Министерство образования и науки российской федерации

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО – ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра электротехники и электроники

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВИБРАЦИЙ И МЕТОДОВ БОРЬБЫ С НИМИ

Методические указания к лабораторной работе

Набережные Челны

2006

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВИБРАЦИЙ И МЕТОДОВ БОРЬБЫ С НИМИ

Цель работы: - Изучить вибрационные процессы в механизмах и машинах;

- определить параметры общей и локальной вибрации и ее нормирование;

- изучить приборы для контролирования вибрации;

- изучить методы и способы снижения уровня вибрации на механизмы и организм работающих и научится определять эффективность виброзащиты.

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Вибрацией называется механическое колебание упругих тел, проявляющееся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве. Вибрация - механическое колебательное движение, источником которых на производстве являются некоторые виды ручных инструментов, станков, машин и механизмов. Причиной возникновения вибрации являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия.

Наличие дисбаланса во всех случаях приводит к появлению неуравновешенных центробежных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса может явиться неоднородность материала вращающего тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения, деформация деталей от неравномерного нагрева при горячих и холодных посадках и т.п.

Обычно вибрация возникает в результате воздействия на детали и узлы машин периодической внешней силы - возмущающей силы. Колебания, вызванные это силой, называются вынужденными и продолжаются до тех пор, пока действует возмущающая сила. Характер вынужденных колебаний определяется как свойствами внешнего воздействия, так и параметрами колеблющейся системы. После прекращения действия возмущающей силы колебания выведенной из равновесия упругой системы постепенно затухают. Колебания, поддерживаемые только силами упругости, называются свободными или собственными.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются:

• амплитуда смещения "А_m" - величина наибольшего отклонения точки от положения равновесия;

• колебательная скорость "V_m" - максимальное из значений скорости колеблющейся точки;

• частота колебания "f_m" - число полных колебаний за единицу времени;

• период колебания "T"- промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми состояниями системы.

Частота колебания и период колебания связаны соотношением

f_m = 1/ Т.

В общем случае вибрация - физическая величина, характеризующаяся функцией времени, т.е. смещение X_m = f(τ). Текущее значение смещения - вибросмещения находится из выражения X = Asin(ωτ + φ), где  - собственная частота вибросистемы m – масса колеблющегося тела; с – коэффициент упругости вибросистемы;  - начальная фаза колебаний, причем,  = 2f.

Максимальное (амплитудное) значение A_m = |Х|_max = |A|, которое будет наблюдаться при sin(ωτ + φ) = 1.

Мгновенную скорость находят, дифференцируя уравнение движения по времени:

а ускорение тела W находим повторным дифференцированием предыдущего выражения:

При оценке вибрации в вопросах охраны труда учитываются не мгновенные значения скорости и ускорения, а их максимальные (амплитудные) значения, которых находим при cos( + ) = 1 и sin( + ) = 1 соответственно, т.е.

V_m = 2 f A_m, W_m = (2f)² A_m.

В силу специфических свойств органов чувств человека определяющими являются действующие значения параметров, характеризующих вибрацию, т.е. частота f, колебательная скорость V_m и амплитуда колебания Am. Организм человека воспринимает волновое влияние как воздействие не конкретных, а среднеквадратичных величин. Поэтому при измерении и нормировании вибрации используют обычно среднеквадратичные значения величин:

Таким образом вибрация характеризуется как абсолютными, так и относительными параметрами.

Абсолютные параметры вибрации – вибросмещение, виброскорость и виброускорение.

Для характеристики вибрации используют спектры действующих значений параметров или квадрат средних квадратичных значений последних.

Как и для физической картины колебаний, вибрация характеризуется для периодического или квазипериодического процесса дискретным спектром, а для случайного или кратковременного одиночного процесса - сплошным.

При оценке суммарного воздействия колебаний различных частот или отдельных источников вибрации на человека следует иметь в виду, что при сложении колебаний в результирующую величину (скорость, ускорение, смещение) находят суммированием мощностей отдельных составляющих или суммированием средних квадратов

или

В виброакустике параметры принято оценивать не в абсолютных, а в относительных логарифмических величинах - уровнях, измеряемых в белах (Б) или дицебелах (дБ).

Уровень параметра - логарифмическое отношение абсолютной величины параметра к некоторому его значению, выбранному в качестве величины отсчета

и

где V₀ = 5*10ˉ⁸ м/сек = 5*10ˉ⁵ мм/сек и W₀ = 3*10ˉ¹ мм/сек² - пороговые или опорные значения (нижний порог чувствительности человека) - скорости и ускорения, принятые в соответствии с международным соглашением.