Загальна характеристика вібрації. Методи захисту від вібрації

Вібрація– це механічні коливання пружних тіл з частотою менше 16 Гц, які проявляються в формі їх переміщення в просторі або зміною форми.

Передача вібрації через фундаменти та грунти може спричиняти їх нерівномірну осадку. Особливо це небезпечно для вологих насичених грунтів.

Довжина зони вібрації в навколишньому середовищі визначається величиною їх затухання в грунті, яка як правило рівна 1 дБ/м ( в водонасичених ґрунтах дана величина дещо більша). Частіше всього на відстані 50-60 метрів від магістрального рейсового транспорту вібрації практично затухають.

Розрахунок амплітуд вертикальних (горизонтальних) коливань грунту, або фундаменту машин з динамічними навантаженнями проводять за формулою:

r - відстань від осі фундаменту до точки виміру;

A₀ – амплітуда вільних коливань згідно Сніп 2.02.05-87;

r₀ – приведений радіус підошви фундаменту

F – площа підошви фундаменту.

На окремих підприємствах хімічної промисловості (зокрема, при роботі конусних дробарок та шарових млинів) рівні вібрації перевищують нормативні значення на 2-8 дцБ в діапазоні частот від 2-63 Гц. Не менш небезпечним обладнанням є компресори, насоси, вібросита. Джерелами підвищеної вібрації, що передаються на руки працюючих є пневматичні молотки, шліфувальні машинки та інш.

Основною характеристикою вібрації є середньоквадратичне значення віброшвидкості вираженої в логарифмічній шкалі (дцБ)

- середньоквадратичне значення віброшвидкості

5*10^-8 – опорна віброшвидкість (мінімальна), якій відповідає мінімальне віброприскорення 3*10^-4 м/с² при віброзміщенні 8*10^{-12 м}

Людський організм відчуває вібрацію при V=10^-4 м/с

Існують допустимі норми та час, який може знаходитись людина, наприклад в лабораторії, конструкторському бюро, при рівні вібрації 75 Гц не більше 8 годин при V=0,032 м/с.

Якщо людина знаходиться менше часу і готових даних немає тоді можна розрахувати віброшвидкість допустиму

V ₄₈₀ – допустиме значення віброшвидкості при дії вібрації на протязі 480 хв (8 год)

t - час перебування, с.

Знизити віброактивність обладнання можна шляхом зміни параметрів, що проходять в фізико-механічних процесах, зменшуючи тертя в кінематичних парах, а також збалансуванням і зрівноважуванням сил інерції обертових частин.

Пониження рівня вібрації на шляху її розповсюдження включає в себе як віброізоляцію обладнання, так і віброізоляцію робочих місць.

Для віброізоляції обладнання на підприємствах хімічної промисловості широко використовують спеціальні віброізоляційні пристрої.

При виборі необхідних пристроїв потрібно знати:

- величину та характер зміни з часом динамічних навантажень, які передаються машинами на основу

- частотний спектр цих навантажень

- коливання машин на віброізоляторах з визначенням частоти

- коефіцієнт затухання

- амплітуду коливання машин

- надійність та довговічність роботи механізмів та деталей

Для обмеження дії вібрації на навколишнє середовище необхідно приймати міри для зниження вібрації в джерелі його виникнення, якщо це не можливо тоді на шляху розповсюдження. Пониження вібрації в джерелі проводять на етапі проектування.

Причини низькочастотних вібрацій насосів, компресорів та двигунів є

1) дисбаланс обертових елементів;

2) неоднорідність матеріалу в виробі;

3) нерівномірність розподілення навантаження;

4) неправильний вибір конструкційних матеріалів;

У всіх випадках зміщення центру маси відносно осі обертання приводить до виникнення неврівноваженої відцентрової сили

m - маса системи, яка обертається

w - кутова швидкість обертання

e – (радіус-вектор) ексцентриситет.

Досить ефективним методом пониження вібрації в джерелі є зменшення резонансних режимів роботи обладнання. Цього можна досягнути зміною робочих режимів обладнання.

Враховуючи, що власна частота коливань обладнання

b – жорсткість обладнання

m – маса системи.

Змінюючи будь-яку з цих характеристик можна позбутись резонансних режимів.

Якщо неможливо понизити рівень вібрації в джерелі його виникнення, тоді застосовують методи пониження вібрації на шляху її розповсюдження.

пониження в джерелі

Джерело вібропогашення

вібрації віброізоляція

вібродемпферування

Вібропогашення.

Реалізується при збільшенні ефективної жорсткості і маси корпусу машин та станків за рахунок їх об’єднання в єдину замкнуту систему з фундаментом за допомогою анкерних з’єднань та цементного розчину.

З цією метою відносно малогабаритне інженерне обладнання житлових (будівель) споруд (вентилятори, насоси) встановлюють на опорні плити та вібропогашуючі основи.

Вібропогашення можна досягати також встановленням додаткового пристрою з певною частотою коливань та жорсткістю Q

Вибір маси та жорсткості вібропогашувача забезпечується умовою :

Розрахункове динамічне навантаження:

h – коефіцієнт надійності h - коефіцієнт динамічності, характерний для кожного типу машин

Р_н – нормативне значення динамічного навантаження при нормальному режимі роботи.

Допустиме значення вібрації визначають за умовою А_мах<А_допуст (амплітуда коливань) по СНіП.

Для машин з кривошипошатунним механізмом розрахунок амплітуд вертикальних коливань

P_z- допустиме навантаження згідно норм СНіП

M- сумарна маса машин та фундаменту

B_z- коефіцієнт жорсткості основи фундаменту при стисненні

B_z =C_z*S

S- площа фундаменту

C_z - коефіцієнт рівномірного стиснення основи (експериментально)

Для фундаментів площею <200 м² можна C_z визначити за формулою

b₀ - коефіцієнт стиснення або деформації, м^-1 (для пісків=1, суспензій 1,2, глин – 1,5)

Е – модуль деформації грунту в тонах сили на м² ( т с/м² )– визначають за допустимим нормами;

S - площа фундаменту, м²

S₀ - площа основи обладнання, м²