Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1. название и цель работы;

2. схему лабораторного стенда;

3. результаты измерений и графики;

4. выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Рассказать о влиянии инфракрасного излучения на организм человека.

2. Рассказать о влиянии на человека теплового облучения от нагретых поверхностей технологического оборудования.

3. Перечислить основные виды защиты от инфракрасного излучения.

4. Дать классификацию экранов по принципу действия. Привести примеры.

5. Перечислить индивидуальные средства защиты от инфракрасного излучения.

Литература

1. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

2. ГОСТ 12.4.123-83. ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования.

Лабораторная работа № 7

Исследование вибрации

Цель работы: изучение методов измерения вибрации и оценка эффективности средств виброзащиты.

Продолжительность работы - 2 часа.

Оборудование и приборы

1. Стенд вибрационный.

2. Генератор низкочастотных сигналов.

3. Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М3.

4. Датчик измерения вибрации ДН-4.

5. Виброзащитные устройства.

Теоретические сведения

Под вибрацией понимают механические колебания элементов машин. Вибрация возникает при вращении неуравновешенных деталей машин или под воздействием динамических нагрузок, возникающих при соударении отдельных элементов механизмов.

По способу передачи на человека различают общую и локальную вибрации. Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Локальная вибрация передается через руки человека. Направления вибрации указывают в ортогональной системе координат. Для общей вибрации ось Z перпендикулярна опорной поверхности, ось X горизонтальна от спины к груди, ось Y горизонтальна от правого плеча к левому.

При превышении допустимых уровней вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека и вызывает со временем возникновение вибрационной болезни. Люди, подвергающиеся воздействию вибрации, чаще болеют сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями.

Характеристиками вибрационной нагрузки на оператора являются:

• виброускорение (виброскорость);

• диапазон частот;

• время воздействия вибрации.

Если амплитуда колебаний с частотой f Гц равна А метров, то виброскорость v = А×(2pf) м/с, а виброускорение а = А×(2pf)² м/с² На практике используют логарифмические уровни виброскорости L_v и виброускорения L_a.

L_v = 20lg(v / 5×10^–8) [дБ]; L_a = 20lg(a / 5×10^–6) [дБ]; (1)

Величина вибрации нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами:

для локальной вибрации: 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

для общей вибрации: 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц.

Время воздействия вибрации измеряется в минутах или часах непрерывного или накопленного суммарного воздействия. Для обеспечения вибрационной безопасности труда необходимо, чтобы интенсивность вибрации на рабочих местах не превышала нормативных значений. В табл.1 приведены некоторые гигиенические нормы вибрации в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90.

Таблица 1

Некоторые гигиенические нормы вибрации по ГОСТ 12.1.01-90

Вибрации	Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	2	4	8	16	31,5	63
Транспортно-технологическая	117	108	102	101	101	101
Технологическая	108	99	93	92	92	92
В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию	100	91	85	84	84	84
В служебных помещениях, конструкторских бюро, лабораториях	91	82	76	75	75	75

Для уменьшения вибрации необходимо снижать динамические нагрузки и балансировать детали машин, использовать устройства виброизоляции и динамического виброгашения.

Эффективность виброзащиты оценивается для каждой октавной полосы частот коэффициентом передачи вибрации (КП), который численно равен отношению амплитуды колебания объекта к амплитуде вибрирующего основания. КП зависит от конструкции и характеристик виброзащитного устройства. Обычно устройство состоит из упругих элементов (плоских или винтовых пружин) и демпферов - поглотителей энергии (жидкостных, пневматических, с сухим внешним трением или внутренним трением).

П

Рис.1. Модель виброзащитного устройства

ри аналитических исследованиях устройство рассматривают в виде модели, показанной на рис.1,

где m - масса защищаемого объекта, k - жесткость упругого элемента (Н/м), D - характеристика демпфера (Н×с/м), А - амплитуда колебания основания, А_з - амплитуда колебания объекта.

Решение дифференциального уравнения движения массы показывает, что КП зависит от собственной частоты системы f₀, определяемой по формуле (2) и величины демпфирования:

(2)

Графики зависимости коэффициента передачи вибрации от отношения f /f₀ при различных уровнях демпфирования показаны на рис.2. Из графиков видно, что в дорезонансной и резонансной областях эффекта виброзащиты нет, амплитуда колебания объекта превышает амплитуду колебания основания. Демпфирование ограничивает величину вибрации, блокируя резонансные явления. В зарезонансной области наблюдается эффект виброзащиты, при этом с увеличением величины демпфирования амплитуда колебания объекта растет.

Рис.2. График зависимости КП от отношения частоты колебаний основания f и собственной частоты виброзащитного устройства f_о

Лабораторный стенд для исследования вибрации включает регулируемый источник вибрации (вибростенд), установленный на подставке. На столе вибростенда закрепляются объекты испытаний и датчик измерения вибрации типа ДН-4. На лабораторном столе размещаются генератор низкочастотных сигналов, позволяющий изменять частоту и амплитуду колебаний вибростенда, и измеритель шума и вибрации типа ВШВ-003-М3, позволяющий измерять параметры вибрации (амплитудное значение ускорения или скорости механических колебаний объекта испытаний).

Принципиальная схема вибростенда показана на рис.3. Вибростенд имеет электродинамическую систему возбуждения колебаний. Он состоит из защитного разъемного кожуха 1, в котором установлен магнитопроводящий корпус 3. Постоянный магнит 5 прикреплен к дну корпуса 3 и входит в цилиндрическое отверстие вибростола 7, закрепленного с помощью листовых пружин 9 на горизонтальной пластине 2, установленной на корпусе 3. Катушка возбуждения 6 намотана вокруг сердечника вибростола 7. Защитная резиновая прокладка 8 закреплена на верхней части кожуха 1. Защитный кожух 1 прикреплен с помощью шпилек к основанию 4 и имеет возможность вращения вокруг горизонтальной оси. На стол вибростенда закрепляется объект, состоящий из пластины с датчиком вибрации ДН-4.

Рис.3. Схема вибростенда

Рис.4. Лицевая панель генератора низкочастотных сигналов

Кабель питания вибростенда вставляется в гнезда 6 генератора низкочастотных сигналов (рис.4). Для возбуждения колебаний вибростенда необходимо включить генератор (выключатель на задней крышке), дать ему прогреться в течение 10 минут, установить переключателем 1 требуемый диапазон частот («х1», «х10», «х100»), ручкой 2 плавно по индикатору 3 установить требуемую частоту колебаний стола. Значение амплитуды колебаний задается рукояткой 5 под контролем преподавателя. Внимание! При возникновении перегрузки загорается светодиод “Перегрузка” 4. В этом случае необходимо выключить генератор и повторно включить его после того, как светодиод погаснет.

Измерение виброскорости или виброускорения объекта производится измерителем шума и вибрации ВШВ-003-М3. Лицевая панель прибора показана на рис.5. Сигнал подается с датчика ДН-4 экранированным кабелем на гнездо 13. На лицевую панель измерителя выведены следующие органы управления, регулирования и индикации:

• переключатель 6 “РОД РАБОТЫ” с положениями:

- “ 0 ” - для включения измерителя,

- “ ” - для контроля состояния батарей,

- “ > ” - для включения измерителя в режим калибровки,

- “F”, “S”, “10S” - для включения измерителя в режим измерения с постоянной времени (“F” - быстро, “S” - медленно, “10S” - очень медленно);

Рис.5. Лицевая панель измерителя шума и вибрации ВШВ-003-М3

• показывающий прибор 1 для контроля напряжения питания и отсчета измеряемой величины, при работе с преобразователем ДН-4 результаты измерения необходимо помножить на 10;

• переключатели 3 “ДЛТ1” и 5 “ДЛТ2” для выбора пределов измерения параметров вибрации, выбранный диапазон указывают двенадцать единичных индикаторов 2;

• индикатор перегрузки измерительного тракта “ПРГ” 4;

• кнопка “а, V” 11 для включения измерителя в режим измерения виброскорости;

• переключатель “ФЛТ” 7, позволяющий включать различные фильтры с положениями: 1, 10, ЛИН, А, В, С, ОКТ;

• переключатель “ФЛТ ОКТ” 9 для включения одного из четырнадцати октавных фильтров со средними геометрическими частотами 1 Гц…..8 кГц;

• кнопка “СВ, ДИФ” 8 для измерения в режиме свободного или диффузного поля;

• гнездо “50 mпV” 12 для выхода калибровочного генератора.