглощение применяется также для уменьшения вибрации кожухов, экранов, ограждений, выполненных из стального листа. С этой целью на вибрирующую поверхность наносят слой упруговязких материалов с большим внутренним трением. Эти материалы переводят энергию вибрационных колебаний в тепловую. Особенность метода - он неэффективен для поглощения продольных волн с большой длиной волны.

В этом случае применяют виброразрывы, которые следует заполнять материалом с волновым сопротивлением, отличным от сопротивления материала защищаемых деталей; либо оставлять воздушные прослойки.

Условно вибропоглощающие материалы делят на жёесткие и мягкие. Жёсткие эффективны для низких и средних частот , мягкие (пластмассы - пенопласт, винипор) - для высоких частот.

Эти материалы просто наклеивают изнутри к тонким вибрирующим плоскостям. Ещё более эффективны специальные вибропоглощающие слоистые материалы типа "випонита", "полиакрила".

Вибропоглощающие материалы широко применяются также и в СИЗ – специальных рукавицах, стельках защитной обуви.

Шум

Бурный процесс техники в ХХ столетии привёл к ситуации, когда повседневная жизнь человечества оказалась неразрывно связанной с многочисленными механизмами, устройствами, транспортными средствами, создающими интенсивный шум. Наряду со звуковыми волнами диапазона слышимости (шум) на человека воздействуют также колебания той же физической природы, но более низкой частоты (инфразвук), либо, наоборот, высокой частоты (ультразвук). Вся совокупность этих колебаний в зоне пребывания человека и создаёт акустическую обстановку.

Рассмотрим раздельно все три поддиапазона акустических колебаний, начнём с шума.

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шумом является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды.

Во время прохождения звуковых волн в воздухе образуются области повышенного и пониженного давления (звуковое давление).

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущённой среде. При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии.

Интенсивностью звука называется средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесённый к единице площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны.

Ультразвук (УЗ) представляет собой механические колебания упругой среды, имеющие одинаковую со звуком физическую природу, но отличающиеся более высокой частотой, которая превышает верхнюю границу слышимости для человека. В современных технологиях широко применяется ультразвук.

Инфразвук (ИЗ) представляет собой механические колебания упругой среды, имеющие одинаковую с шумом физическую природу, но распространяющиеся с частотами менее 20 Гц.

Для оценки шума в настоящее время используют достаточно большое число шкал и единиц измерений, часть которых применяется независимо от источника, порождающего шум, а часть разработана специально для оценки определённой разновидности шума (авиационного) и позволяет более детально учесть характер воздействия данного шума на человека.

Практически все единицы измерений шума основаны на логарифмической шкале. Это обусловлено тем, что человек способен воспринимать звук, интенсивность которого может изменяться в широких пределах: от 10^-12 до 10 Вт/м², поэтому использование линейной шкалы оказывается неудобным. Кроме того, существует закон Вебера-Фехнера, согласно которого восприятие звука человеком происходит по логарифмической зависимости.

Наиболее распространёнными логарифмическими шкалами измерения громкости звука являются шкалы, в которых громкость оценивается уровнем интенсивности звука или уровнем звукового давления, измеряемыми в децибелах (дБ). Уровень интенсивности определяется соотношением:

,

где I - интенсивность звука, Вт;

I₀ = 10^-12 Вт – интенсивность (пороговая), соответствующая среднестатистическому порогу слухового восприятия человека.

По своему спектральному составу шум подразделяют на широкополосный (более одной октавы), и узкополосный (в противном случае). По зависимости от времени выделяют постоянные и непостоянные шумы, особый случай – импульсные шумы.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.