Фізичні властивості вібрації

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

“Дослідження вібрації”

 

Мета роботи:

1. Ознайомити студентів з механізмом процесу віб­рації.

2. Ознайомити і навчити студентів користуватися мето­дикою і приладами контролю визначення параметрів процесу вібрації.

3. Навчити студентів методам оцінки вібрації і основних напрямків зниження вібрації.

 

Рекомендована література:

1. ГОСТ 12.1.012-90 Вибрация. Общие требования безопасности.

2. Бортницкий П.И. Охрана труда в автомобильном транспорте. – Київ,: Вища школа,1988.– 263 с.

3. Денисенко Г.Ф. Охрана труда.–М.: Высшая школа, 1985.

4. Салов А.М. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта.–М.: Транспорт, 1985.

5. Юдин Е. Охрана труда в машиностроении.– М.:Недра, 1983.

Теоретичні відомості

Фізичні властивості вібрації

6.1.1.1 Вібрацією називаються механічні коливання пруж­них тіл або коливальні рухи механічних систем, що являють собою процес розповсюдження механічних коливань в твердому тілі.

6.1.1.2 Коливання характеризуються наступними параметрами:

– амплітуда, модуль максимального зміщення тіла від положення рівноваги;

– період, мінімальний інтервал часу, через який відбувається повторення руху тіла;

– частота, кількість коливань, що відбуваються за одиницю часу;

V – коливальна швидкість – максимальне значення швидкості точки, що коливається, м/с;

– коливальне прискорення – максимальне значення прискорення точки, що коливається, м²/с.

 

6.1.1.3 Вібропереміщення у випадку синусоїдальних коливань визначається за формулою

(6.1)

де – кутова частота

(6.2)

– початкова фаза вібропереміщення, рад.

Як правило, величина не має значення і може не враховуватись, тобто =0.

Частота коливальногоруху визначається за формулою

(6.3)

де n – кількість обертів за хвилину.

Процес вібрації,що описується однією синусоїдою називається гармонічним, а двома табільше синусоїдами є періодичним.

6.1.1.4 Віброшвидкість (коливальна швидкість) та віброприскорення (коливальне прискорення) визначаються за формулами

(6.4)

(6.5)

Власні та вимушені коливання

6.1.2.1 Кожному пружному тілу (або конструкції), що виведене із положення рівноваги, властиві певний період і частота коливань, які називаються власними. Вони поступово затухають, оскільки енергіяруху внаслідок тертя переходить в теплову енергію.

6.1.2.2 Вимушеними називаютьсяколивання, які виникають при дії на тіло (або конструкцію) періодично змінної сили, якамаєназву збуджуючої.

6.1.2.3 Резонансом називають явище, яке виникає тоді, коли співпадають частоти і напрямок власних та вимушених коливань. Явище резонансу небезпечне для конструкції або споруди, оскільки зростає амплітуда коливань, що в свою чергу призводить до збільшення деформації і напруженості в середовищі, в якому відбуваються коливання. Це може призвести до поломки або руйнування обладнання, споруд, що може бути причиною травматизму, нещасних випадків.

6.1.2.4 Джерелами вібрації є різні технологічні процеси, механізми,машини таїх робочі органи, де є переміщення.

 

Характеристики вібрації.

6.1.3.1 Для вивчення процесу вібрації використовують спектри діючих значень параметрів або значення середніх квадратів останніх.

Під спектром розуміють весь можливий діапазон реалізації того чи іншого параметра.

6.1.3.2 В практиці віброакустичних досліджень весь діапа­зон частот (спектр) вібрацій розбивають на октавні смуги. В октавній смузі верхня гранична частота () у 2 рази більша граничної частоти , тобто

(6.6)

Аналіз та побудова спектрів параметрів вібрації можуть виконуватися також і в третиннооктавних смугах частот, для яких характерно, що

(6.7)

де , – верхня та нижня частоти в третиннооктавній смузі.

При аналізі спектру частот вібрації для кожної октавної смуги використовується значення середньогеометричної частоти, яка визначається за формулою

(6.8)

Види вібрацій

Вібрації згідно з державним стандартом ГОСТ 12.1.012-90. поділяють на загальну та локальну (місцеву). Загальна вібра­ція передається на все тіло людини, а локальна на руки працю­ючого. Можлива комбінована дія загальної та локальної вібрації.

Цим же державним стандартом вібрації занапрямком дії поділяють на загальні вібрації, що діють вздовж вертикальної осі Z та горизонтальних осей Х та У, і на локальні, що діють вздовж осі Хр, яка співпадає з віссю місць обхоплення (рукоятки, рульового колеса та інш.), і вздовж осі Zp, що знаходиться у площині, що утворена віссю Хр та напрямком прикладеннясили.

В залежності від джерела загальна вібрація поділяється на: транспортну, транспортно-технологічну, технологічну.

Транспортна вібрація виникає при русі машин по місце­вості, транспортно-технологічна – при роботі машин, що виконують технологічні операції в стаціонарному положенні та при пере­міщенні по спеціально підготовленій частині виробничого примі­щення, промислового майданчика, тощо. Технологічна вібрація виникає при роботі стаціонарних машин або передається на робо­чі місця, що не мають джерел вібрації.

Нормування вібрацій

Розрізняють гігієнічне та технічне нормування вібрації. У першому випадку обмежують параметри вібрації робочих місць і поверхні контакту з руками працюючих. У другому випадку обмежують параметри вібрації з врахуванням не тільки вказаних вимог, але і технічно досягнутого на сьогоднішній день для даного виду машин мінімального рівня вібрацій.

Нормованими параметрами загальної вібрації є середньоквадратичні значення коливальної швидкості в октавних смугах частот або амплітуда переміщень, що збуджуються роботою обладнання і передаються на робочі місця у виробничих приміщеннях (підлога, робочі майданчики, сидіння).

Вібрація, що діє на людину, нормується окремо в кожній стандартній октавній смузі по різному для загальної та локальної вібрації.

Норми по обмеженню загальних вібрацій (робочих місць) встановлюють логарифмічні рівні коливальної швидкості в октавних діапазонах із середньогеометричними частотами 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц (рис. 6.4), а норми по обмеженню ло­кальної вібрації – в октавних смугах з середньогеометричними частотами 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц (рис. 6.4). Нормування транспортних вібрацій виконується, починаючи з октавної смуги із середньогеометричним значенням частоти 1 Гц.

Гігієнічні норми вібрації встановлені при тривалості робочої зміни 8 годин. Гігієнічну оцінку вібрації проводять одним з трьох методів: частотним (спектральним) аналізом, інтегральною оцінкою по частотіта дозою вібрації.

При частотному (спектральному) аналізі нормованими пара­метрами є середньоквадратичні значення віброшвидкості V (та їх логарифмічні рівні ) або віброприскорення , що визначаються для локальної вібрації – в октавних смугах частот, а для загаль­ної вібрації – в октавних або 1/3 октавних смугах частот. Санітарні норми вібрацій наведені в додатку С.

Лабораторний віброметр

В даній лабораторній роботі використовується віброметр марки ВИП-2 (рис.6.5).

Віброметр ВИП-2

Віброметр ВИП-2 складається з віброперетворювача, вимірю­вального приладу та з’єднувального кабелю. Віброперетворювач має циліндричну форму і складається з сейсмоприймача, розміщеного в стальному корпусі з основою, на якій є шпилька для накручування наконечника (штиря).

Принцип роботи віброперетворювача є наступним: при контакті штиря з вібруючим об’єктом відбувається зміщення інерційної маси відносно магнітопроводу, при цьому на кінцях обмотки котушки підвісної системи виникає електрорушійна сила, величина якої пропорційна швидкості переміщення, що фіксуєть­ся за допомогою вимірювального приладу.

6.2.1.2 Порядок роботи з віброметром ВИП-2.

6.2.1.2.1 Перевірка працездатності віброметра.

Встановити перемикач “РОД РАБОТЫ” в положення: “КОНТР. ПИТАНИЯ” та переконатись, що стрілка гальванометра знаходиться в межах чорного спектру шкали.

6.2.1.2.2 Вимірювання амплітуди вібрації.

- встановити перемикач “РОД РАБОТЫ” в положення “ ” (амплітуда вимірюється в мікрометрах, мкм);

- встановити перемикач “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ” в таке положення, при якому має місце найбільше відхилення стрілки гальванометра в межах його шкали, але “не зашкалює”;

- числове значення амплітуди вібрації визначається за величиною відхилення стрілки гальванометра з врахуванням діапазону меж вимірювання, який відповідає знаменнику перемикача “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ”.

Наприклад:

Віброметр працює в режимі:

Перемикач “РОД РАБОТЫ” – положення “ ”;

Перемикач “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ” – положення .

Тоді числове значення амплітуди вібрації визначається за верхньою шкалою гальванометра 0 - 10 ділень, що відповідає діапазону 0 - 100 мкм.

Перемикач “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ” – положення .

Тоді числове значення амплітуди вібрації визначається за нижньою шкалою гальванометра 0 - 3 ділення, що відповідає діапазону 0 - 300 мкм.

 

6.2.1.2.3 Вимірювання віброшвидкості коливань (визначаються наступні значення: максимальна та мінімальна миттєві віброшвидкості, середньоквадратичне значення віброшвидкості):

– встановити перемикач “РОД РАБОТЫ” в положення “ ” (віброшвидкість вимірюється в мм/с);

– встановити перемикач “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ” в таке положення, при якому стрілка гальванометра має найбільше відхилення в межах його шкали, але “не зашкалює”;

– вимірювання максимальної (мінімальної) миттєвої віброшвидкості – числові значення визначаються за найбільшою (найменшою) величиною відхилення стрілки гальванометра з урахуванням діапазону меж вимірювання, який відповідає чисельнику перемикача “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ”.

Наприклад:

Віброметр працює в режимі:

Перемикач “РОД РАБОТЫ” – положення “ ”;

Перемикач “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ”– положення .

Тоді числове значення віброшвидкості визначається за верхньою шкалою гальванометра 0 - 10 ділень,що відповідає діапазону 0 - 1 мм/с.

Перемикач “ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ”–положення .

Тоді числове значення віброшвидкості визначається за нижньою шкалою гальванометра 0-3 ділення,що відповідає діапазону 0 - 30 мм/с.

– визначення середньоквадратичної віброшвидкості

(6.13)

де та – відповідно мінімальне та максимальне значення віброшвидкості для конкретної контрольної точки.

Таблиця 6.1 – Результати досліджень за допомогою віброметра ВИП-2

Джерело вібрації	Контроль-на точка	Експериментальні дані	Норма-тивні значення Lv
fср	Аm	Vmin	Vmax	Vcp	Lv

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

“Дослідження вібрації”

 

Мета роботи:

1. Ознайомити студентів з механізмом процесу віб­рації.

2. Ознайомити і навчити студентів користуватися мето­дикою і приладами контролю визначення параметрів процесу вібрації.

3. Навчити студентів методам оцінки вібрації і основних напрямків зниження вібрації.

 

Рекомендована література:

1. ГОСТ 12.1.012-90 Вибрация. Общие требования безопасности.

2. Бортницкий П.И. Охрана труда в автомобильном транспорте. – Київ,: Вища школа,1988.– 263 с.

3. Денисенко Г.Ф. Охрана труда.–М.: Высшая школа, 1985.

4. Салов А.М. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта.–М.: Транспорт, 1985.

5. Юдин Е. Охрана труда в машиностроении.– М.:Недра, 1983.

Теоретичні відомості

Фізичні властивості вібрації

6.1.1.1 Вібрацією називаються механічні коливання пруж­них тіл або коливальні рухи механічних систем, що являють собою процес розповсюдження механічних коливань в твердому тілі.

6.1.1.2 Коливання характеризуються наступними параметрами:

– амплітуда, модуль максимального зміщення тіла від положення рівноваги;

– період, мінімальний інтервал часу, через який відбувається повторення руху тіла;

– частота, кількість коливань, що відбуваються за одиницю часу;

V – коливальна швидкість – максимальне значення швидкості точки, що коливається, м/с;

– коливальне прискорення – максимальне значення прискорення точки, що коливається, м²/с.

 

6.1.1.3 Вібропереміщення у випадку синусоїдальних коливань визначається за формулою

(6.1)

де – кутова частота

(6.2)

– початкова фаза вібропереміщення, рад.

Як правило, величина не має значення і може не враховуватись, тобто =0.

Частота коливальногоруху визначається за формулою

(6.3)

де n – кількість обертів за хвилину.

Процес вібрації,що описується однією синусоїдою називається гармонічним, а двома табільше синусоїдами є періодичним.

6.1.1.4 Віброшвидкість (коливальна швидкість) та віброприскорення (коливальне прискорення) визначаються за формулами

(6.4)

(6.5)