Вибрация. Методы и меры борьбы

Реакция R определяется как линейная характеристика

dt

R = qδ + μ dδ , (11)

где δ – величина деформации;

dt

dδ

– скорость деформации; q – жесткость;

μ –  коэффициент демпфирования: при  μ = 0 – линейный идеальный упру-

гий элемент (пружина); при q = 0 – линейный вязкий демпфер.

Такая модель виброизолятора с линейной характеристикой была пред-

ставлена на рис. 4.

Эффективность виброизоляции характеризуется  коэффициентом пере-

дачи:

2 1

Ζ = = = = ≤

m1

m2

m1

m2

m1

m2

m1

m

F

F

V

V

a

a

x

x

T . (12)

Чем меньше TΖ , тем эффективнее виброизоляция.

Коэффициент передачи TΖ можно определить из соотношения частот

fсобст. и fвын.

( ) 1

1

2

вын. собст. −

=

f f TΖ , (13)

Если  пренебречь трением тогда, чем меньше fсобст., тем выше эффек-

тивность виброизоляции.

Выражение для собственной частоты системы  с учетом жесткости сис-

темы  и массы:

CТ

собст.

2π

1

2π

1

2π

1

x

g

m g

q g

m

q

f =

⋅

⋅

= = , (14)

где СТ x =mg/q – статическая осадка системы на виброизоляторах под давле-

нием собственной массы.

Чем больше xст, тем ниже собственная частота системы и, следователь-

но, меньше TΖ , т.е. выше эффективность виброизоляции.

Для виброизоляции  источников возбуждения колебаний  применяют:

а) пружинные, пружинно-резиновые и резинометаллические  виброизолято-

ры (рис. 8); 
 
 
 

б) упругие  резиновые прокладки;

в) комбинированные виброизоляторы (установка виброизоляторов на про-

кладки  из упругих материалов типа резины).

Для эффективной  виброизоляции фундамент, на котором  производится

монтаж  оборудования на виброизоляторах должен обладать большой мас-

сой. При  изоляции с помощью пружинных  амортизаторов и упругих про-

кладок  происходит в большей степени  отражение колебательной энергии  и

в меньшей  степени поглощение энергии в  самих изолирующих элементах.

Рис. 8. Резинометаллические и пружинно-резиновые  виброизоляторы

Активные  системы виброизоляции. Вибрационная защита с помощью

массивных элементов оказывается малоэффективной  для низких частот. В

таких случаях применяют активные (управляющие) системы виброизоля-

ции. В них внешние силы, вызывающие вибрацию защищаемого объекта

компенсируются  дополнительным источником энергии.

Активные  системы виброизоляции используются для защиты прецизи-

онных станков, стартовых платформ, пилотов от перегрузок и повышения

комфортности  транспортных средств. Активная система  содержит чувстви-

тельные элементы (датчики), устройства для  создания управляющего воз-

действия.

В зависимости  от предъявляемых требований усилительные и исполни-

тельные устройства могут быть гидравлические, пневматические, электро-

механические, электромагнитные.

Рис. 9. Схема активной виброзащиты

На рис. 9 приведена схема активной виброзащиты, где введена активная

обратная  связь, формирующая управляющее  воздействие V(t) .

Цель  виброзащиты – уменьшение колебаний объекта с массой М при

кинематическом  возмущении ξ(t). Управляющее воздействие V(t) приложе-

но к  промежуточной массе m. Управление может быть осуществлено:

1. По  отношению масс М и m. Тогда управляющее воздействие осущест-

вляется перемещением массы М по направлению ZB:

В V = −k ⋅W(P)⋅ Z , (15)

где k - коэффициент усиления; W(P) – передаточная функция цепи, вклю-

чающей датчик и исполнительное устройство или управляющее воздействие

А V = −k ⋅W(P)⋅ Z для массы m.

2. По  возмущению ξ(t) , где управляющее воздействие:

V = −(μ ⋅ P + q) ⋅ ξ(t) или V =W(P)⋅ ξ(t). (16)

1.6. Средства индивидуальной  защиты

При работе с ручным механизированным и пневматическим инструмен-

том применяются  средства индивидуальной защиты рук  от вибрирующих

объектов, указанные в ГОСТ 12.4.002 – 74 «ССБТ. Средства индивидуаль-

ной защиты рук от вибрации. Общие технические  требования». К ним отно-

сятся антивибрационные рукавицы с поролоновыми прокладками или нала-

донниками из резины. Для изоляции рабочих  от вибрирующего пола приме-

няют специальную обувь на антивибрационной подошве; резино-войлочные

маты; антивибрационные площадки; антивибрационные сидения.

В целях  профилактики развития вибрационной болезни  для работающих

с вибрирующим  оборудованием регламентируется режим  работы – продол-

жительность рабочей смены, обязательные перерывы, отдых. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература

1. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибраций в машиностроении.

– М.: Машиностроение, 1999.

2. Заборов В.И., Коляско Л.Н., Росин Г.С. Защита от шума и вибрации в

металлургии. – М.: Металлургия, 1996.

3. Борьба с шумом  на производстве: Справочник/под ред.  Е.Я. Юдина.

–М.: Машиностроение, 1995.

4. Логунов Л.Ф., Осипов Г.Л. Борьба с шумом в машиностроении. – М.:

Машиностроение, 1980.

5. Борисов Л.П., Гужас Д.Р. Звукоизоляция в машиностроении. – М.:

Машиностроение, 1990.