- •Механические колебания и виброакустическая защита транспортно-технологических строительных машин
- •«Наземные транспортно-технологические комплексы»
- •Введение
- •Характеристики сил в механизмах
- •1.1. Движущие силы
- •. Силы сопротивления
- •. Силы трения
- •. Силы упругости
- •. Импульсные и ударные силы
- •2. Уравнения движения механизмов
- •2.1. Число степеней свободы
- •2.2. Жесткость
- •2.3. Уравнения движения механической системы с одной степенью свободы.
- •2.4. Кинематика гармонического движения
- •2.5. Учет массы пружины
- •2.6. Вынужденные колебания
- •2.7. Резонанс
- •2.8. Кинематическое возбуждение
- •2.9. Инерционное возбуждение
- •2.10. Экспериментальное определение собственной частоты
- •2.11. Сложное (полигармоническое) возбуждение
- •2.12. Круговые колебания. Критическая частота вращения вала
- •2.13. Различные виды трения при колебаниях
- •3. Колебания системы с двумя степенями свободы
- •3.1. Собственные колебания
- •3.2. Вынужденные колебания
- •4. Вибрация и способы ее снижения
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Основные конструкционные особенности зтм.
- •4.3. Общая характеристика источников виброакустической энергии
- •4.4. Методы и средства снижения виброакустической энергии
- •5. Виброизоляция
- •5.1. Линейный виброизолятор
- •5.2. Виброизоляция при ударном воздействии
- •5.3. Виброизоляция при случайном воздействии
- •6. Динамическое гашение колебаний
- •6.1. Пружинный динамический гаситель
- •6.2. Динамический поглотитель колебаний
- •6.3. Динамический поглотитель колебаний крутильной системы
- •6.4. Ударные гасители колебаний
- •7. Уравновешивание механизмов и машин
- •7.1. Общие сведения об уравновешивании
- •7.2. Уравновешивание вращающегося тела
- •8. Вибропоглощение
- •8.1. Природа и характеристики потерь колебательной энергии в твердых телах
- •8.2. Расчет вибропоглощающих покрытий и конструкций
- •8.3. Конструкционные материалы с большими внутренними потерями
- •9. Характеристики вибрации, определяющие ее действие
- •9.1. Показатели интенсивности вибрации
- •9.2. Показатели спектрального состава вибрации
- •9.3. Допустимые значения уровней вибрации
- •Определение коэффициентов передачи при виброизоляции
- •9.5. Пассивная и активная виброизоляция сиденья самоходной машины
- •9.6. Виброизоляция автомобильных и тракторных двигателей
- •10. Теория и практика борьбы с шумом
- •10.1. Актуальность проблемы борьбы с шумом
- •10.2. Перспективы борьбы с шумом
- •10.3. Основные понятия и определения
- •10.4. Излучение и распространение звука
- •10.5. Распространение звука в помещении
- •10.6. Поглощение, отражение и прохождение звука
- •10.7. Интерференция звука
- •10.8. Дифракция звука
- •11.1. Характеристика шума
- •11.2. Спектральные и временные характеристики шума
- •11.3. Сложение шума двух и более источников
- •11.4. Перевод узд в уз
- •11.5. Вычитание уз (узд)
- •11.6. Расчет эквивалентного уз
- •11.7. Нормы шума на рабочих местах
- •11.8. Технические нормы шума машин
- •11.9. Нормирование ультразвука и инфразвука
- •12. Источники шума
- •12.1. Классификация
- •13. Механический шум
- •13.1. Зубчатые передачи
- •13.2. Подшипники
- •13.3. Роторы
- •13.4. Кулачковые механизмы
- •14. Аэродинамический шум
- •14.1. Шум струи
- •14.2. Шум вентиляторов
- •15. Гидродинамический шум
- •15.1. Источники шума
- •15.2. Шум гидронасосов
- •16. Электромагнитный шум
- •16.1. Электрические машины
- •16.2. Трансформаторы
- •17. Расчет звука в помещении от наружнего источника
- •17.1. Расчет структурного звука
- •17.2. Расчет эффективности звукоизолирующего капота
- •18. Характеристики шума в кабинах строительных
- •18.1. Характеристики внешнего шума
- •18.2. Снижение шума в кабинах. Методы и средства
- •18.3. Звукоизоляция и звукопоглощение
- •18.4. Виброизоляция и вибродемпфирование
- •18.5. Снижение внешнего шума
- •18.6. Глушители шума выпуска отработавших газов двигателей
- •Часть четвертая
- •19. Задачи и методы прогнозирования
- •19.1. Системный анализ
- •19.2. Математическая модель виброакустического процесса
- •19.3. Используемые конечные элементы
- •Формирование топологии и базы исходных данных
- •20.1. Топология и физико-геометрические характеристики элементов конструкции машины1
- •20.2. Аппроксимация конечными элементами колесного погрузчика
- •20.3. Сопоставление результатов численных исследований (мкэ)
- •20.4. Определение вклада воздушного и структурного шума
- •Виброакустические исследования дорожного
- •21.1. Топология дорожного снегоочистителя типа дэ-2101
- •Анализ результатов численных исследований мкэ виброакустического процесса на снегоочистителе
- •Первая часть:
- •Второй часть:
- •Третья часть:
- •Четвертая часть
- •Приложения
- •И их значений в м/с и м/с2 соответственно
- •Сведения об авторе
- •Механические колебания и виброакустическая защита транспортно-технологических строительных машин
9.3. Допустимые значения уровней вибрации
Среднеквадратические значения виброскорости и соответствующие им логарифмические уровни вибрации могут служить нормами к ограничению вибрации. В табл. 9.2 указаны нормы допустимой виброскорости применительно к ограничению вибрации на рабочих местах обслуживающего персонала, производственного персонала и средств транспорта в соответствии с рис. 9.2. В зависимости от места возникновения и характера вибрации нормы допустимой виброскорости установлены для шести групп:
для средств транспорта при движении по местности;
средств транспорта при движении по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и горных выработок (кроме железнодорожного транспорта;
постоянных рабочих мест в производственных помещениях предприятий;
служебных помещений на судах;
складов, столовых и бытовых помещений предприятий;
лабораторий, конструкторских бюро, вычислительных центров и других помещений для работников умственного труда.
Таблица 9.2
Нормативные значения виброскорости в октавных частотных полосах
Номер группы |
Направление вибрации |
Среднеквадратические значения виброскорости, см/с |
||||||
Их уровни, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц, не более |
||||||||
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
31,5 |
63 |
||
1 |
По оси z |
|
|
|
|
|
|
|
|
По осям x, y |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
По осям z, x, y |
- |
|
|
|
|
|
|
3 |
По осям z, x, y |
- |
|
|
|
|
|
|
4 |
По осям z, x, y |
- |
|
|
|
|
|
|
5 |
По осям z, x, y |
- |
|
|
|
|
|
|
6 |
По осям z, x, y |
- |
|
|
|
|
|
|
При определении направлений, по которым нормируется вибрация, считается, что ось z направлена по вертикали. Среднеквадратические значения виброскорости указаны в см/с, т.е. в 10-2 м/с (рис. 9.2). Соответствующие им логарифмические уровни вибрации вычислены при начальном значении виброскорости υ0 = 5·10-8 м/с. Допустимые значения виброскорости установлены при продолжительности воздействия в течение восьмичасового рабочего дня.
Характерные случаи в области механизации строительства передачи вибрации телу человека показаны на рис. 9.1:
через сиденье 1 от неровностей дороги 2 и неуравновешенности двигателя 3 (рис. 9.1, а). Эта вибрация возникает на скреперах, бульдозерах, автогрейдерах, грузовых автомобилях, тракторах и других самоходных машинах;
через сиденье кабины управления 1, подвешенной к башне 3, вследствие колебания крана при подъеме или опускании груза 2 (рис. 9.1, б). К таким кранам относят самоходные башенные и стреловые самоходные;
через пол 1 рабочего места от вибрации стенда 2 (рис. 9.1, в), на котором испытывается генерирующий вибрации механизм (например, двигатель внутреннего сгорания или вибрационная площадка для уплотнения бетона в железобетонных конструкциях);
через пол 1 рабочего места, расположенного на формирующем агрегате бетоноукладчика 2 (рис. 9.1, г);
от пневматической или электрической ручной машины (рис. 9.1, д) и от органов управления самоходной машины (рис. 9.1, е).
Действующие гигиенические оценки вибрации изложены в ГОСТ 12.1.012 – 82.
Рис. 9.1. Примеры передачи вибрации телу человека
По способу передачи на человека вибрацию делят на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека. Направление действия общей вибрации принято оценивать вдоль осей ортогональной системы координат X, Y, Z (рис. 9.2).
Общую вибрацию в зависимости от источника ее возникновения подразделяют на следующие категории: 1 – транспортную (от подвижных машин и транспортных средств: тракторы, автомобили грузовые, скреперы, грейдеры, бульдозеры); 2 – транспортно-технологическую (экскаваторы, краны промышленные и строительные); 3 – технологическую (станки металлообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины).
Рис. 9.2. Направление координатных осей
Гигиеническую оценку вибрации производят одним из трех методов: частотным (спектральным) анализом; интегральной оценкой по частоте и дозой вибрации. При частотном анализе нормируемыми параметрами являются средние квадратические значения виброскорости V (и их логарифмические уровни LV) или виброускорения а для локальной вибрации в октавных полосах частот, а для общей вибрации – в октавных или треть-октавных полосах частот.
Логарифмические уровни виброскорости LV, дБ, составляют
, (9.5)
где V – среднеквадратическое значение виброскорости, м/с.
При интегральной оценке по частоте нормируемых параметров корректированное значение контролируемого параметра вибрации
, (9.6)
где Ui – среднеквадратическое значение контролируемого параметра (виброскорости или виброускорения) в i-й частотной полосе; n – число частотных полос (1/3 или 1/1) в нормируемом частотном диапазоне; Кi – весовой коэффициент для i-й частотной полосы, определяемой по табл. 9.3.
При оценке локальной вибрации используют среднее за время воздействия корректированное значение:
, (9.7)
где – корректированное значение контролируемого параметра в j – м промежутке времени; m – общее число полученных корректированных значений за равные промежутки времени.
Для оценки вибрации с помощью дозы за нормируемый параметр принимают эквивалентное корректированное значение Uэкв, определяемое по формуле
, (9.8)
где D – доза вибрации,
, (9.9)
где – мгновенное корректированное значение параметра вибрации в момент τ, получаемое с помощью корректирующего фильтра с характеристикой по табл. 9.1; t – время воздействия вибрации за рабочую смену.
Таблица 9.3
Значения весового коэффициента Кi
Средне-геометри-ческие частоты полос, Гц |
Значения весового коэффициента Кi при вибрации |
||||||||||||||
общей |
локальной |
||||||||||||||
для виброускорения |
для виброскорости |
для вибро-ускорения |
для вибро-скорости |
||||||||||||
в 1/3 окт. |
в 1/1 окт. |
в 1/3 окт. |
в 1/1 окт. |
в 1/1 окт. |
|||||||||||
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
||||||
1,0 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
0,064 |
0,5 |
0,05 |
0,5 |
- |
- |
|||||
2,0 |
0,71 |
1,0 |
0,71 |
1,0 |
0,178 |
1,0 |
0,16 |
0,9 |
- |
- |
|||||
4,0 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
0,512 |
1,0 |
0,45 |
1,0 |
- |
- |
|||||
8,0 |
1,0 |
0,25 |
1,0 |
0,25 |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
1,0 |
0,5 |
|||||
16,0 |
0,50 |
0,125 |
0,5 |
0,125 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|||||
31,5 |
0,25 |
0,013 |
0,25 |
0,063 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
|||||
63,0 |
0,125 |
0,031 |
0,125 |
0,031 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,25 |
1,0 |
|||||
125,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,125 |
1,0 |
|||||
250,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,063 |
1,0 |
|||||
500,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,032 |
1,0 |
|||||
1000,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,016 |
1,0 |
Для общей вибрации категории 1 (транспортная вибрация) допустимые значения нормируемого параметра должны соответствовать указанным в табл. 9.4.
Таблица 9.4
Допустимые значения виброускорения и виброскорости в октавных частотных полосах
Средне-геометрические частоты полос, Гц |
Допустимые значения нормируемого параметра |
|||||||||||||
по виброускорению, м/с2 |
по виброскорости |
|||||||||||||
м/с·10-2 |
дБ |
|||||||||||||
в 1/3 окт. |
в 1/1 окт. |
в 1/3 окт. |
в 1/1 окт. |
в 1/ окт. |
||||||||||
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
Z |
X,Y |
|||||
1,0 |
0,63 |
0,224 |
1,10 |
0,39 |
10,43 |
3,57 |
20,0 |
6,30 |
132 |
122 |
||||
2,0 |
0,45 |
0,224 |
0,79 |
0,42 |
3,58 |
1,78 |
7,10 |
3,50 |
123 |
117 |
||||
4,0 |
0,35 |
0,450 |
0,57 |
0,8 |
1,25 |
1,78 |
2,50 |
3,20 |
114 |
116 |
||||
8,0 |
0,315 |
0,900 |
0,6 |
1,62 |
0,64 |
1,78 |
1,30 |
3,20 |
108 |
116 |
||||
16,0 |
0,63 |
1,80 |
1,14 |
3,20 |
0,64 |
1,78 |
1,10 |
3,20 |
107 |
116 |
||||
31,5 |
1,25 |
3,55 |
2,26 |
6,38 |
0,64 |
1,78 |
1,10 |
3,20 |
107 |
116 |
||||
63,0 |
2,50 |
7,10 |
4,49 |
12,76 |
0,64 |
1,78 |
1,10 |
3,20 |
107 |
116 |
Допустимые значения нормируемого параметра для общей вибрации категории 2 (транспортно-технологическая вибрация) и категории 1 (технологическая вибрация) и локальной вибрации принимают по ГОСТ 12.1.012 -78.
Измерение вибрации производится приборами-измерителями вибрации (виброметрами). В зависимости от назначения и измеряемой величины приборы подразделяют на измерители ускорений, скорости и перемещения.
Приборы основаны на пьезоэлектрическом, магнитоэлектрическом, индуктивном, тензометрическом и других методах.