Способы снижения производственных вибраций. - Безопасность жизнедеятельности человека.

Существует несколько основных направлений борьбы с вибрацией:

1.      снижение вибраций воздействием на источник возбуждения,

2.      отстройка от режима резонанса,

3.      вибродемпфирование,

4.      динамическое гашение колебаний

5.      виброизоляция.

Борьба с вибрацией в источнике ее возникновения предполагает конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями были бы исключены или снижены. Так, замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами в значительной мере способствует снижению вибрации. Применение специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерен позволяют снизить уровень вибрации на 3—4 дБ. К снижениювибрации приводит замена ковки  и штамповки прессованием, клепки – сваркой.

Отстройка от режима резонанса достигается либо изменением характеристик системы (массы и жесткости), либо изменением угловой скорости.

Вибродемпфирование — это снижение вибрации объекта путем превращения  энергии механических колебаний в тепловую энергию. Увеличения потерь энергии возможно достичь разными приемами: использованием материалов с большим внутренним трением; использованием пластмасс, дерева, резины; нанесением на вибрирующие поверхности слоя  упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.).

Виброгашение — это способ снижения вибрации путем введения в систему дополнительных реактивных импедансов (сопротивлений). Чаще всего для этого вибрирующие агрегаты устанавливают на массивные фундаменты. Одним из способов увеличения реактивного сопротивления является установка виброгасителей. Наибольшее распространение получили динамические гасители.

В этом случае подбираются гасители с массой m и жесткостью q, собственная частота которых f0 настроена на основную частоту f агрегата, имеющего массу М и жесткость Q.

Рис.10.1. Схема динамического гасителя

Колебания виброгасителя в каждый момент времени находятся в противофазе с колебаниями агрегата.

Виброизоляция — это способ уменьшения вибрации путем установки упругих элементов(амортизаторов) между источником вибрации и защищаемым объектом. Применяются резиновые, пружинные, пневматические, гидравлические, полимерные амортизаторы.

 Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который показывает, какая часть динамической силы, возбужденной в источнике, передается основанию, и определяется по формуле:

где  - частота вынужденных колебаний источника вибрации, Гц,

 - частота собственных колебаний виброизолированной системы. Гц.

Из формулы видно, что чем ниже собственная частота  по сравнению с вынужденной, тем выше эффективность виброизоляции.

При   вынуждающая сила полностью передается основанию. При    наступает резонанс, сопровождающийся резким усилением вибрации. При  режим резонанса не осуществляется и при дальнейшем увеличении  частоты вынужденных колебаний передача вибрации снижается.

Частота собственных колебаний системы, установленной на амортизаторы, рассчитывается по формуле:

где    q  - жесткость амортизаторов, Н/м,

m – масса виброизолированной машины, кг,

 g  - ускорение свободного падения,

 - статическая осадка амортизаторов, определяемая экспериментально.

Из формулы видно, что чем больше  статическая осадка амортизаторов, тем ниже собственная частота и эффективнее виброизоляция.  Однако это обстоятельство противоречит экономическим и в ряде случаев техническим требованиям, т.к. приводит к сложным и дорогостоящим конструкциям виброизоляторов с большими габаритами, а система на таких виброизоляторах приобретает слишком большую подвижность. Поэтому необходим разумный компромисс между гигиеническими, техническими и экономическими требованиями.  Т.о., существует оптимальное соотношение между собственной и вынужденной частотой колебаний системы. Оно составляет , что соответствует КП=1/8 –1/15.

Эффективность виброизоляции определяется по формуле:

Для защиты от  локальной вибрации применяются специальные средства индивидуальной защиты (рукавицы, перчатки, виброзащитные прокладки).

В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда. Так, суммарное время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочей смены. При этом продолжительность одноразового непрерывного воздействия вибрации не должна превышать для ручных машин 15-20мин.

И, наконец, бороться с вибрацией можно исключением контакта с вибрирующим объектом, что обеспечивается использованием ограждений, сигнализации.