Ответы на экзаменационные вопросы по БЖД (МИРЭА) (1023511), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

39. Охарактеризуйте принципы защиты от вибраций: виброгашение, вибропоглощение и виброизоляцию.

Методы борьбы с вибрацией базируются на анализе уравнений, описывающих колебания машин и агрегатов в производственых условиях. Эти уравнения сложны, т.к. любой вид технологического оборудования (так же как и его отдельные конструктивные элементы) является системой со многими степенями подвижности и обладает рядом резонансных частот.

Для простоты анализа будем считать, что на систему воздействует переменная возмущающая сила, изменяющаяся по синусоидальному закону. Тогда уравнение колебаний этой системы будет иметь вид:

(8.1)

где m – масса системы; q – коэффициент жесткости системы; Х – текущее значение вибросмещения; - текущее значение виброскорости; - текущее значение виброускорения; - амплитуда вынуждающей силы; - угловая частота вынуждающей силы.

Общее решение этого уравнения содержит два слагаемых: первый член соответствует свободным колебаниям системы, которые в данном случае являются затухающим из-за наличия в системе трения; второй – соответствует вынужденным колебаниям. Главная роль – вынужденные колебания.

Выражая вибросмещение в комплексном виде и подставив соответствующие значения и в формулу (1) найдем выражения для соотношения между амплитудами виброскорости и вынуждающей силы:

(8.2)

Знаменатель выражения (2) характеризует сопротивление, которое оказывает система вынуждающей переменной силе, и называется полным механическим импедансом колебательной системы. Величина составляет активную, а величина - реактивную часть этого сопротивления. Последняя состоит из двух сопротивлений – упругого и инерционного - .

Реактивное сопротивление равно нулю при резонансе, которому соответствует частота При этом система оказывает сопротивление вынуждающей силе только за счет активных потерь в системе. Амплитуда колебаний на таком режиме резко увеличивается.

Таким образом, из анализа решения уравнения (2) вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы следует, что основными методами борьбы с вибрациями машин и оборудования являются:

1) снижение вибраций воздействием на источник возбуждения (посредством снижения вынуждающих сил);

(При конструировании машин и проектировании технологических процессов предпочтение должно отдаваться таким кинематическим и технологическим схемам, при которых динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями были бы исключены или предельно снижены.

К значительному снижению вибрации приводит замена ковки, штамповки – прессованием; ударной правки – вальцовкой; пневматической клепки и чеканки – гидравлической клепкой и сваркой.

Для снижения уровня вибраций редукторов целесообразно применять шестерни со специальными видами зацепления – шевронным глобоидным – вместо обычных шестерен с прямым зубом.

Большое значение имеет выбор рабочих режимов. Например, при увеличении частоты вращения турбины резко возрастает уровень виброскорости на опорах ее подшипникового узла.

Причиной низкочастотных вибраций насосов, компрессоров, двигателей является неуравновешенность вращающихся элементов. Действие неуравновешенных динамических сил усугубляется плохим креплением деталей, их износом в процессе эксплуатации. Устранение неуравновешенности вращающихся масс достигается балансировкой.)

2) отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы;

Для ослабления вибраций существенное значение имеет наложение резонансных режимов работы, т.е. отстройка собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынуждающей силы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют двумя путями: либо изменением характеристик системы (массы или частоты), либо установлением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынуждающей силы). Второй метод осуществляют на стадии проектирования, т.к. в условиях эксплуатации режимы работы определяются условиями технологического процесса.

3) вибродемпфирование – увеличение механического импеданса колеблющихся конструктивных элементов путем увеличения диссипативных сил при колебаниях с частотами, близкими к резонансным;

Установка на защищаемый объект защитного устройства – упругодемпфирующего элемента, состоящего из элемента упругости и элемента демпфирования, соединенных параллельно. В этом случае, при действии внешняя вынуждающая сила действует и на защищаемый объект, и на упругий элемент защитного устройства, а реакция последнего полностью или частично гасится демпфирующим элементом защитного устройства.

4)динамическое виброгашение – присоединение к защищаемому объекту систем, реакции которых уменьшают размах вибраций объекта в точках присоединения систем;

Чаще всего динамическое виброгашение осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Массу фундамента выбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1 – 0,2 мм, а для особоответственных сооружений – 0,005 мм. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту.

В машиностроении наибольшее распространение получили динамические виброгасители, уменьшающие уровень вибрации за счет воздействия на объект защиты реакций виброгасителя. Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в каждый момент времени в нем возбуждаются колебания находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата.

5) вибропоглощение – снижение вибрации путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих виброэнергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту;

Это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной системы в тепловую энергию.

Увеличение тепловых потерь в системе может производиться двумя путями:

1) использованием в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением;

2) нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение.

Значение параметра - коэффициента потерь, характеризующего диссипативные силы в колебательной системе – для основных конструкционных материалов (чугунов и сталей) составляет 0,001 – 0,01.

Значительно большее внутреннее трение имеют сплавы на основе систем никеля: медь – никель, титан – никель, кобальт – никель. этих сплавов составляет 0,02 – 0,1.

С точки зрения вибраций наиболее предпочтительным является использование в качестве конструкционных материалов пластмасс, дерева, резины.

Когда применение полимерных материалов в качестве конструкционных не представляется возможным, для снижения вибраций используют вибропоглощающие покрытия. Действие покрытий основано на ослаблении вибраций путем перевода колебательной энергии в тепловую при деформации покрытий.

В зависимости от значения динамического модуля упругости (Е) покрытия подразделяются на жесткие (Е=108 – 109 Па) и мягкие (Е£107 Па). Действие покрытий первой группы проявляется на низких и средних частотах, второй – на высоких.

Покрытия из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола) и слоя фольги увеличивает жесткость покрытия. составляет 0,15 – 0,4.

Мягкие покрытия – мягкие пластмассы, материалы типа резины (пеноэласт, технический винипор), пенопласт, поливинилхлоридные пластики. этих покрытий – 0,05 – 0,5.

Если не представляется возможным обеспечить качественное соединение покрытий с обрабатываемой поверхностью, если последняя имеет сложную конфигурацию, то используют мастичные покрытия. Наибольшее распространение получили мастики типа «Антивибрит» на основе эпоксидных смол. мастик составляет 0,3 – 0,45. Испоьзуют мастики в машиностроении для снижения вибрации и шума вентиляционных систем, компрессоров, насосов, трубопроводов.

Хорошо поглощают колебания смазочные материалы.

6) виброизоляция – установка между источником вибрации и объектом защиты упругодемпфирующего устройства – виброизолятора – с малым коэффициентом передачи.

Этот способ защиты заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещенных между ними. Примером виброизоляции является установка гибких вставок в коммуникациях воздуховодов, применение упругих прокладок в узлах крепления воздуховодов, разделение гибкой связью перекрытий несущих конструкций.

Интенсивное шумовое воздей­ствие на организм человека небла­гоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистойсистеме и появлению шумовой патологии, сре­ди многообразных проявлений ко­торой ведущим клиническим при­знаком является медленно прогрес­сирующее снижение слуха по типу кохлеарногоневрита.

В производственных условиях ис­точниками шума являются работаю­щие станки и механизмы, ручные механизированные инструменты, электрические машины, компрессо­ры, кузнечно-прессовое, подъемно-транспортное, вспомогательное обо­рудование (вентиляционные уста­новки, кондиционеры) и т.д.

Допустимые шумовые характе­ристики рабочих мест регламен­тируются ГОСТ 12.1.003-83 "Шум, общие требования безопаснос­ти" (изменение I.III.89) и Сани­тарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах (СН 3223-85) с изменениями и до­полнениями от 29.03.1988 года №122-6/245-1.

По характеру спектра шумы под­разделяются на широкополосные и тональные.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоян­ные и непостоянные. В свою оче­редь непостоянные шумы подраз­деляются на колеблющиеся во вре­мени, прерывистые и импульсные.

В качестве характеристик посто­янного шума на рабочих местах, а также для определения эффектив­ности мероприятий по ограничению его неблагоприятного влияния, при­нимаются уровни звукового давле­ния в децибелах (дБ) в октавных полосах со среднегеометрически­ми частотами 31,5; 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

В качестве общей характеристи­ки шума на рабочих местах приме­няется оценка уровня звука в дБ(А), представляющая собой среднюю величину частотных характеристик звукового давления.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный параметр - эквива­лентный уровень звука в дБ(А).

Нормирование шума призвано предотвратить нарушение слуха и снижение работоспособности и производительности труда работающих.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)