Файл: Общие сведения о чрезвычайных ситуациях (ЧС), причины чс.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.04.2024
Просмотров: 57
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Значение параметра р для основных конструкционных материалов в машинострое-нии (чугунов и сталей) составляет 0,001—0,01. Как следствие этого, уровни вибрации большинства конструкций в машиностроении достаточно велики. Велика и их вибропро-водность.
Значительно большее внутреннее трение имеют сплавы на основе систем Сu — Ni, Ni — Тi, Ni — Со. В зависимости от амплитуды напряжения в этих сплавах составляет 0,02—0,1. Большим затуханием колебаний обладают (после закалки) сплавы марганца с содержанием 15—20% меди и магниевые сплавы. Детали из этих сплавов имеют мень-шую, чем чугуны и стали, вибропроводность. Затухание колебаний в металлах резко уве-личивается при повышении температуры.
Вибродемпфирование может быть осуществлено путем использования композици-онных материалов, в частности, двухслойных материалов сталь-алюминий, сталь-медь.
С точки зрения снижения вибраций наиболее предпочтительным является исполь-зование в качестве конструкционных материалов пластмасс, дерева, резины. Так, в тихо-ходных редукторах применяют шестерни из капрона, текстолита и дельта-древесины. В некоторых случаях возможно использование шестерен из твердой резины. В результате происходит снижение вибраций оснований фундаментов машин, а следовательно, сни-жение вибраций рабочих мест.
Широкое применение находят пластмассы при изготовлении технологической оснастки металлорежущих станков: кондукторов, кондукторных втулок, подшипников, зажимных устройств и т. Д.
Использование пластмасс в качестве конструкционных материалов позволяет сни-зить уровень вибрации по виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на 8—10 дб.
Когда применение полимерных материалов в качестве конструкционных не пред-ставляется возможным, для снижения вибраций используют вибродемпфирующие по-крытия. Действие покрытий основано на ослаблении вибраций путем перевода колеба-тельной энергии в тепловую при деформациях покрытий. Эффективное действие покры-тий наблюдается на резонансных частотах элементов конструкций агрегатов и машин. В зависимости от значения динамического модуля упругости покрытия подразделяют на жесткие (Е= 108—109 Па) и мягкие (107 Па). Действие покрытий первой группы прояв-ляется главным образом на низких и средних частотах, второй — на высоких.
На эффективность жестких покрытий в большой мере оказывает влияние жест-кость материала. Чем она выше, тем больше потери механической энергии в системе. Покрытия этого типа рекомендуется выполнять в виде многослойной конструкции. По-следние в сравнении с однослойными более эффективны. Особый интерес представляют покрытия из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола, би-тумизированного войлока) и слоя фольги, увеличивающей жесткость покрытия. Коэф-фициент потерь таких слоистых вибродемпфирующих покрытий составляет 0,15— 0,40. Наибольшее распространение из покрытий такого рода получили материалы на основе изола (фольгоизол, стеклоизол, гидроизол). Возможно использование одного вязкого ма-териала (покрытие «Радуга») либо одной фольги на клеевой основе (покрытие СКЛ-25).
В качестве жестких возможно применение металлических покрытий (на основе алюминия, меди, свинца, олова), а также гальванопокрытий, однако их эффективность ниже, чем слоистых покрытий.
В качестве мягких вибродемпфирующих покрытий используют мягкие пластмас-сы, материалы типа резины (например, пеноэласт, технический винипор), пластические материалы типа поливинилхлоридного пластика, пенопласт ПХВ-9 и др. Коэффициент потерь этих покрытий 0,05—0,5.
Листовые мягкие вибродемпфирующие покрытия широко применяют в машино-строении, в частности, для снижения уровня вибраций и шума при ручной правке, обра-ботке тонкостенных конструкций малой жесткости, на некоторых типах станков. Одна-ко эксплуатационные качества этих покрытий не всегда удовлетворительны. Так, не представляется возможным обеспечить качественное соединение покрытий с обрабаты-ваемой поверхностью, если последняя имеет сложную конфигурацию. В этом случае используют мастичные покрытия. Наибольшее распространение получили мастики ВД17-58, ВД17-59 и ВД17-63, представляющие смесь синтетических смол и наполни-телей, а также мастики “Антивибрит” на основе эпоксидных смол и др. Коэффициент потерь мастик составляет в большинстве случаев 0,3—0,45. Температура при эксплуата-ции 393—493 К. Мастики наносят непосредственно на элементы машин и агрегатов. Эти мастики имеют хорошую адгезию с основным конструкционным материалом. Вибро-демпфирующие мастики широко применяют в машиностроении для снижения вибраций и шума вентиляционных систем, центробежных компрессоров, насосов, трубопрово-дов и т. П.
Наибольший эффект вибродемпфирующие покрытия дают при условии, что про-тяженность вибродемпфирующего слоя соизмерима с длиной волны изгиба в матери-але конструкции. Это нужно учитывать при демпфировании низкочастотных колебаний, имеющих большую длину волны. Покрытия следует наносить в местах, где генерируется вибрация максимального уровня. Толшина вибродемпфирующих покрытий практически берется равной 2—3 толщинам элемента конструкции, на который оно наносится.
Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы. Например, масляная ван-на значительно снижает уровень вибраций зубчатых зацеплений редукторов, корпусов галтовочных барабанов. Слой смазочного материала между двумя сочлененными элементами устраняет возможность непосредственного их контакта и, следовательно, появление сил поверхностного трения, которые, как известно, могут быть причиной воз-буждения вибраций.
Динамическое гашение вибрации. Чаще всего виброгашение осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Массу фундамента подбирают таким образом, что-бы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1 — 0,2 мм, а для особо ответственных сооружений 0,005 мм. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту.
Одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем является установка динамических виброгасителей. Наибольшее распространение в ма-шиностроении получили динамические виброгасители, уменьшающие уровень вибраций защищаемого объекта за счет воздействия на него реакций виброгасителя. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой и жесткостью, собственная частота которой настроена на основную частоту колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость С.
Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каж-дый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебания-ми агрегата.
Недостатком динамического виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебаний. Даже незначительные изменения частоты вибраций агрегата резко снижают эффективность действия виброгасителя, так как выводят его из резонансного режима работы. Такие виб-рогасители применяют в агрегатах, имеющих характерный постоянный по времени дис-кретный спектр вибраций, т. Е. В агрегатах с возмущающим воздействием практически одной частоты. Такие устройства устанавливают на турбогенераторах, силовых установ-ках в судостроении.
Так как в динамических виброгасителях используется резонансный режим, следует в общем случае принимать во внимание силы трения в гасителе и в основной системе. У виброгасителя с трением полоса частот, в которой имеет место ослабление вибраций ос-новной системы, значительно шире, чем у гасителя без трения, однако степень ослабле-ния вибраций может быть несколько меньше, чем у описанного выше виброгасителя без трения.
Для снижения вибрации возможно также использование ударных виброгасителей, в которых осуществляется переход кинетической энергии относительного движения кон-тактирующих элементов в энергию деформации с распространением напряжений из зоны контакта по взаимодействующим элементам. В результате энергия распределяется по объему соударяющихся элементов виброгасителя, вызывая их колебания и вместе с тем рассеяние энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения.
Тип виброгасителя выбирают в зависимости от частоты колебаний, которые долж-ны быть снижены. Ориентировочно можно считать, что маятниковые ударные виброга-сители применяют для гашения колебаний с частотой 0,4—2 Гц, пружинные — 2—10 Гц и плавающие — выше 10 Гц.
Из других типов виброгасителей следует отметить виброгасители камерного типа для превращения пульсирующего потока газа в равномерный. Такого рода виброгасители ставятся как на всасывающей, так и на нагнетательной стороне компрессоров и способ-ствуют значительному снижению уровня вибраций трубопроводов и газопроводов. Ана-логичные устройства применяют на гидроприводах.
Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций для снижения вибрации на путях ее распространения производится чаще за счет увеличения жесткости системы (введения ребер жесткости). В последнем случае помимо изменения упругих свойств колебательных систем нарушается синфазность колебаний отдельных поверхностей, снижается амплитуда смещения отдельных точек. Это в значительной ме-ре способствует снижению уровня вибрации и сопутствующего ей шума в дорезонансной области частот.
Виброизоляция- это способ защиты заключающийся в уменьшении передачи коле-баний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, поме-щаемых между ними. Виброизоляция осуществляется введением в колебательную си-стему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины — источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции; эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека либо на защищаемый агрегат.
Переменная сила, создаваемая машиной, имеет амплитуду. На основание, от кото-рого машина отделена виброизоляцией, действует переменная вынуждающая сила Рт. Эффективность виброизоляции определяют коэффициентом передачи КП, который име-ет физический смысл отношения амплитуды виброперемещения, виброскорости, вибро-ускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же ве-личины источника возбуждения при гармонической вибрации. Чем меньше значение это-го соотношения, тем выше виброизоляция. КП в системах, где можно пренебречь трени-ем, может быть рассчитан по формуле:
КП=Fmосн/Fmмаш.
Из формулы видно, что чем ниже собственная частота по сравнению с частотой вынуждающей силы, тем выше эффективность виброизоляции. При f<
Например, для ослабления общих вибраций в зоне обслуживания мощных дизелей в 100 раз (КП=0,01) собственная частота колебаний компрессора, установленного на виброизоляторы, должна быть в 10 раз меньше частоты возбуждающей силы.
Чем больше статическая осадка, тем ниже собственная частота и тем эффективнее виброизоляция. Однако это обстоятельство противоречит экономическим и в ряде случа-ев техническим требованиям, так как приводит к сложным и дорогостоящим конструк-циям виброизоляторов с большими габаритами, а система на таких виброизоляторах не-редко приобретает слишком большую подвижность по отдельным степеням свободы. Поэтому в данном случае, как и в ряде других, необходимо искать разумный компромисс между гигиеническими, техническими и экономическими требованиями. Таким образом, чем выше частота вибрации, тем легче осуществить виброизоляцию. Отсюда следует, что существует оптимальное соотношение между частотой возбуждения и собственной ча-стотой колебаний системы.
Увеличение трения в системе виброизоляции снижает эффективность последней. Однако в машинах, которые при выходе на режим проходят режим резонанса, преду-сматривается введение демпфирования в конструкции виброизоляторов.
Кроме виброизоляторов, примером виброзащиты является установка гибких вста-вок в коммуникациях воздуховодов и в местах их прохождения через строительные кон-струкции, применение упругих прокладок в узлах крепления воздуховодов при монтаже, разделение гибкой связью перекрытий и несущих конструкций здания, устройство так называемых «плавающих» полов (настил пола отделяется от перекрытия упругими про-кладками). Во всех случаях введение дополнительной упругой связи снижает передачу вибраций от источника смежным элементам конструкции (или грунту). Этот же принцип виброзащиты используют при конструировании ручного механизированного инструмен-та.
Промышленность выпускает ряд типов ручного механизированного инструмента с виброзащитными рукоятками, например, перфораторы с качающейся виброгасящей ру-кояткой. Принцип ее действия состоит в том, что она соединена с корпусом инструмента через упругую связь — систему шарнирно сопряженных элементов. Контакт этой систе-мы с корпусом перфоратора осуществляется посредством эластичных резиновых колец. Такое конструктивное решение виброизоляции (многозвенная связь) обеспечило сниже-ние уровня вибраций на рукоятке до требований действующих санитарных норм. Из-вестны и другие типы внброзащиты ручного механизированного инструмента с исполь-зованием виброизоляции.
Для ослабления передачи вибраций по элементам конструкции практикуется уста-новка виброзадерживающих масс (рис. 5).
Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой в машиностроении чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих про-кладок или пружин (рис. 6). Возможно использование их сочетания (комбинированные виброизоляторы).
Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преиму-ществ. Они могут применяться для изоляции колебаний как низких, так и высоких частот (обеспечивают любую деформацию), дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и температуры, относительно малогаба-ритны. Однако они могут пропускать колебания высоких частот, так как материал пру-жин (сталь) имеет малые внутренние потери, а в указанном диапазоне распологаются ре-зонансные частоты пружин. Поэтому пружинные виброизоляторы в этом случае реко-мендуется устанавливать на прокладки из упругих материалов типа резины комбиниро-ванный виброизолятор). При использовании виброизоляторов типа резиновых прокладок следует предусматривать меры для обеспечения деформации в горизонтальной плоско-сти. Для этого резиновые виброизоляторы должны либо иметь форму ребристых или дырчатых плит, либо разбиваться на ряд параллельно установленных виброизоляторов.
Для уменьшения передачи вибраций на руки работающих с ручным механизиро-ванным инструментом, а также для снижения вибраций основания некоторых видов ма-шин вибрационного действия используют пневматические виброизоляторы.
Широкое распространение в промышленности получила так называемая активная виброзащита, которая предусматривает введение дополнительного источника энергии, осуществляющего обратную связь его от изолируемого объекта к системе виброизоля-ции, позволяющего регулировать по времени характеристики последней. Это приводит к быстрому затуханию колебаний в виброизолированной системе при внешних воздей-ствиях.
Средства индивидуальной защиты от вибраций. Измерение вибраций и виброизме-рительная аппаратура при работе с ручным механизированным электрическим и пневма-тическим инструментом применяют средства индивидуальной зашиты рук от воздей-ствия вибраций. К ним относят рукавицы, перчатки, а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями в руке. Учитывая неблагоприятное воз-действие холода на развитие виброболезни, при работе в зимнее время рабочих надо обеспечивать теплыми рукавицами.
В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда. Так, при работе с ручными машинами, удовлетворяющими требованиям санитарных норм, суммарное время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 7ч. Рабочей смены. При этом продолжи-тельность одноразового непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, вхо-дящие в данную операцию, не должна превышать для ручных машин 15—20 мин.
При таком режиме труда (если прочие факторы условий труда соответствуют сани-тарным нормам) рекомендуется устанавливать обеденный перерыв не менее 40 мин и два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу и физиопрофилактических вроцедур): 20 мин через 1—2 ч после начала смены и 30 мин через 2 ч после обеденного перерыва.
Для работающих в условиях вибрации при наличии других неблагоприятных фак-торов (шума, температуры, вредных веществ, излучения и др.), превышающих санитарные нормы, режимы труда и отдыха должны устанавливаться на основе изучения изме-нения работоспособности, отражающей степень неблагоприятного воздействия всего комплекса факторов условий труда на организм человека.
При работе с вибрирующим оборудованием рекомендуется включать в рабочий цикл технологические операции, не связанные с воздействием вибрации.
Рабочие, у которых обнаружена вибрационная болезнь, временно, до решения ВТЭК, должны быть переведены на работу, не связанную с вибрацией, значительным мышечным напряжением и охлаждением рук.
При работе в условиях общей вибрации применяется спецобувь.
