Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лабораторная работа / виброизоляция.doc
Скачиваний:
79
Добавлен:
28.01.2014
Размер:
200.7 Кб
Скачать

Цель работы: ознакомиться с приборами и методами измерения параметров вибраций, научиться производить санитарно-гигиеническую оценку опасности воздействия вибраций и эффективность инженерных решений по защите от них.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Вибрация представляет собой механические колебательные движения частей машин, технологического оборудования, коммуникаций, сооружений, вызванные динамической неуравновешенностью вращающихся деталей, пульсацией давления при транспортировании жидкостей и газов. Соприкосновение с колеблющимися частями оборудования приводит к колебательным движениям отдельных частей тела человека (руки, ноги, грудь, живот, спина, бедра) или всего организма в целом.

Анализ производственных вибраций представляет большие трудности, т.к. колебания машин и другого оборудования являются сложными апериодическими колебаниями несинусоидального характера (например, импульсные или толчкообразные). Однако, вибрации несинусоидального характера всегда можно представить в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию гармонического (синусоидального) вида, являются:

– амплитуда вибросмещения A, м;

– амплитуда колебательной скорости V, м/с;

– амплитуда колебательного ускорения W, м/с2;

– линейная (или круговая) частота вынужденных колебаний, Гц.

Между собой указанные параметры связаны соотношениями:

V = 2πּfּA = ωּA ( 1 )

W = (2πּf)2ּA = ω2ּA ( 2 )

По способу передачи на человека вибрация классифицируется на:

– общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

– локальную (местную), передающуюся через руки человека.

В свою очередь, общая вибрация по источнику ее возникновения подразделяется на:

– транспортную (1 категория);

– транспортно-технологическую (2 категория);

– технологическую (3 категория).

По направлению действия вибрация подразделяется на:

– действующую вдоль осей ортогональной системы координат X, Y, Z для общей вибрации (рис. 1);

– действующую вдоль осей ортогональной системы координат Xл, Yл, Zл (рис. 1),

где X, Y, Z – соответственно вертикальная и горизонтальные оси координат;

ось Xд – совпадает с осью охвата (рукоятки, рулевого колеса, ложемента и т.п.),

ось Zл – лежит в плоскости, образованной осью Xp с направлением подачи или приложения силы. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Описание экспериментальной установки

Исследование вибрации производится на специальной лабораторной установке (рис. 3). В качестве источника вибрации служит электродвигатель 1, на валу которого закреплен регулируемый дебаланс.

Электродвигатель жестко закреплен на платформе 8, которая пружинными виброизоляторами 2 отделена от основания (фундамента) 9. Ненагруженная платформа 10 также отделена от основания (фундамента) 9 пружинными виброизоляторами 3.

С помощью грузиков дебаланса регулируется амплитуда колебаний. Частота вынужденных колебаний меняется путем изменения числа оборотов электродвигателя с помощью лабораторного трансформатора 7 типа ЛАТР. Напряжение питания фиксируется вольтметром 4.

Измерение параметров вибрации: амплитуды вибросмещения A, мкм;

виброскорости V, мм/с производится виброметром 5 типа ВИП-2.

Описание виброметра вип-2

Виброметр ВИП-2 предназначен для измерения периодической виб-рации работающего оборудования и машин в лабораторных и производственных условиях.

Основные технические характеристики виброметра:

1. Рабочий диапазон частот 10…1000 Гц.

2. Диапазон измерений: вибросмещения 2…1000 мкм;

виброскорости 0,1…100 мм/с.

3. Основная относительная погрешность измерения при нормальных условиях не превышает 25% по вибросмещению;

15% по виброскорости.

4. Допустимый наклон вибропреобразователя относительно вертикального рабочего положения 30о.

5. Пределы измерительных поддиапазонов:

– по вибросмещению 10; 30; 100; 300; 1000 мкм;

– по виброскорости 1; 3; 10; 30; 100 мм/с.

Основным элементом виброметра является вибропреобразователь 7, в основание корпуса которого ввинчивается наконечник (штырь). Он воспринимает механические колебания, преобразует их в электрические сигналы и подает последние на измерительный прибор 5 с помощью соединительного кабеля. Виброметр позволяет также подключение электронного осциллографа 6 для исследования частотных характеристик источников вибрации.

На лицевой панели виброметра расположен измерительный прибор и переключатели: РОД РАБОТЫ и ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ. В корпусе также установлен входной разъем для подключения вибропреобразователя и разъем ВЫХОД для подключения осциллографа.

Переключатель РОД РАБОТЫ имеет следующие положения:

ОТКЛ – отключение питания прибора;

КОНТР. ПИТАНИЯ – контроль питания и величина питающего на-

пряжения;

mm/s – измерение виброскорости, мм/с;

μm – измерение вибросмещения, мкм.

Подготовка виброметра к работе:

1. Соединить с помощью соединительного кабеля вибропреобразователь 7 с измерительным прибором 5.

2. Установить переключатели:

ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ в положение 100/1000;

РОД РАБОТЫ в положение КОНТР. ПИТАНИЯ.

При этом стрелка измерительного прибора должна устанавливаться между отметками 7 и 10 шкалы, что свидетельствует о нормальной величине напряжения питания. В противном случае необходимо заменить элементы питания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1. Определение собственной частоты колебаний

Оборудование и принадлежности: экспериментальная установка, виброметр ВИП-2.

1. С помощью грузика дебаланса на валу двигателя разбалансировать ротор, установив грузики ассимметрично относительно оси вращения

электродвигателя.

2. Убедившись, что электродвигатель подсоединен через лабораторный автотрансформатор 8 (ЛАТР) к сети, установить напряжение питания 220 вольт и включить установку.

3. Изменяя ЛАТРом напряжение питания в пределах от 50 до 120 вольт, зафиксировать напряжение, при котором наблюдается резонансный режим - электродвигатель при этом совершает интенсивные вертикальные колебания, после чего установку отключить.

4. Зная зависимость числа оборотов от напряжения питания электродвигателя n = f(U), определить резонансную частоту вращения fo = n/60 Гц.

5. Полученные данные занести в табл. 1.

Таблица 1

пп

Показания вольтметра,

В

Число

оборотов

по графику

n0, об/мин

Результаты расчета

собственной частоты установки f0, Гц

Эксперимен-тальное

fo = n0/60

Статическая осадка

Хст, см

Теоретическое по формуле (8)

1

2

3

220

220

220

Задание 2. Оценка эффективности виброизоляции

Оборудование и принадлежности: экспериментальная установка, виброметр ВИП-2.

1. Подготовить виброметр к работе (см. раздел "Методика эксперимента").

2. С помощью грузика дебаланса на валу двигателя разбалансировать ротор, установив грузики ассимметрично относительно оси вращения

электродвигателя.

3. Убедившись, что электродвигатель подсоединен через лабораторный автотрансформатор 8 (ЛАТР) к сети, установить напряжение питания 220 вольт и включить установку.

4. Измерить виброметром в точках A, B, C вибросмещение и виброскорость (см. раздел "Методика эксперимента")

5. Результаты измерений занести в табл. 2.

Таблица 2

Точка измерения

А, мкм

V,

мм/с

LV, дБ

Показания вольтметра, В

Частота вынужденных колебаний, Гц

f = n/60

Частота собственных колебаний, Гц

fo

Коэффициент передачи, КП

Оптимальное значение КПопт

А

В

С

2.66

0.66

0.66

6

0.3

0.05

101.6

75.6

60

220

220

220

16.16

16.16

16.16

3.82

3.82

3.82

0.059

0.059

0.059

1/15

1/15

1/15

По ГОСТ

  1. LV=20lg(V/V0)=20*lg (6*10-3/5*10-8)=101.6 (дБ)

  2. LV =20*lg (0.3*10-3/5*10-8)=76.6(дБ)

  3. LV =20*lg (0.5*10-3/5*10-8)=60(дБ)

f0=1/π-1/π=/2*3.14

XСТ=H0-HГР=0,04-0,023=0,017 (м)

f0=0.159*=3.82 (Гц)

КП=1/(f/f0)2 -1=1/16.89=0.059

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что такое вибрация (дать определение)?

Вибрация представляет собой механические колебательные движения частей машин, технологического оборудования, коммуникаций, сооружений, вызванные динамической неуравновешенностью вращающихся деталей, пульсацией давления при транспортировании жидкостей и газов.

2. Какими параметрами характеризуется вибрация?

A,V,W,f.

3. Что такое колебательная скорость и уровень колебательной скоро-

сти?

V=2π*f*A=ωA

4. Каким параметром оценивается качество виброзащиты?

Основным показателем, определяющим качество виброзащиты является коэффициент КП.

5. Чему равен КП в режиме резонанса? Каким образом снизить вибрацию в режиме резонанса?

КП=1/(f/f0)2 -1=1/0=

Нужно изменить либо массу машины, либо жесткость пружинного амортизатора.

6. Какие существуют методы гигиенической оценки воздействия вибраций на человека и чем они отличаются друг от друга?

– частотный (спектральный);

– интегральный;

– метод доз.

При частотном (спектральном) методе нормируемыми параметрами в

пределах каждой октавной полосы частот являются:

– среднеквадратичные значения виброскорости V (м/с) или их логарифмические уровни Lv (дБ) для общей вибрации;

– среднеквадратичные значения виброускорения W (м/c2) или их логарифмические уровни Lw (дБ) для локальной вибрации.

При интегральном методе нормируемыми параметрами являются кор-ректированные значения виброскорости Vk (м/с) или их логарифмические уровни Lvk (дБ), измеряемые с помощью специальных фильтров или вычисляемые по формулам из ГОСТ 12.1.012-90.

При оценке вибраций дозой нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение Vэ, определяемое из выражения:

Соседние файлы в папке лабораторная работа