Вибрация и виброизоляция

Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
Уральский государственный лесотехнический университет
КАФЕДРА ОХРАНЫ ТРУДА
В.Е. Башлыков
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ВИБРАЦИИ И
ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторной работы №
по курсу
"Безопасность жизнедеятельности"
Екатеринбург
2003
2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИИ
Цель работы – исследовать параметры вибрации оборудования, дать
оценку их вредности и оценить эффективность средств виброзащиты.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. Классификация вибрации
Вибрация представляет собой механические колебательные движения упругих тел, характеризующиеся периодичностью изменения параметров, причиной возникновения которых являются, как правило, динамические силовые
воздействия при работе машин и оборудования.
Вибрация характеризуется физическими величинами: – частотой (f, Гц),
амплитудой смещения (А, м), колебательной скоростью(виброскорость) (v, м с-1),
и колебательным ускорением(виброускорение)(а, м с-2).
Вибрация, как вредный фактор производственной среды, встречается в
различных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и на транспорте.
Вибрации возникают при неправильной балансировке валов, шкивов в машинах
и станках, воздействии динамических нагрузок, при работе машин и механизмов, ударного действия, например, прессов, ткацких станков, пневматического
и электрического инструментов и т.д.
К вибрирующему оборудованию относят оборудование, при котором возникают вибрации, составляющие не менее 20% допустимых санитарными нормами величин; к виброопасным профессиям – те, при которых вибрационная
нагрузка на оператора выше предельно допустимой. Вибрационная нагрузка
может быть причиной возникновения
профессионального заболевания
– ВИБРАЦИОННАЯ БОЛЕЗНЬ. Заболевание характеризуется изменениями сосудов конечностей, нервно-мышечного и костно-суставного аппарата и др.
Вибрация может быть высокочастотной, способной вызывать звуковые
волны, и низкочастотной, которая не воспринимается слуховым аппаратом но,
тем не менее ощущается организмом человека.
В целях гигиенической оценки вибрацию по санитарным нормам классифицируют по следующим критериям:
- по способу передачи вибрации на человека;
- по источнику возникновения вибрации;
- по направлению действия вибрации в соответствии с направлением
осей ортогональной систем координат;
- по характеру спектра вибрации;
- по частотному составу спектра;
- по временным характеристикам вибрации.
По способу передачи на человека, как:
3
общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
локальную вибрацию, передающуюся через руки человека. К локальной
вибрации относят также вибрацию, передающуюся на ноги сидящего человека,
и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих
мест.
По источнику возникновения различают:
локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента(с двигателями), органов ручного управления машинами и
оборудованием;
общую вибрацию категории 1 – транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве) (источники – тракторы, грузовые автомобили, грейдеры, катки и т.д., самоходный горношахтный рельсовый транспорт);
общую вибрацию категории 2 – транспортно-технологическую вибрацию,
воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по
специально подготовленным поверхностям производственных помещений,
промышленных площадок, горных выработок (источники – экскаваторы, краны
промышленные и строительные, завалочные машины в металлургическом производстве, путевые машины, асфальтобетоноукладчики, напольный производственный транспорт и т.д.)
общую вибрацию категории 3 – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации (источники - станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, насосные установки, вентиляторы,
машины для животноводства, установки химической промышленности и др.).
Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:
а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;
б) на рабочих местах в складах, столовых, бытовых, дежурных и других
производственных помещениях , где нет генерирующих вибрацию машин;
в) на рабочих местах в помещениях заводоуправлений, конструкторских
бюро, лабораториях учебных заведений, вычислительных центров, здравпунктов, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда; кроме того:
общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от
внешних источников: - городского рельсового транспорта (трамвай, метрополитен), автотранспорта, промышленных предприятий, строительных машин и
др.;
общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых
приборов (лифты, вентиляционные установки, насосные станции, пылесосы,
4
Направление координатных осей при действии вибрации
Общая вибрация
Положение стоя
Положение сидя
а)
Локальная вибрация
При охвате цилиндрических, торцовых и близких к ним поверхностей
При охвате сферических поверхностей
б)
Рис. 1. Направления действия вибрации
5
кондиционеры, стиральные машины и т.п.) а также встроенных предприятий
торговли, коммунально-бытового обслуживания, котельных т. д.
По направлению действия в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат вибрация бывает:
общая, действующая вдоль осей ортогональной системы координат Хо,
Yo, Zo, где Хо (от спины к груди) и Yo (от правого плеча к левому) – горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; Zo – вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п. Графически связь с телом человека показана на
рис.1а.
локальная, действующая вдоль осей ортогональной системы координат
Хл, Yл, Zл, где ось Хл параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках
обрабатываемого изделия и т.п.), ось Yл перпендикулярна ладони, а ось Zл лежит в плоскости, образованной осью Хл и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается). Графически
связь с рукой человека показана на рис.1б;
По характеру спектра выделяют вибрации:
узкополосные, у которых контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения соседних третьоктавных;
широкополосные – с непрерывным спектром шириной более одной октавы.
По частотному составу выделяют вибрации:
низкочастотные (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц – для локальных вибраций);
среднечастотные (8-16 Гц – для общих вибраций, 31,5-63 Гц – для локальных вибраций);
высокочастотные (31,5-63 Гц – для общих вибраций, 125-1000 Гц – для
локальных вибраций).
По временным характеристикам выделяют вибрации:
постоянные, для которых величина нормируемых параметров изменяется
не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;
непостоянные, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин. при
измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:
а) колеблющиеся во времени, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
б) прерывистые, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с.
в) импульсные, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.
Частотный состав воздействующей вибрации определяет степень ее распространения по телу и особенности физиологических реакций организма, опи6
сываемых с учетом принятых динамических моделей тела человека как сочетания масс с упругими элементами. Порог восприятия вибрации соответствует
колебательной скорости 10-4 м·с-1, при скорости 1 м·с-1 возникает болевое ощущение.
1.2. Показатели вибрационной нагрузки и нормирование вибрации
Показателями вибрационной нагрузки на оператора являются:
- виброускорение (виброскорость);
- диапазон частот;
- амплитуда виброперемещений;
- время воздействия вибрации.
К нормируемым показателям вибрационной нагрузки при производственном контроле относятся средние квадратичные значения виброскорости V или
виброускорения а, а также их логарифмические уровни в децибелах.
Виброскорость V, м⋅с-1, определяется по формуле:
V=2πfA;
(1)
где f - частота, Гц;
А - амплитуда, м.
Логарифмические уровни виброскорости Lv, дБ, определяется по формуле
V
L v = 20 lg
,
(2)
5 ⋅ 10 − 8
где:
ле:
V
–
-8
5·10 –
среднее квадратичное значение виброскорости, м⋅с-1,
пороговое значение виброскорости, м·с-1 (ГОСТ 12.1.012)
Логарифмические уровни виброускорения Lа, дБ, определяют по формуL а = 20 lg
где:
а –
10-6 –
а
10 − 6
(3)
среднее квадратичное значение виброускорения, м⋅с-2.
пороговое значение виброускорения, м⋅с-2 (ГОСТ 12.1.012)
Нормируемый диапазон частот:
– для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.
– для общей вибрации – октавных и 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5,0; 6,3; 8;
10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.
7
Время воздействия вибраций принимается равным длительности непрерывного или суммарного воздействия, измеряемого в минутах или часах.
При определении дозы вибрации время воздействия измеряют в секундах
или часах.
К нормируемым показателям вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах в процессе труда относятся:
одночисловые параметры (корректированное по частоте значение контролируемого параметра, доза вибрации, эквивалентное корректированное значение контролируемого параметра) или спектр вибрации (приложения 1-4),
Вибрационная нагрузка на оператора нормируется для каждого направленения действия вибрации. Для локальной вибрации норма вибрационной нагрузки на оператора обеспечивает отсутствие вибрационной болезни, что соответствует критерию "безопасность".
Для общей вибрации норма вибрационной нагрузки на оператора установлены для категорий вибрации и соответствующих им критериям оценки.
Примеры отнесения источников общей вибрации к соответствующей категории
по санитарным нормам приведены в табл. 1.
Таблица 1
Категории вибрации по санитарным
Характеристика условий труда
нормам и критерий оценки
1
Транспортная вибрация, воздействующая на
безопасность
операторов подвижных самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их
движении по местности, агрофонам и дорогам,
в том числе при их строительстве
2
Транспортно-технологическая вибрация, возграница снижения производительно- действующая на операторов машин с огранисти труда
ченной подвижностью, перемещающихся
только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений,
промышленных площадок и горных выработок
3 тип "а"
Технологическая вибрация, воздействующая
граница снижения производительно- на операторов стационарных машин и оборусти труда
дования и передающаяся на рабочие места, не
имеющие источников вибрации
3 тип "б"
Общая технологическая вибрация на рабочих
граница снижения производительно- местах в складах, столовых, бытовых, дежурсти труда
ных и других производственных помещениях,
где нет генерирующих вибрацию машин
3 тип "в" комфорт
Вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом
Критерий "безопасность" означает не нарушение здоровья оператора,
оцениваемого по объективным показателям с учетом риска возникновения пре8
дусмотренных медицинской классификацией профессиональной болезни или
патологий, а также исключающий возможность возникновения тpaвмоопасных
или аварийных ситуаций из-за воздействия вибрации.
Критерий "граница снижения производительности труда" означает поддержание нормативной производительности труда оператора, не снижающийся
из-за развития усталости под воздействием вибрации.
Критерий "комфорт" означает создание условий труда, обеспечивающих
оператору ощущение комфортности при полном отсутствии мешающего действия вибрации.
Для общей технологической вибрации (категория 3 тип"б"), где нет генерирующих вибрацию машин, нормой вибрационной нагрузки являются нормы
приведенные приложениях 3 и 4, значения которых должны быть умножены на
0,4, а уровни – уменьшены на 8дБ.
Корректированное по частоте значение контролируемого параметра U
или его логарифмический уровень L U определяются по формулам:
U=
n
∑ (U i ⋅ K i )2 ;
(4)
i =1
L U = 10 lg ∑ 10 0,1(Lui + Lki )
(5)
где: U i и LUi – среднее квадратичное значение контролируемого параметра
вибрации (виброскорости или виброускорения) и его логарифмический уровень в i-ой полосе;
n – число частотных полос в нормируемом диапазоне;
Кi и Lki – весовые коэффициенты для i-ой частотной полосы для
среднего квадратичного значения контролируемого параметра или его логарифмического уровня.
Весовые коэффициенты приведены в приложениях 5 и 6.
Доза вибрации D определяется по формуле:
T
D = ∫U
m
(t )dt ,
(6)
0
где:
ле:
U (t ) – корректированное по частоте значение контролируемого пара-
метра в момент времени t, м⋅с-2 или м⋅с-1;
Т – время воздействия вибрации, с;
m – показатель эквивалентности физиологического воздействия
вибрации, устанавливаемый санитарными нормами.
Эквивалентное корректированное значение (Uэкв) определяется по формуU экв = m
D
,
T
(7)
9
Если нормирование вибрационной нагрузки на оператора осуществляется
через спектр вибрации, то нормируемыми показателями являются среднеквадратичные значения виброускорения (виброскорости) или логарифмические
уровни в октавных и третьоктавных полосах частот.
1.3. Воздействие вибрации на человека
Влияние вибрации на человека зависит от ее спектрального состава, временных характеристик, направления, места приложения, продолжительности
воздействия. Биологические изменения в организме человека, возникающие
при воздействии вибрации, связаны с величиной колебательной энергии, поглощенной телом человека.
При превышении уровней общей или локальной вибрации на рабочих
местах над допустимыми значениями по санитарным нормам у работников со
временем может возникнуть профессиональное заболевание – вибрационная
болезнь. Первоначально у человека появляется боль в конечностях, затем чувство онемения, судороги в икроножных мышцах, а впоследствии возникают
тяжелые заболевания внутренних органов, изменения костной ткани, головокружения, нарушение координации и т.п.
Неблагоприятное воздействие вибрации на организм человека – это проявления воздействия вибрации на человека-оператора, отрицательно сказывающиеся на его здоровье, работоспособности, комфорте и других условиях
трудовой и социальной жизни и оцениваемые в соответствии с принятыми гигиеническими, психофизиологическими, социальными и другими критериями.
Показателем превышения вибрационной нагрузки на оператора является
разность логарифмических уровней или отношение абсолютных значений спектральных или корректированных по частоте показателей вибрационной нагрузки на оператора в конкретных производственных условиях и предельно допустимых значений, установленных санитарными нормами для этих условий при
длительности рабочей смены 8 ч.
Наибольшую опасность для здоровья человека представлет длительное
воздействие вибрации с резонансной частотой тела в целом или отдельных его
органов.
Рассматривая человека как сложную динамическую систему можно выделить частоты, вызывающие резкий рост амплитуд колебаний как всего тела, так
и отдельных его органов. При резонансных частотах страдают определенные
органы человека в зависимости от направления вектора скорости и ускорения.
Например: при частоте менее 2Гц и направлении вдоль позвоночника, тело движется как одно целое; резонанс внутренних органов наступает при частоте 3-3,5 Гц; область резонанса головы – 20-30 Гц; резонанс глазных яблок и
снижение зрительного восприятия – 60-90Гц.
Характер профессии определяет некоторые особенности действия вибрации и их характерные профессиональные заболевания: шоферы грузовых машин – желудочные заболевания; водители трелевочных тракторов – радикули10
ты; летчики – нарушения нервной и сердечно сосудистой деятельности; пилоты
вертолетов – снижение остроты зрения и т.д.
Вибрация может также положительно влиять на отдельные ткани и
организм в целом. Например; умеренная дозированная вибрация улучшает питание тканей и ускоряет заживление ран. Эти свойства вибрации используются
в медицине.
1.4. Методы вибрационной защиты
Для обеспечения вибрационной безопасности труда разработан комплекс
мероприятий и средств защиты. Основными составляющими этого комплекса
являются технические методы и средства борьбы с вибрацией в источнике ее
возникновения и на путях ее распространения к рабочему месту (или в точке
контакта с человеком-оператором), а также организационные мероприятия.
Технические методы и средства борьбы с вибрацией главным образом
направлены на изменение ее интенсивности, воздействующей на человекаоператора. При этом критерием эффективности служит степень достижения
нормативов вибрации, установленных для рабочих мест государственными
нормами.
По организационному признаку методы виброзащиты подразделяется на
коллективную и индивидуальную.
По отношению к источнику возбуждения вибрации методы коллективной
защиты подразделяются на методы, снижающие параметры вибрации:
– воздействием на источник возбуждения;
– на путях ее распространения от источника возбуждения.
По виду реализации методы, снижающие передачу вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом, предусматривают:
– использование дополнительных устройств, встраиваемых в конструкцию машины и в строительные конструкции (виброизоляция, динамическое гашение колебаний):
– изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций;
– использование демпфирующих покрытий и материалов;
– антифазную синхронизацию двух или нескольких источников возбуждения вибраций и др..
Наиболее эффективными методами борьбы с вибрацией в машинах и механизмах являются правильные конструктивные и технологические решения по
устранению причин вибрационных колебаний в источнике ее возникновения.
11
2. ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
К работе со стендом допускаются лица, ознакомленные с его устройством, принципом действия, а также изучившие настоящие методические указания.
При смене виброизолирующих модулей на вибростоле вибростенда или
изменении положения вибростенда относительно основания выключить генератор низкочастотных сигналов.
При эксплуатации и ремонте генератора и измерителя возможна опасность поражения персонала электрическим током напряжением 220В частотой
50Гц.
Поэтому при работе с генератором и измерителем необходимо соблюдать
следующие требования безопасности:
– заземлять генератор и измеритель с помощью клемм защитного заземления на корпусах приборов;
– плавкие вставки в приборах должны быть исправными и соответствовать номинальной нагрузке;
– запрещается эксплуатация генератора и измерителя при снятых крышках;
– запрещается производить доработки монтажа и другие работы в генераторе и измерителе под напряжением;
– при, ремонте и регулировании приборов необходимо использовать
ручной инструмент с диэлектрическими рукоятками.
При выполнении ремонтных, наладочных работ и эксплуатации стенда
лабораторного необходимо соблюдать правила и требования по электробезопасности по ПУЭ, ПЭЭП и ПТБ ЭЭП [8-10].
ВНИМАНИЕ! При смене виброизолирующих модулей на вибростоле вибростенда или изменении положения вибростенда относительно основания – выключить генератор низкочастотных сигналов.
3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
3.1. Описание лабораторного стенда
Внешний вид стенда лабораторного представлен на рис. 2. Стенд включает в свой состав: подставку под вибростенд 1, вибростенд 2, на вибростоле 3
которого устанавливается объект виброизоляции 4 и сменный виброзащитный
модуль 8 который представляет устройство, состоящее из двух параллельных
пластин между которыми установлены виброизоляторы или виброизолирующие прокладки. Объект виброизоляции 4 представляет устройство, укрепленное на установочной пластине. Объект виброизоляции 4 и сменные виброзащитные модули 8 хранятся в ящике 7. К объекту виброизоляции 4 крепится
вибродатчик ДН-4 в одном из направлений измерения вибрации Z, Х или Y.
12
На столе лабораторном размешены генератор низкочастотных сигналов 6
и измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2 - поз. 5 (далее генератор и измеритель соответственно).
Конструктивная схема устройства вибростенда (источника вибрации)
представлена на рис. 3.
Вибростенд имеет электромагнитную систему возбуждения вибраций,
обеспечивает направление воздействия вибрации по координатным осям Z,X,Y.
Вибростенд состоит из защитного разъемного кожуха1, в котором остановлен
магнитопроводящий корпус 3. Постоянный магнит 5 прикреплен ко дну корпуса 3 и входит в цилиндрическое отверстие вибростола 7. Вибростол 7 закреплен
с помощью пластинчатых пружин 9 на горизонтальной пластине 2, установленной на корпус 3. Катушка возбуждения 6 намотана вокруг сердечника вибростола 7. Защитная резиновая прокладка 8 закреплена на верхней части кожуха1.
Защитный кожух 1 прикреплен, с помощью шпилек к основанию 4 и имеет
возможность вращения вокруг горизонтальной оси.
3.2. Порядок выполнения работы
3.2.1 Закрепить объект виброизоляции (поз. 4 рис. 2) на вибростоле (поз.3
рис.2).
3.2.2. Закрепить вибродатчик ДН-4 на объекте виброизоляции (поз. 4
рис.2) вертикально в направлении оси Z.
3.2.3. Предварительно выполнить калибровку измерителя вибрации (см.
пункт 3.3.2) для чего гнездо 50 mV измерителя соединить кабелем 5Ф6.644.368
с эквивалентом вибропреобразователя.
3.2.4. Подключить генератор (поз. 6 рис. 4) к сети 220 В. Соединить выходные гнезда генератора (поз. 6 рис. 4) с нагрузкой (поз. 9 рис. 2), включать
тумблер "сеть" (поз. 5 рис. 4) и дать прогреться генератору в течение 10 мин.
Генератор готов к работе.
3.2.4. Подключить генератор (поз. 6 рис. 4) к сети 220 В. Соединить выходные гнезда генератора (поз. 6 рис. 4) с нагрузкой (поз. 9 рис. 2), включать
тумблер "сеть" (поз. 5 рис. 4) и дать прогреться генератору в течение 10 мин.
Генератор готов к работе.
Затем установить с помощью множителя (поз.1 рис.4) диапазон "х1" и далее ручкой плавного регулирования частоты (поз. 8 рис. 4) установить значение
октавной частоты возбуждения: 2 Гц, контролируя это значение на индикаторе
частоты (поз.2 рис.4). Значение амплитуды вибрации (коэффициента усиления),
устанавливаемой на генераторе (поз.7 рис.4), задается преподавателем.
ВНИМАНИЕ!. При возникновении перегрузки на лицевой панели генератора загорается светодиод "ПЕРЕГРУЗКА" (поз. 4 рис. 4). Необходимо выключить сетевое питание тумблером (поз. 5 рис. 4). Повторное включение сетевого
питания возможно только после погасания светодиода нагрузки.
13
Рис. 2. Стенд лабораторный. Общий вид.
Рис. 3. Конструктивная схема вибростенда.
14
Рис. 4. Лицевая панель генератора низкочастотных сигналов
Рис. 5. Лицевая панель измерителя шума и вибрации ВШВ-003-М2
15
3.2.5. Произвести, измерения виброускорения (виброскорости) объекта
виброизоляции в направлении Z для общей или локальной вибрации (см. раздел
3.3) во всем диапазоне частот, изменяя частоту вибрации с помощью множителя ручкой плавного регулирования генератора. Результаты измерений занести в
таблицу 2.
3.2.6. Переставить датчик ДН-4 в направлении X, для чего предварительно отсоединить кабель 5Ф6.644.333 от датчика.
3.2.7. Произвести все необходимые измерения в направлении оси X аналогично п. 3.2.5.
3.2.8. Переставить, датчик ДН-4 в направлении Y, для чего предварительно отсоединить кабель 5Ф6.644.333 от датчика.
3.2.9. Произвести все необходимые измерения в направлении оси Y аналогично п. 3.2.5.
3.2.10. Выключить генератор. Снять объект виброизоляции с вибростола,
присоединить к нему виброзащитный модуль и в сборе установить на вибростоле вибростенда. Включить генератор.
3.2.11. Закрепить вибродатчик ДН-4 на объекте виброизоляции (поз.4
рис.2) вертикально в направлении оси Z и провести измерения виброускорения
объекта виброизоляции совместно с виброзащитным модулем в направлении Z
для общей или локальной вибрации (см, п. 3.3) во всем диапазоне частот, изменяя частоту вибрации с помощью множителя и ручкой плавного регулирования
генератора.
3.2.12. Переставить датчик ДН-4 в направлении X, для чего предварительно отсоединить кабель 5Ф6.644.333 от датчика.
3.2.13. Произвести все необходимые измерения в направлении оси Х аналогично п. 3.2.5.
3.2.14. Переставить датчик ДН-4 в направлении Y, для чего предварительно отсоединить кабель 5Ф6.644.333 от датчика.
3.2.15. Произвести все необходимые измерения в направлении оси Y аналогично п. 3.2.5.
3.2.16. После выполнения лабораторной работы отключить генератор и
измеритель от сети.
Объект виброизоляции, модули, датчик и кабели положить в упаковочную тару.
По результатам измерений оценить эффективность виброзащиты Э для
каждой октавной полосы частот.
а − аз
Э=
100%
(8)
а
где: а – среднее квадратичное значение виброускорения до применения
виброзащитного модуля, м⋅с-2;
аз – среднее квадратичное значение виброускорения после применения
виброзащитного модуля, м⋅с-2;
Результаты расчетов занести в таблицу 2.
16
3.3. Порядок проведения измерений
3.3.1. Измерения вибрации выполняются на приборе измерителе шума и
вибрации ВШВ-003-М2 [6].
На лицевую панель измерителя (рис. 5) выведены следующие органы
управления, регулирования и индикации:
переключатель "РОД РАБОТЫ" с положениями:
– "0" – для включения измерителя;
– "┤├" – для контроля состояния электрических батарей;
– "►" – для включения измерителя в режим калибровки;
– F, S, 10S – для включения измерителя в режим измерения с постоянной времени F (быстро), S (медленно), 10S – 10 с;
показывающий прибор – для контроля напряжения питания и отсчета измеряемой величины, причем при работе с вибропреобразователем ДН-4, результат измерения необходимо умножить на 10; переключатели ДЛТ1, dB;
ДЛТ2, dB и единичные индикаторы:
20, 30, ... 130 dB;
3⋅10-3; 0,01 ... 103 m·S-2;
0,03; 0,1 ... 104 mm·S-1;
предназначенные для выбора пределов измерений звукового давления, виброускорения и виброскорости соответственно;
индикатор ПРГ – для индикации перегрузки измерительного тракта;
кнопка а, V – для включения измерителя в режим измерения виброускорения и виброскорости;
переключатель ФЛТ, Нz: с положениями:
1; 10 – для включения фильтра высоких частот (ФВЧ) 1; 10 Гц, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости;
ЛИН. – для включения фильтра низких частот (ФНЧ) 20 кГц, ограничивающего частотный диапазон при измерении уровня звукового давления, по характеристике ЛИНЕЙНЫЙ;
А,В,С – для включения корректирующих фильтров: А, В, С;
ОКТ – для включения измерителя в режим частотного анализа в октавных
полосах;
переключатель ФЛТ ОКТ с кнопкой кНz; Нz –для включения одного из
четырнадцати октавных фильтров со средними геометрическими частотами
1Гц … 8 кГц;
кнопка 10 кНz; 4 кHz – для включения ФНЧ 10 кНz или 4 кHz, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения и виброскорости;
кнопка СВ, ДИФ – для измерений в режиме свободного или диффузного
поля;
гнезда:
50 mV – выход с калибровочного генератора;
"ÆO" – для подсоединения предварительного усилителя ВПМ-101.
17
3.3.2. Подготовка измерителя к работе и порядок работы
Подключить измеритель к сети 220 В.
Установить измеритель в горизонтальное положение и механическим
корректором нуля установить стрелку измерителя на отметку"0" шкалы 0...10.
Установить переключатели измерителя в положения:
РОД РАБОТЫ "┤├" ;
ДЛТ1,dВ – 80;
ДЛТ2, dВ – 50.
Зафиксировать показание измерителя, оно должно быть в пределах сектора, указанного на нижней шкале измерителя.
Калибровка измерителя
Калибровку измерителя необходимо производить каждый раз перед началом измерений.
Подсоединить прибор эквивалент вибропреобразователя к предусилителю ВПМ-101, который подсоединить к гнезду "ÆO" измерителя.
Гнездо 50 mV измерителя соединить кабелем 5Ф6.644.368 с эквивалентом
вибропреобразователя.
Переключатель измерителя РОД РАБОТЫ установить в положение "►".
Резистором "►" установить стрелку измерителя на отметку "5,2" шкалы
0...10, учитывающую действительное значение коэффициента преобразования
вибропреобразователя. Выключить измеритель, для чего переключатель измерителя "РОД РАБОТЫ" установить в положение "0"
Отсоединить кабель 5Ф6.644.368 и к эквиваленту вибропреобразователя
подсоединить датчик ДН-4 с помощью кабеля 5Ф6.644.333.
3.3.3. Измерение виброускорения
Переключатели измерителя установить в положения:
ДЛТ1, dВ – 80;
ДЛТ2, dВ – 50.
Все кнопки отжаты, светится индикатор "130 dB".
В зависимости от частотного диапазона измерения переключатель ФЛТ,
Hz установить в положение "I" или "10"; нажать или отжать кнопку 10 кНz,
4кНz:
при измерении общей вибрации – кнопка нажата, "1";
при измерении локальной вибрации – кнопка нажата, "10".
Переключатель РОД РАБОТЫ установить в положения F, S или 10S, т.к.
при измерениях низкочастотных составляющих могут возникнуть флуктуации
(колебания) стрелки измерителя. Тогда следует перевести переключатель РОД
РАБОТЫ из положения F в положение S.
Произвести измерения, изменяя при необходимости положения переключателей ДЛТ1, dB и ДЛТ2, dB.
18
Если при измерении стрелка измерителя находится .в начале шкалы, то
следует вывести ее правее цифры "4" (верхняя шкала) или цифры "10" (средняя
шкала) сначала переключателем ДЛТ1, dB. Если периодически загорается индикатор ПРГ, то следует переключить переключатель ДЛТ1, dB на более высокий уровень (влево), пока не погаснет индикатор ПРГ, а затем использовать
аналогично переключатель ДЛТ2, dB
Произвести отсчет показаний измерителя по шкале m⋅S-2. При работе с
вибропреобразователем ДН-4 показание необходимо умножить на 10.
3.3.4. Измерение виброускорений в октавных полосах частот
Переключатель ФЛК, Hz, установить в положение "ОКТ.". Переключателем ФЛТ и кнопкой кHz, Hz включить необходимый октавный фильтр. При измерении общей вибрации (частоты 2; 4; 8; 16; 31,5 и 63 Гц) и локальной вибрации (частоты 8; 16; 31,5; 63; 125; 250, 500 и 1000 Гц) в диапазоне от 2 Гц до
500Гц кнопка кHz, Hz -нажата, а начиная с 1000 Гц кнопка кHz, Hz - отжата.
Повторить операции в соответствии с п.3.3.3 предыдущего подраздела,
производя отсчет показаний измерителя по шкале, m⋅S-2.
3.3.5. Измерение виброскорости
Нажать кнопку а, V и повторить операции в соответствии с п. 3.3.3, отсчитывая показания измерителя по шкале, mm⋅S-1.
4. ОТЧЕТ О РАБОТЕ
4.1. Параметры измерения вибрации.
4.2. Санитарно-гигиеническое воздействие вибрации на организм человека.
4.3. Нормирование вибрации.
4.4. Методы и средства, снижения вибрации.
4.5. Данные измерений (виброускорения или виброскорости принимаются
по согласованию с преподавателем) и расчетов вибрации представить в виде
табл. 2.
Таблица 2
Обозначение
виброускорения или
виброскорости
Ед. изм.
(м с-2 или
м⋅с-1⋅10-2)
Локальная вибрация по оси … (Xл, Yл, Zл)
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
8
16
31,5
63
125
250
500
1000
Корректированное по
частоте
значение
параметра,
n
U=
а
аз
Э
i 1(
∑
2
Ui ⋅ K i )
(эффективность
виброзащиты)
19
Общая вибрация по оси … (Xo, Yo, Zo)
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
2,0
4,0
8,0
16,0
31,5
63
v
vз
Э (эффективность
виброзащиты)
а − аз
100% } виброзащиты и построить
а
график зависимости эффективности виброзащиты от частоты локальной и общей вибрации.
Оценить эффективность { Э =
Студент
Фамилия
Подпись
Дата
Фамилия
Подпись
Дата
Преподаватель
5. Список литературы
1. ГОСТ 12.1.012-90. "ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования". Изд. стандартов, М.: 1990.
2. ГОСТ 24346-80. Вибрация. Термины и определения.
3. ГОСТ 24347-80. Вибрация. Обозначения и единицы величин.
4. ГОСТ 26568-85. Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация. Изд. стандартов, М.: 1985. – Взамен ГОСТ 12.4.046-78
5. ГОСТ 17770-86. Машины ручные. Требования к вибрационным характеристикам.
6. Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2. Паспорт 5Ф2.745 027 ПС.
7. Измеров Н.Ф., Суворов Г.А., Куралесин Н.А. и др. Физические факторы. Эколого-гигиеническая оценка и контроль: Практическое руководство в 2-х
т. Т2 – М.: Медицина, 1999. – 440 с.
8. Правила устройства электроустановок. – 6-е изд. перераб. и доп. – М.:
Энергоатомиздат, 1998.
9. Правила эксплуатации электроустановок потребителей. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1998.
10. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок
потребителей. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1994.
11. СН 2.2.4./2.1.8.566-96. Санитарные нормы. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. – М.: Минздрав
России, 1997.
20
Приложение 1
Санитарные нормы спектральных показателей вибрационной
нагрузки на оператора. Общая вибрация, категория 3, тип "а"
Среднегеометрические
частоты полос, Гц
1
Нормативные значения в направлениях Х0, Y0
Виброускорения
Виброскорости
дБ
дБ
м⋅с-2
м⋅с-1⋅10-2
в 1/3
в 1/1
в 1/3
в 1/1
в 1/3
в 1/1
в 1/3
в 1/1
окт.
окт.
окт.
окт.
окт.
окт.
окт.
окт.
2
1,6
2,0
2,5
3,15
4,0
5,0
6,3
8,0
10,0
12,5
16,0
20,0
25,0
31,5
40,0
50,0
63,0
80,0
0,09
0,08
0,071
0,063
0,056
0,056
0,056
0,056
0,071
0,09
0,112
0,140
0,18
0,22
0,285
0,355
0,445
0,56
3
0,14
0,1
0,11
0,20
0,40
0,80
4
99
98
97
96
95
95
95
95
97
99
101
103
105
107
109
111
113
115
5
103
100
101
106
112
118
6
0,9
0,64
0,46
0,32
0,23
0,18
0,14
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
7
1,3
0,45
0,22
0,20
0,20
0,20
8
105
102
99
96
93
91
89
87
87
87
87
87
87
87
87
87
87
87
9
108
99
93
92
92
92
Приложение 2
Санитарные нормы спектральных показателей
вибрационной нагрузки на оператора.
Общая вибрация, категория 3 Тип "в"
СреднегеоНормативные значения в направлениях Х0, Y0
метрические
Виброускорения
Виброскорости
-2
-1
частоты подБ
дБ
м⋅с
м⋅с ⋅10-2
лос, Гц
в 1/3 окт. в 1/1 окт. в 1/3 окт. в 1/1 окт. в 1/3 окт. в 1/1 окт. в 1/3 окт. в 1/1 окт.
1
1,6
2,0
2,5
3,15
4,0
5,0
6,3
8,0
10,0
2
0,015
0,012
0,01
0,009
0,008
0,008
0,008
0,008
0,01
3
0,02
0,014
0,014
4
82
81
80
79
78
78
78
78
80
5
86
83
83
6
0,13
0,09
0,063
0,045
0,032
0,025
0,02
0,016
0,016
7
0,18
0,063
0,032
8
88
85
82
79
76
74
72
70
70
9
91
82
75
21
Продолжение приложения 2
1
2
12,5
16,0
20,0
25,0
31,5
40,0
50,0
63,0
80,0
3
0,015
0,016
0,02
0,025
0,032
0,04
0,05
0,063
0,08
4
82
84
86
88
90
92
94
96
98
0,028
0,056
0,112
5
6
7
0,016
0,016
0,016
0,016
0,016
0,016
0,016
0,016
0,016
89
95
101
8
9
70
70
70
70
70
70
70
70
70
0,028
0,028
0,028
75
75
75
Приложение 3
Санитарные нормы спектральных показателей
вибрационной нагрузки на оператора
Локальная вибрация
Среднегеометрические
частоты
октавных полос, Гц
Нормативные значения в направлениях
Виброускорения
Виброскорости
-2
-1
дБ
дБ
м⋅с
м⋅с ⋅10-2
1
2
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
3
4
5
123
123
129
135
141
147
153
159
2,8
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
115
109
109
109
109
109
109
109
Приложение 4
Санитарные нормы одночисловых показателей
вибрационной нагрузки на оператора
при длительности смены 8 ч
Вид
вибрации
Категория
вибрации по
санитарным
нормам
Направление
действия
Нормативные, корректированные
по частоте и эквивалентные
корректированные значения
Виброускорения
Виброскорости
-2
дБ
дБ
м⋅с
м⋅с-1⋅10-2
1
2
3
4
5
6
7
Локальная
Общая
–
1
Хл, Yл, Zл,
Zо
Yо, Хо,
Zо, Yо, Хо
Zо, Yо, Хо
Zо, Yо, Хо
2,0
0,56
0,4
0,28
0,1
0,014
126
115
112
109
100
83
2,0
1,1
3,2
0,56
0,2
0,028
112
107
116
101
92
75
2
3 тип "а"
3 тип "в"
22
Приложение 5
Весовые коэффициенты коррекции для общей вибрации
Среднегеометрические частоты, Гц
1
2
4
8
16
31,5
63
Для виброускорения
Zo
Для виброскорости
Xo, Yo
Zo
Xo, Yo
Кi
LKi
Кi
LKi
Кi
LKi
Кi
LKi
2
3
4
5
6
7
8
9
-16
-7
-1
0
0
0
0,9
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
-1
0
0
0
0
0
0,71
1,0
1,0
0,5
0,25
0,125
-3
0
0
-6
-12
-18
1,0
0,5
0,25
0,125
0,063
0,0315
0
-6
-12
-18
-24
-30
0,16
0,45
0,9
1,0
1,0
1,0
Приложение 6
Весовые коэффициенты коррекции для локальной вибрации
Среднегеометрическая
частота октавной полосы, Гц
1
8
16
31,5
63
125
250
500
1000
Для виброускорения
Для виброскорости
Кi
Кi
2
1,0
1,0
0,5
0,25
0,125
0,063
0,0315
0,016
LKi
LKi
3
4
5
0
0
-6
-12
-18
-24
-30
-36
0,5
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
-6
0
0
0
0
0
0
0
23