Допустимые амплитуды виброперемещения общей технологической вибрации (для расчета строительных конструкций при проектировании)

В зависимости от величины превышения действующих нормативов производится градация условий труда при воздействии вибрации на работников. 22 1.5. Методы снижения воздействия вибрации Общие методы снижения вибраций основаны на анализе уравнений, описывающих колебания машин и аппаратов. Для простоты анализа принято, что на систему действует переменная возмущающая сила, подчиняющаяся синосоидальному закону, поэтому уравнение, выражающее связь между амплитудами виброскорости (Vm) и возмущающей силы (Fm), имеет вид:

q m 2 2 F m V m чш—ц—мн—л +? = щ µ щ (1.7).

где: m? масса системы, кг; q? коэффициент жесткости системы, Н/м; щ? угловая частота возмущающей силы, рад/c. Знаменатель в данном уравнении выражает полное механическое сопротивление системы воздействию возмущающей силы, при этом величина µ характеризует активную часть этого сопротивления, а величина (щ щ q m ?)? реактивную часть. В режиме резонанса, когда частота колебаний системы равна частоте возмущающей силы, m q щ=щo =? реактивное сопротивление равно нулю и амплитуда колебаний резко возрастает. Анализ вышеприведенного уравнения позволяет определить основные технические меры борьбы с вибрацией:

• * устранение или снижение вибрации в источнике возникновения (устранение или снижение Fm);
• * вибродемпфирование;
• * динамическое гашение вибрации.

Устранение или снижение вибрации в источнике возникновения должны быть реализованы еще на стадии конструирования машин и проектирования технологических процессов. При этом особое внимание должно быть уделено исключению или максимальному сокращению динамических процессов, вызванных ударами, резкими ускорениями. 23 Ослабление вибрации в источнике ее возникновения производится за счет уменьшения действующих в системе переменных сил. Такое уменьшение переменных возможно при замене динамических процессов статическими, при тщательной балансировке вращающихся частей и др. При наличии контакта с вибрирующим объектом передачу вибрации можно уменьшить, используя дистанционное управление, автоматический контроль и сигнализацию ограждения. Эти методы должны полностью исключить контакт оператора с вибрирующим объектом.

Вибродемпфирование основано на уменьшении уровня вибрации путем преобразования энергии механических колебаний в тепловую. Оно может быть достигнуто:

• * использованием в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением;
• * нанесением на вибрирующие поверхности упруговязких материалов;
• * применением поверхностного трения.

Эффективным видом демпфирующих устройств являются гасители колебаний, работающие по принципу антирезонанса, возникающего в системах с двумя степенями свободы. Принцип действия антирезонанса состоит в том, что одна из масс системы остается в состоянии покоя при действии на нее гармонического возмущения определенной частоты. Наибольший эффект динамических гасителей наблюдается при применении их в условиях резонансных режимов колебаний. На рис. 1.3 приводятся различные типы гасителей вибраций. Динамическое виброгашение осуществляют установкой машин и агрегатов на фундаменты, массу которых рассчитывают так, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1? 0,2 мм, а для отдельных сооружений? 0,005 мм. Возможно использование виброгасителей, которые представляют собой колебательную систему, собственная частота которой настроена на основную частоту колебаний данного объекта. Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем объекте и потому в нем возникают колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями этого объекта.

Вибропоглощение заключается в нанесении на вибрирующую поверхность упруговязких материалов, обладающих большим внутренним трением (резина, пластики, вибропоглощающие мастики). Ослабление вибрации достигается за счет поглощения энергии колебаний в упруговязких материалах. Вибропоглощающие покрытия эффективны при условии, если толщина слоя равна нескольким длинам волн колебаний изгиба. Вибропоглощающие покрытия наносят в местах максимальных амплитуд вибраций, которые определяют на основании исследования виброскорости в различных точках конструкции. Толщина вибропоглощающего слоя обычно в 2? 3 раза больше толщины покрываемой конструкции.

В тех случаях, когда перечисленные выше меры защиты оказываются недостаточно эффективными и не удается снизить уровень вибрации до допустимых значений, используют виброизоляцию. Виброизоляция основана на уменьшении передачи колебаний от источника возникновения защищаемому объекту с помощью устройств, помещаемых между ними. Между источником колебаний и защищаемым объектом появляется упругая связь, ослабляющая уровень вибрации. В качестве таких упругих элементов могут быть использованы виброизоляторы в виде пружин, рессор, резиновых прокладок и т. д. Установка машины на виброизоляторы (амортизаторы) уменьшает передачу вибраций на основание и, следовательно, уменьшает вредные вибрации рабочих мест. Виброизоляция называется активной, если она применяется для уменьшения вибраций от источника возбуждения (машины) на поддерживающую конструкцию. Наиболее эффективным методом создания вибробезопасных условий является разработка активной виброизоляиии, уменьшающей динамические нагрузки, передаваемые от вибрирующих установок на поддерживающие конструкции. Виброизоляция может быть двух вариантов: опорной и подвесной. При опорной виброизоляции виброизоляторы располагаются под корпусом изолируемой машины или под жестким фундаментным блоком. При подвесной виброиэоляции изолируемый объект подвешивается на виброизоляторах, закрепленных выше подошвы фундамента.

Пассивная виброизоляция применяется, если требуется защитить виброизолируемый объект от колебаний поддерживающего основания. Пассивная виброизоляция применяется для защиты людей, находящихся в зоне распространения вибрации. Чаще всего пассивная изоляция устраивается в виде массивной плиты, имеющей контакт с вибрирующим основанием через другие амортизаторы. Расчет такой изоляции сводится к подбору соотношения между массой плиты и коэффициентом жесткости упругих опор, при котором колебания плиты доводятся до значений более низких, чем колебания основания (под коэффициентом жесткости упругих, опор (кг/см) имеется ввиду величина усилия (кг), при котором осадка упругих опор равна 1см). Виброизоляция это единственный способ уменьшить вибрацию, передающуюся на руки от ручного механизированного инструмента.

При воздействии на работающих локальной вибрации используется также метод защиты временем. Он заключается в том, что при использовании виброопасных ручных инструментов работы следует производить в соответствии с разработанными режимами труда, согласно которым суммарное время контакта с вибрацией в течение рабочей смены устанавливается в зависимости от величины превышения санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.566−96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» (табл.1.5).