Краткие теоретические сведения
Вибрация относится к вредным факторам, обладающим высокой биологической активностью. Воздействие вибрации на человека может приводить с одной стороны к снижению производительности труда и качества работы, ас другой стороны к возникновению заболеваний (среди профессиональных заболеваний вибрационная патология стоит на втором месте после пылевой).
Выделяют следующие способы снижения виброскорости (виброзащиты).
Снижение виброактивности источника вибрации, как правило, является очень специфическим делом, зависящим от особенностей его работы. Общим подходом к решению этой задачи является уменьшение энергии возмущающих сил за счет уменьшения частоты вращения или размеров вращающихся масс и, соответственно, линейных скоростей. Эффективным средством снижения виброактивности источника, является замена металлических деталей на пластмассовые, обладающие большим внутренним трением. Для снижения вибрации машин, совершающих возвратно-поступательное движение, большое значение имеет сокращение допусков для уменьшения зазоров в соединениях.
Вибродемпфирование – метод виброзащиты, при котором снижение вибрации происходит за счет рассеяния энергии механических колебаний в результате необратимого преобразования ее в тепловую при возникающих в материале конструкции деформациях.
Используется несколько методов демпфирования конструкций:
|
|
|
- изготовление деталей из материалов, обладающих большим коэффициентом потерь: чугун, сплавы меди и марганца, некоторые виды пластмасс;
- нанесение на конструкцию вибродемпфирующих покрытий (ВДП);
- использование вибродемпфирующих засыпок из сухого песка, чугунной дроби, а также жидкостных прослоек.
Виброизоляция – метод виброзащиты, заключающийся в ослаблении связи между источником и объектом, путем размещения между ними виброизолирующего устройства (виброизолятора). Наиболее распространенным материалом, используемым для виброизоляторов, является резина. Широко используют резинометаллические сварные виброизоляторы, у которых упругий резиновый элемент при вулканизирован к металлическим деталям. В практике виброзащиты нашли также применение и цельнометаллические виброизоляторы, в которых используется стальная пружина в сочетании с опорно-демфирующим элементом из металлорезины.
Динамическое виброгашение – это метод виброзащиты, заключающийся в присоединении к объекту виброзащиты дополнительных устройств с целью изменения характера его колебаний. Если рассмотреть различные виды колебаний: продольных, крутильных, изгибных и т. д., то к любому из них применимо динамическое гашение.
|
|
|
Вибрационная защита с помощью пассивных систем оказывается малоэффективной при возбуждении в области низких частот, а также при действии вибрации с широким спектром. В этих случаях все большее применение находят управляемые системы виброзащиты, получившие название активных. Активное виброгашение сводится
к компенсации дополнительным источником энергии сил, вызывающих вибрацию защищаемого объекта.
Методы и средства защиты от шума подразделяются на коллективные и индивидуальные. Предпочтение следует отдавать первым из них. К методам и средствам коллективной защиты от шума относятся снижение шума в источнике, звукоизоляция, звукопоглощение
и глушители шума.
Снижение шума в источнике – проводится двумя путями: уменьшение энергии возмущающих воздействий в источнике и ослаблением его звукоизлучающей способности. В первом случае речь идет об изменении рабочих характеристик машины, уменьшении частоты вращения и скорости перемещения подвижных узлов, уменьшении
зазоров, повышении точности изготовления деталей и т. д. Во втором случае подразумевается использование специальных звукопоглощающих покрытий или глушителей, ослабляющих излучение источников шума.
|
|
|
Звукоизоляция и звукопоглощение в основном реализуют для защиты от воздушного шума в помещениях. Типичные способы
защиты включают применение звукопоглощающих ограждений,
экранов, облицовок и перегородок.
Для достижения высокой эффективности звукоизолирующие экраны должны располагаться как можно ближе к источнику шума. На практике это условие часто не выполняется. В лучшем случае
экраны обеспечивают снижение шума на 20 дБ, обычное снижение составляет 10–15 дБ. При использовании экранов в помещениях,
где звук многократно отражается от всех внутренних поверхностей, достичь высокой эффективности экрана нельзя. Эффективнее их использовать в открытом пространстве. Для повышения эффективности их облицовывают звукопоглощающим материалом.
Поскольку интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука, то в случае невозможности уменьшения прямого звука, уменьшают энергию отраженных волн. Этого можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения помещения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок. А также установки в помещениях штучных звукопоглотителей. Это мероприятие называется акустической обработкой помещения. В настоящее время для акустической обработки применяют такие материалы, как ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральная вата, древесноволокнистые и минеральные плиты.
|
|
|
Методические указания
Допустимый уровень звукового давления на постоянных рабочих местах на среднегеометрических частотах октавных полос представлен в табл. 11.
Таблица 11
Допустимые уровни звукового давления
на среднегеометрических частотах
| Параметры | Октавные полосы | ||||||||
| f (Гц) | 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1 000 | 2 000 | 4 000 | 8 000 |
| Lдоп (дБ) | 107 | 95 | 87 | 82 | 78 | 75 | 73 | 71 | 69 |
При одновременной работе агрегатов равной интенсивности общий уровень звукового давления в помещении
дБ, (21)
где n – число агрегатов; L – уровень силы звука одного источника, дБ.
При совместном действии нескольких источников с разными уровнями силы звука для определения общего уровня необходимости суммировать их попарно-последовательно, и для каждой пары расчет вести по формуле
дБ, (22)
где Lбольш – наибольший из суммируемых уровней силы звука, дБ;
DL – поправка, определяемая по табл. 12, дБ.
Таблица 12
Поправки по шуму, при одновременном использовании источников
с различными уровнями звукового давления
| Разность двух складываемых уровней, дБ | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 15 | 20 |
| Добавка к более высокому уровню, необходимая для получения суммарного уровня, дБ | 3 | 2,5 | 2 | 1,8 | 1,5 | 1,2 | 1 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,2 | 0 |
Требуемый уровень снижения шума до нормативного составит
дБ. (23)
Для локализации наиболее шумных машин и механизмов исполь-зуют звукоизолирующие кожухи. Акустическая эффективность кожуха (дБ) определяется по формуле
DLк = SRк + 10 lgaобл, дБ, (24)
где Rк – звукоизоляция стенок кожуха; aобл – коэффициент звукопоглощения материала кожуха, для двухслойного кожуха:
(25)
где a1 и a2 – коэффициенты звукопоглощения каждого слоя.
Если стенки кожуха не имеют звукопоглощающей облицовки, то эффективность кожуха определяют по формуле
(26)
где Sк – площадь поверхности кожуха, м2; Sист – площадь поверхности машины, создающей шум, м2.
Звукоизоляцию Rк, дБ, ограждения однослойного или из нескольких, жестко связанных между собой слоев можно рассчитать по полуэмпирической формуле
Rк = 20 lg(m × f) – 47,5, дБ или
Rк = 20 lg(r× d × f) – 47,5, дБ, (27)
где m – поверхностная масса ограждения, кг/м2; f – частота колеба-
ний, Гц; r – плотность материала, кг/м3; d – толщина стенки материала, м.
Снижение шума можно достичь путем установки виброизоляторов. Расчет резиновых виброизоляторов состоит в определении
их размеров и определении эффективности виброизоляции.
Площадь резиновых виброизоляторов рассчитывается по формуле
, см2, (28)
где Р – общая масса установки, кг; s – допустимая удельная нагрузка для резины, кг/см2.
Площадь одного резинового виброизолятора будет равна
, (29)
где n – число резиновых виброизоляторов.
Высоту виброизоляторов определяют из уравнения
см, (30)
где Е – динамический модуль упругости, кг/см2; K – необходимая суммарная жесткость виброизоляторов, определяемая по формуле
, кг/см, (31)
где fс – необходимая частота собственных вертикальных колебаний, Гц; g = 9,81 м/с2.
, Гц, (32)
где f – основная расчетная частота вынуждающей силы, определяемая по формуле
f = n / 60, Гц, (33)
где n – частота вращения вала электродвигателя, об/мин; a – коэф-
фициент виброизоляции, рекомендуют принимать при динамической балансировке a ³ 3.
Для устойчивой работы виброизоляторов, при их выборе необходимо выполнить следующие условия:
1) для агрегатов с расчетной частотой вращения от 350
до 500 об/мин fmax £ 0,43 f ;
2) с частотой 500 < n £ 1 000 об/мин fmax = 0,4 f ;
3) для быстроходных агрегатов с частотой свыше 1 000 об/мин 0,2 £ fmax £ 0,33 f.
Эффективность виброизоляции (снижение ее уровня) на резиновых опорах рассчитывается по формуле
, дБ. (34)
Сопоставляя полученный результат с требуемым уровнем снижения вибрации DL ³ DLтр, делаем вывод о возможности использования виброизоляции с помощью резиновых виброизоляторов.
Условия задач
Задача 11. Используя данные табл. 13, определить требуемый уровень снижения шума в цехе DLтр (дБ), в котором находится 4 агрегата, создающие шум со следующими уровнями: L1; L2; L3; L4.
Lдоп = 80 дБ. Вычисления произвести в соответствии с предложенным
вариантом задания.
Таблица 13
Данные для решения задачи 11
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| L1, дБ | 89 | 86 | 85 | 90 | 86 | 88 | 85 | 86 | 91 | 85 |
| L2, дБ | 88 | 84 | 84 | 94 | 90 | 91 | 88 | 87 | 89 | 86 |
| L3, дБ | 90 | 82 | 90 | 91 | 87 | 90 | 90 | 88 | 92 | 85 |
| L4, дБ | 95 | 88 | 92 | 84 | 93 | 94 | 83 | 92 | 92 | 84 |
Окончание табл. 13
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| L1, дБ | 85 | 88 | 88 | 85 | 92 | 92 | 92 | 84 | 84 | 91 |
| L2, дБ | 87 | 90 | 82 | 86 | 95 | 90 | 88 | 85 | 87 | 90 |
| L3, дБ | 89 | 89 | 84 | 90 | 93 | 88 | 90 | 86 | 90 | 91 |
| L4, дБ | 92 | 95 | 86 | 92 | 84 | 90 | 94 | 85 | 92 | 92 |
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| L1, дБ | 85 | 84 | 90 | 88 | 89 | 90 | 92 | 91 | 83 | 83 |
| L2, дБ | 85 | 87 | 87 | 84 | 86 | 95 | 91 | 90 | 86 | 86 |
| L3, дБ | 86 | 90 | 89 | 83 | 88 | 94 | 87 | 89 | 85 | 91 |
| L4, дБ | 80 | 92 | 95 | 85 | 92 | 86 | 89 | 94 | 84 | 92 |
Задача 12. Используя данные табл. 14, определить ожидаемый уровень звукового давления L (дБ) установки при использовании звуко-
изолирующего устройства металлического кожуха толщиной d1 (м)
с внутренней облицовкой из войлока толщиной d2 (м) в соответствии с вариантом задания. Коэффициент звукопоглощения технического войлока 0,4, коэффициент звукопоглощения металлического кожуха 0,01. Плотность стали принять равной 7 900 кг/м3, плотность технического войлока 330 кг/м3.
Таблица 14
Данные для решения задачи 12
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Уровень звукового давления установки DLтр, дБ | 95 | 100 | 105 | 110 | 95 | 120 | 90 | 105 | 80 | 90 |
| Частота шума, Гц | 850 | 950 | 750 | 1500 | 600 | 800 | 1600 | 700 | 850 | 950 |
| Толщина d1, м: для стали | 0,001 | 0,01 | 0,005 | 0,015 | 0,025 | 0,001 | 0,005 | 0,015 | 0,01 | 0,001 |
| Толщина d2, м: для войлока | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 0,05 | 0,025 | 0,015 | 0,01 | 0,025 | 0,02 | 0,15 |
Окончание табл. 14
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| Уровень звукового давления установки DLтр, дБ | 95 | 105 | 110 | 105 | 120 | 100 | 95 | 90 | 115 | 110 |
| Частота шума, Гц | 750 | 1500 | 600 | 800 | 1600 | 700 | 2000 | 1800 | 900 | 600 |
| Толщина d1, м: для стали | 0,01 | 0,035 | 0,01 | 0,02 | 0,001 | 0,005 | 0,015 | 0,005 | 0,01 | 0,02 |
| Толщина d2, м: для войлока | 0,25 | 0,01 | 0,01 | 0,05 | 0,025 | 0,015 | 0,01 | 0,025 | 0,01 | 0,15 |
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| Уровень звукового давления установки DLтр, дБ | 110 | 105 | 110 | 95 | 120 | 90 | 105 | 100 | 80 | 90 |
| Частота шума, Гц | 550 | 1250 | 800 | 900 | 700 | 1300 | 650 | 850 | 1650 | 750 |
| Толщина d1, м: для стали | 0,15 | 0,001 | 0,01 | 0,005 | 0,015 | 0,025 | 0,001 | 0,005 | 0,015 | 0,01 |
| Толщина d2, м: для войлока | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 0,05 | 0,025 | 0,015 | 0,01 | 0,025 | 0,001 | 0,02 |
Задача 13. Звукоизоляция кожуха на частоте f1 (Гц) составляет Rк1 (дБ). Используя данные табл. 15, найти эффективность кожуха
Rк2 (дБ) на частоте f2 (Гц) в соответствии с вариантами задания.
Таблица 15
Данные для решения задачи 13
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| f1, Гц | 800 | 1100 | 900 | 500 | 1000 | 145 | 650 | 450 | 950 | 800 |
| Rк1, дБ | 45 | 55 | 50 | 35 | 30 | 10 | 15 | 40 | 40 | 30 |
| f2, Гц | 90 | 155 | 100 | 135 | 500 | 1 000 | 2 000 | 1 000 | 1 000 | 1 200 |
Окончание табл. 15
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| f1, Гц | 230 | 800 | 1100 | 900 | 500 | 1000 | 145 | 600 | 400 | 850 |
| Rк1, дБ | 20 | 45 | 55 | 30 | 40 | 40 | 20 | 20 | 30 | 50 |
| f2, Гц | 1 400 | 900 | 155 | 100 | 135 | 600 | 1 000 | 2 000 | 1 000 | 90 |
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| f1, Гц | 1 050 | 950 | 550 | 1100 | 155 | 600 | 400 | 850 | 1 450 | 1 250 |
| Rк1, дБ | 40 | 45 | 25 | 40 | 20 | 25 | 45 | 30 | 35 | 50 |
| f2, Гц | 155 | 100 | 135 | 500 | 1 000 | 2 000 | 1 000 | 2 500 | 200 | 300 |
Задача 14. Определить требуемый уровень снижения шума
в цехе DL (дБ), в котором находится 4 агрегата, создающие шум
со следующими уровнями: L1 = L2 = L3 = L4; Lдоп = 80 дБ. Вычисления произвести в соответствии с вариантом задания табл. 16.
Таблица 16
Данные для решения задачи 14
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| L1, дБ | 89 | 86 | 85 | 90 | 87 | 88 | 85 | 92 | 91 | 83 |
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| L1, дБ | 84 | 93 | 82 | 84 | 92 | 81 | 95 | 97 | 94 | 89 |
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| L1, дБ | 87 | 82 | 84 | 93 | 88 | 86 | 98 | 90 | 80 | 89 |
Задача 15. Используя данные табл. 17, рассчитать площадь S (см2) и высоту Низ (см) резиновых виброизоляторов в виде ребристых плит, устанавливаемых по углам опорной рамы, на которой расположен электродвигатель с частотой вращения n (об/мин), масса установки
с опорной рамой Р (кг). Динамический модуль упругости резины
Е = 40 кг/см2, допустимая нагрузка Fдоп = 1,0 кг/см2.
Таблица 17
Данные для решения задачи 15
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| n, об/мин | 1 100 | 1 200 | 1 400 | 1 000 | 1 500 | 2 000 | 1 600 | 1 800 | 1 000 | 1 250 |
| Р, кг | 350 | 450 | 350 | 300 | 400 | 500 | 500 | 600 | 250 | 350 |
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| n, об/мин | 1 350 | 1 150 | 1 250 | 1 450 | 1 050 | 1 550 | 2 050 | 1 650 | 1 850 | 1 150 |
| Р, кг | 450 | 300 | 400 | 300 | 350 | 450 | 550 | 550 | 650 | 350 |
| Параметры | Варианты исходных данных | |||||||||
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| n, об/мин | 1 250 | 1 450 | 1 050 | 1 550 | 2 050 | 1 650 | 1 850 | 1 200 | 1 300 | 1 450 |
| Р, кг | 450 | 350 | 300 | 400 | 500 | 500 | 600 | 550 | 450 | 550 |
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое вибрация? Какие существуют виды вибрации и какое влияние они оказывают на организм человека?
2. Назовите методы снижения вибраций машин и оборудования.
3. Назовите способы защиты от вибраций на транспорте.
4. Укажите способы нормирования и допустимые уровни вибрации (как для общего, так и для локального воздействия).
5. Перечислите гигиенические и лечебно-профилактические
мероприятия, необходимые при ежедневном воздействии вибрации
на организм человека.
6. Раскройте понятие шума, единицы его измерения и классификация шумов.
7. Какие мероприятия используются для борьбы с шумом
на производстве?
8. Какие изменения возникают при действии шума на организм человека?
9. Какие существуют источники шума в жилой среде и мероприятия по защите населения от его неблагоприятного воздействия?
10. Назовите средства индивидуальной защиты от шума.
11. Охарактеризуйте источники ультразвука, воздействие на чело-века, нормирование, защитные мероприятия.
12. Охарактеризуйте источники инфразвука, воздействие на чело-века, нормирование, защитные мероприятия.
Практическая работа 4
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 2339; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!