Навигация
3. Экобиозащитная техника
Защита от вибрации, шума
Вибрация – это совокупность механических колебаний, простейший вид которых – гармонические. В ГОСТ 24346–80 «Вибрация. Термины и определения» вибрация определяется как движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений хотя бы одной координаты. Вибрацию вызывают неуравновешенные силовые воздействия, возникающие при работе различных машин и механизмов. Примером таких устройств могут служить ручные перфораторы, кривошипно-шатунные механизмы, детали которых совершают возвратно-поступательные движения. Вибрацию также создают неуравновешенные вращающиеся механизмы (электродрели, ручные шлифовальные машины, металлообрабатывающие станки, вентиляторы), а также устройства, в которых движущиеся детали совершают ударные воздействия (зубчатые передачи, подшипники). В промышленности используются также специальные вибрационные установки, в частности, при уплотнении бетонных смесей, при дроблении, измельчении и сортировке сыпучих материалов, при разгрузке транспортных средств и в других случаях.
Вибрации могут наблюдаться в городской среде и жилых зданиях от технологического оборудования ударного действия, рельсового и тяжелого транспорта, строительных машин. Вибрации распространяются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте, которая составляет примерно 1 дБ/м. Чаще всего на расстоянии 50…60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций в районе кузнечно-прессовых цехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше и могут иметь радиус до 200 м. Значительные вибрации и шум в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты, трансформаторы, мусоропроводы).
Вибрирующую систему можно охарактеризовать параметрами:
♦амплитудой перемещения, т.е. наибольшим отклонением колеблющейся точки от положения равновесия;
♦колебательной скоростью, или виброскоростью;
♦ускорением колебаний, или виброускорением;
♦периодом колебаний;
♦частотой колебаний.
Если вибрации имеют несинусоидальный характер, то их можно представить в виде суммы синусоидальных (гармонических) составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.
Значения виброскорости и виброускорения для различных источников изменяются в очень широких пределах, поэтому пользуются их логарифмическими характеристиками.
Различают общую и местную вибрации. Общая вибрация действует на организм в целом, а местная только на отдельные его части (конечности, плечевой пояс, сосуды, сердце).
При воздействии общей вибрации наблюдается нарушение сердечной деятельности, расстройство нервной системы, спазмы сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению подвижности. Если частоты колебания рабочих мест совпадают с собственными частотами колебаний внутренних органов (явление резонанса), то возможно механическое повреждение этих органов вплоть до разрыва. Для большинства внутренних органов человека частоты собственных колебаний составляют 6…9 Гц.
При действии на руки работающих местной вибрации (через вибрирующий инструмент) происходит нарушение чувствительности кожи, окостенение сухожилий, потеря упругости кровеносных сосудов и чувствительности нервных волокон, отложение солей в суставах кистей рук и пальцев. Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию – вибрационной болезни, эффективное лечение которой возможно лишь на начальной стадии ее развития.
В зависимости от источника возникновения выделяют три категории вибрации: транспортную; транспортно-технологическую; технологическую.
Вибрацию нормируют в соответствии с ГОСТ 12.1.012–78 «ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности», а также в соответствии с СН №3044–84 «Санитарные нормы вибрации рабочих мест» (общая вибрация) и СН №3041–84 «Санитарные нормы и правила при работе с машинами и оборудованием, создающими локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих».
Таблица 1. Допустимые уровни общей вибрации 1 категории
| Среднегеометрическая частота, f | Допустимые значения виброскорости | Допустимые значения виброускарения | ||||||
| *10-2, м/с | дБ | м/с2 | дБ | |||||
| Z | X, Y | Z | X, Y | Z | X, Y | Z | X, Y | |
| 1,0 2,0 4,0 8,0 16,0 63 | 20,0 7,1 2,5 1,3 1,1 1,1 | 6,3 3,5 3,2 3,2 3,2 3,2 | 132 123 114 108 107 107 | 122 117 116 116 116 116 | 1,12 0,8 0,56 0,56 1,12 4,5 | 0,4 0,4 0,8 1,6 3,15 12,5 | 71 68 65 65 71 83 | 62 62 68 74 80 92 |
Таблица 2. Допустимые уровни локальной вибрации
| Среднегеометрическая частота, Гц | Допустимые значения по осям Z, X, Y | |||
| виброускарения | виброскорости | |||
| м/с2 | дБ | м/с | дБ | |
| 8 16 31,5 63 125 250 500 1000 | 1,4 1,4 2,7 5,4 10,7 21,3 42,5 85,0 | 73 73 79 85 91 97 103 109 | 2,8 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 | 115 109 109 109 109 109 109 109 |
Для каждой из трех категорий вибрации нормируют величины виброскорости и виброускорения как в линейных (м/с и м/с2), так и в логарифмических единицах (дБ). Общая вибрация нормируется в диапазоне частот 0,8…80 Гц, а местная (локальная) – в диапазоне частот 8… 1000 Гц.
Обычно вибрация включает как горизонтальную, так и вертикальную составляющие, поэтому при ее нормировании учитывают направление действия вибрации. При этом обозначают: Z – вертикальная ось, Х иY – горизонтальные оси.
Основными методами защиты от вибрации являются:
♦ снижение вибрации в источнике ее возникновения;
♦ уменьшение параметров вибрации по пути ее распространения от источника.
Чтобы снизить вибрацию в источнике ее возникновения, необходимо уменьшить действующие в системе переменные силы. Это достигается заменой динамических технологических процессов статическими (например, ковку и штамповку заменять прессованием; операцию ударной правки – вальцовкой; пневматическую клепку – сваркой). Рекомендуется также тщательно выбирать режимы работы оборудования, чтобы вибрация была минимальной. Эффект дает тщательная балансировка вращающихся механизмов, а также применение специальных редукторов с низким уровнем вибрации. Необходимо обеспечить, чтобы собственные частоты вибрации агрегата или установки не совпадали с частотами переменных сил, вызывающих вибрацию. Это не допустит возникновения резонанса, т.е. резкого увеличения амплитуды колебаний (виброперемещения) устройства, результатом чего может быть его поломка или разрушение. Исключить резонансные режимы работы оборудования можно либо путем изменения массы и жесткости вибрирующей системы, либо установлением нового режима работы агрегата.
Для защиты от вибрации используют метод вибродемпфирования (вибропоглощение), под которым понимают превращение энергии механических колебаний системы в тепловую. Это достигается использованием в конструкциях вибрирующих агрегатов специальных материалов (например, сплавов систем медь–никель, никель–титан, титан–кобальт), применением двухслойных материалов типа сталь–алюминий, сталь–медь. Хорошей вибродемп-фирующей способностью обладают пластмассы, дерево, резина. Значительный эффект достигается при нанесении на колеблющиеся детали вибропоглощающих (упруговязких) покрытий: пластмассы, резины, различных мастик. Известными вибропоглощающими мастиками являются так называемые «Антивибриты», изготавливаемые на основе эпоксидных смол.
Виброгашение, или динамическое гашение колебаний, достигается установкой вибрирующих машин и механизмов на прочные, массивные фундаменты. Массу фундамента рассчитывают таким образом, чтобы амплитуда колебаний его подошвы была в пределах 0,1…0,2 мм, а для особо важных сооружений – 0,005 мм.
Снизить вибрацию агрегата можно установкой на него динамического виброгасителя, т.е. самостоятельной колебательной сиcтемы, обладающей массой и жесткостью. При этом для вибрации защищаемого агрегата его частота колебаний и частота колебаний виброгасителя должна быть одинаковыми.
Жестко закрепленный на защищаемом агрегате виброгаситель колеблется в противофазе с основной установкой, в результате чего снижается уровень вибрации. Но так как он действует на определенной (фиксированной) частоте колебаний, то при изменении частоты колебаний основной установки резонанс между ней и виброгасителем пропадает.
Достаточно эффективным способом защиты является виброизоляция, которая заключается в уменьшении передачи колебания от вибрирующего устройства к защищаемому объекту помещением между ними упругих устройств (виброизоляторов). Они характеризуются коэффициентом передачи (КП).
В качестве виброизоляторов используют пружинные опоры либо упругие прокладки из резины, пробки и т.п. Возможно использование сочетания этих устройств (комбинированные виброизоляторы).
Для уменьшения вибрации ручного инструмента его ручки изготавливаются с использованием упругих элементов – виброизоляторов, снижающих уровень вибрации.
Рассмотренные методы защиты от вибрации относятся к коллективным методам защиты. Средствами индивидуальной защиты от вибраций являются специальные рукавицы, перчатки и прокладки. Для защиты ног используют виброзащитную обувь, снабженную прокладками из упругодемпфирующих материалов (пластмассы, резины или войлока). С целью профилактики вибрационной болезни персонала, работающего с вибрирующим оборудованием, необходимо строго соблюдать режимы труда и отдыха, чередуя при этом рабочие операции, связанные с воздействием вибрации, и без нее.
Не менее опасным фактором может стать воздействие шума, ультра- и инфразвуков.
Шум – это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.
Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-тех-ническими установками и устройствами. На городских магистралях и в прилегающих к ним зонах уровни звука могут достигать 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше.
Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).
Основным признаком механических колебаний является повторяемость процесса движения через определенный промежуток времени. Минимальный интервал времени повторяемости движения тела называют периодом колебаний), а обратную ему величину – частотой колебаний.
Таким образом, частота колебаний определяет число колебаний, произошедших за 1 с. Для характеристики колебаний используют также циклическую частоту, которая определяется как число колебаний.
Наиболее простым видом колебаний, существующих в природе, являются гармонические колебания.
Величина, стоящая под знаком косинуса, – фаза гаромонического колебания, при этом фаза колебаний в начальный момент времени, называется начальной фазой.
Процесс распространения колебаний в упругой среде называется волной. Каждая из частиц среды колеблется около положения устойчивого равновесия. Поверхность, которая отделяет колеблющиеся частицы от частиц, пока еще не пришедших в колебательное движение, называют фронтом волны. Совокупность точек, колеблющихся в одинаковых фазах, образует волновую поверхность. Расстояние между двумя соседними частицами, находящимися в одинаковой фазе, называется длиной волны.
Скорость распространения колебаний в пространстве называется скоростью волны. Связь между длиной волны, ее скоростью и периодом колебания.
Так как частота колебания связана с периодом соотношением, то скорость распространения волны можно выразить.
По современным измерениям скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м/с. Скорость распространения звуковых волн в различных веществах при комнатной температуре.
Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие «интенсивность звука». Это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной (т.е. расположенной под углом 90°) к направлению распространения волны.
Похожие работы
... или технологических процессов; – при выборе технического решения обеспечить малоотходность производства и максимальную эффективность использования энергоресурсов. Задачи специалиста в области безопасности жизнедеятельности сводятся к следующему; – контроль и поддержание допустимых условий (параметры микроклимата, освещение и др.) жизнедеятельности человека в техносфере; – идентификация ...
... нейтрали источника и нулевой провод (рис. 2.1, в). Сила тока, А, проходящего через человека, I = U/(R + R), где R - сопротивление заземления нейтрали, Ом. Пренебрегая сопротивлением R, получим: I = U/R. На предприятиях сельского хозяйства в основном применяют четырехпроводные электрические сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Их преимущество состоит в том, что ...
... и, как следствие, приводит к их быстрой утомляемости. 2.3. Параметры микроклимата Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Принцип нормирования микроклимата – создание ...
... например, озонирование воды. Физические и физико-химические методы – мембранный способ, флотационный, метод флокуляции (осаждаются хлопья), кристаллизации, конденсации. Биологические – основаны на жизнедеятельности особых микроорганизмов. Которые разлагают, перерабатывают органические примеси. Ни один из методов не очищает полностью, следовательно используются комбинированные методы: 1 уровень – ...
0 комментариев