Защита от вибрации

Амплитуда скорости вибрации (виброскорости) υ_т может быть определена по формуле

, (1)

где F_m – амплитуда возмущающей вибросилы, Н; μ – коэффициент сопротивления, Нс/м; f – частота вибрации, Гц; т – масса системы, кг; с – коэффициент жесткости системы, Н/м.

На основе анализа формулы (1) можно сделать следующие выводы: для уменьшения виброскорости v_m необходимо снижать силу f (снижать виброактивность машины) и увеличивать знаменатель, а именно – повышать сопротивление системы μ и не допускать, чтобы . При равенстве этих членов наступает явление резонанса и уровень вибрации резко возрастает.

Таблица 3

Допустимые значения уровней вибрации на рабочем месте человека-оператора по ГОСТ 12.1.012–90

Вид вибрации	Направления, по которым нормируются вибрации	Среднеквадратические значения виброскорости, м/с · 10^–2 Их уровни, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц, не более
		1	2	4	8	16	31,5	63
Транспортная	По оси Z	20 132	7,1 123	2,5 114	1,3 108	1,1 107	1,1 107	1,1 107
	По осям X и Y	6,3 122	3,5 177	3,2 116	3,2 116	3,2 116	3,2 116	3,2 116
Транспортно-технологическая	По осям Z, X и Y	–	3,5 177	1,3 108	0,63 102	0,56 101	0,56 101	0,56 101
Технологическая на постоянных рабочих местах в производственных помещениях предприятий; в машинно-котельных отделениях, центральных постах управления; производственных помещениях		–	1,3 108	0,45 99	0,22 93	0,2 92	0,2 92	0,2 92
В складах, столовых, бытовых, дежурных, производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрации		–	0,5 100	0,18 91	0,089 85	0,079 84	0,079 84	0,079 84
В заводоуправлениях, лабораториях, учебных пунктах, конструкторских бюро, вычислительных центрах, здравпунктах, конторских помещениях и других помещениях для работников умственного труда		–	0,18 91	0,063 82	0,032 76	0,028 75	0,028 75	0,028 75

Таким образом, для защиты от вибрации необходимо применять следующие методы:

– снижение виброактивности машин (уменьшение силы F_m);

– отстройка от резонансных частот (2πfm ≠ c/2πf);

– вибродемпфирование (увеличение μ);

– виброгашение (увеличение т) — для высоких и средних частот;

– повышение жесткости системы (увеличение с) — для низких и средних частот;

– виброизоляция;

– применение индивидуальных средств защиты.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации:

Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция. Для виброизолированных систем, в которых можно пренебречь трением:

(2)

где f – частота вынужденных колебаний; f₀ – собственная частота виброизолированной системы. Как видно из приведенной формулы, только при , т. е., снижает передачу вибрации на защищаемый объект. По конструктивным и экономическим соображениям существует оптимальное значение что соответствует .

Собственная частота виброизолированной системы . Умножив числитель и знаменатель подкоренного выражения на g – ускорение свободного падения, получим f₀ = 1/2π . Так как mg – сила тяжести машины, a – статическая осадка виброизоляторов под действием силы тяжести машины, то

f₀ = 1/2π (3)

Т. е. чем больше статическая осадка виброизоляторов под действием веса машины, тем меньше f₀, а значит меньше КП и лучше виброизоляция.

Эффективность виброизоляции в дБ можно определить по формуле

(4)