Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Директор ЭЛТИ

____________ Суржиков А. П.

«____» ___________ 2009 г.

ВИБРАЦИЯ МАШИН

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по курсу «Безопасность жизнедеятельности» для студентов

всех специальностей

Томск 2009 г.

УДК 628.517 (083.75)

Вибрация машин.

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу “Безопасность жизнедеятельности” для студентов всех специальностей.

Томск: Изд. ТПУ, 2009. – 9 с.

Составитель доц., к.т.н. В.Н. Извеков

Рецензент доц., к.т.н. А.М. Плахов

Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим се­минаром кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности

Зав. кафедрой С.В. Романенко

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Получить общие понятия о вибрации машин и санитарно-гигиениче­ском нормировании параметров вибрации.

2. Ознакомиться с некоторыми методами расчёта и измерения пара­метров вибрации.

3. Научиться определять качество виброизоляции агрегатов.

4. Освоить метод балансировки деталей типа диск.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИБРАЦИИ МАШИН

Вибрацией называется механические колебания тел, характеризую­щиеся периодичностью изменения параметров.

Вибрация машин возникает в результате целого ряда причин (непра­вильной балансировки, регулировки, установки машин, имеющих вра­щающиеся узлы или органы с движениями возвратно-поступательного и ударного характера и т.п.).

Колебательное движение характеризуется: амплитудой смещения А, периодом Т, частотой колебаний f.

Амплитуда упругих колебаний А - это наибольшее смещение колеб­лющейся точки от положения равновесия. Измеряется она в сантиметрах. Двойное значение амплитуды называется размахом колебания (2А = S).

Время, в течение которого колеблющееся тело совершает одно пол­ное колебательное движение, называется периодом колебания. Зная пе­риод, можно определить частоту колебаний. Для этого используется вы­ражение

f = 1/Т (1).

Кроме амплитуды и частоты, колебательное движение характеризу­ется скоростью и ускорением. Скорость колебательного движения может быть определена по выражению

v = 2fA, см/с (2),

а ускорение по выражению

g = 4²f²A, см/с² (3).

Работа каждой машины в той или иной мере сопровождается вибра­цией. Вред вибрации обусловлен тем, что человек, находящийся на вибри­рующем полу (общая вибрация) или контактирующий участками своего тела с вибрирующими поверхностями машин и инструментов (локальная вибрация) может заболеть специфической профессиональной болезнью. Эта болезнь называется вибрационной.

Вибрация вредна не только для здоровья человека. Распространяясь в окружающей среде, вибрация разрушающе действует на строения и со­оружения, вызывает более быстрый износ деталей и узлов машин, нару­шает показания измерительных приборов, способствует ухудшению каче­ства выпускаемой продукции и возникновению брака.

Для ограничения вибраций и сведения их до допустимых пределов разработаны специальные нормы. Эти нормы делятся на санитарно-гигие­нические и инженерно-технические.

Санитарно-гигиенические нормы (СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производст­венная вибрация. Вибрация в помещениях жилых и общест­венных зданий») указывают такие значения параметров вибрации, превы­шение которых недопустимо, т.к. это может привести к возникновению у человека вибрационной болезни. Нормируемыми параметрами вибрации являются величины колебательной скорости и ускорения в октавных поло­сах частот или амплитуды перемещения, возбуждаемые работой оборудо­вания и передаваемые на рабочие места в производственных помещениях (сидения, пол, рабочая площадка). Гигиеническая оценка воздействующей на работника постоянной вибрации (общей и локальной) проводится на основе нормативных документов Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиени­ческой оценке факторов рабочей среды и трудового процесса» и СН 2.2.4/2.1.8.566-99 методом интегральной оценки по частоте нормируемого параметра. При этом для оценки условий труда измеряют или рассчиты­вают корректированный уровень (значение) виброскорости или виброу­скорения (согласно приложению к СН 2.2.4/2.1.8.566-99). Гигиеническая оценка непостоянной вибрации (общей, локальной) проводится методом интегральной оценки по эквивалентному уровню нормируемого пара­метра. При этом для оценки условий труда измеряют или рассчитывают корректированный уровень (значение) виброскорости или виброускорения (согласно приложению к СН 2.2.4/2.1.8.566-99). Класс условий труда оп­ределяется в соответствии с таблицей 3.

Нормирование производственной вибрации в инженерно-техниче­ском аспекте предусматривает указание таких параметров вибрации, кото­рые допустимы на рабочих местах при проектировании строительных конструкций для различных условий воздействия вибраций (ГОСТ 12.1.012-90 «Допустимые амплитуды перемещения на рабочих местах при проектировочных расчетах строительных конструкций для различных условий воздействия вибраций»). Допустимые амплитуды перемещений приведены в таблице 5.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВИБРОСТЕНДА

Вибростенд (см. Рис. 1) состоит из электродвигателя 1 и несбаланси­рованного диска 2, установленного на его валу. Электродвигатель укреп­ляют на плите 3. Плита с электродвигателем отделена от основания 4 сис­темой амортизаторов 5. Для регистрации смещения плиты электродвига­теля используются индуктивный датчик 6 и осциллограф 7. Число оборо­тов электродвигателя определяется с помощью тахогенератора или тахо­метра 8 и вольтметра 9, отградуированного в единицах чисел оборотов

10

2

Рис.1. Схема лабораторного вибростенда.

(об/мин). Вращающийся диск вибростенда закрывается защитным кожу­хом, который крепится к основанию плиты. На диске 2 на одном и том же радиусе равномерно друг от друга установлено 8 крепёжных болтов 10, необходимых для производства балансировки. Двигатель подсоединён к щиту управления с помощью штепсельного разъёма. Его пуск осуществля­ется кнопочным пускателем.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Определение параметров вибрации несбалансированного агрегата и сопоставление их с санитарно-гигиеническими и инженерно-техниче­скими нормами

Включается двигатель вибростенда. Включение и настройку осцилло­графа производит преподаватель. После пуска двигателя произво­дится измерение и подсчёт параметров вибрации. Предполагается, что обслужи­вающий этот агрегат человек находится на плите 3.

При пуске двигателя на экране осциллографа появляется вертикаль­ная светящаяся полоса. Это размах колебания плиты, увеличенный в 150 раз. Измерив размах, по формуле (4) определяется амплитуда колебания А.

А = S/150  2, (12),

где S - размах колебания, см ;

150 - коэффициент усиления осциллографа.

Частота вибрации подсчитывается по формуле:

f = n/60, (13),

где n - число оборотов диска.

Скорость колебательного движения определяется по формуле (2). Полученные данные вносятся в таблицы 1 и 2. В эти же таблицы вписы­ваются допустимые по санитарно-гигиеническим нормам значения скоро­сти колебательного движения, а по инженерно-техническим нормам зна­чения амплитуды, взятые из таблиц 4 и 5. По данным, внесённым в таблицы, делаются выводы о допустимости измеренных параметров вибрации.

2. Определение параметров вибрации несбалансированного

агрегата при его установке на амортизаторах

Между верхней 3 и нижней 4 площадками стенда установлены аморти­заторы. Требуется замерить амплитуду вибрации и определить зна­чение виброскорости в точке основания 4. Предполагается, что после ус­тановления амортизаторов обслуживающий персонал будет находиться не на плите 3, а на основании 4. Для замера индуктивный датчик 6 необхо­димо переставить с верхней плиты 3 на основание 4. Затем включается двигатель и с экрана осциллографа снимается величина размаха колеба­ния.

Значение амплитуды определяется по формуле (4), а виброскорости по выражению (2). Полученные данные записываются в соответствующие графы таблиц 1 и 2. Сравнивая эти данные с нормами, делается вывод о допустимости значений параметров вибрации.

3. Определение собственной частоты колебания

вибростенда

При проведении работы по уменьшению вибрации агрегатов, переда­ваемой на фундамент, необходимо знать частоту собственных коле­баний этого агрегата f_o. Значение частоты собственных колебаний агрегата позволяет в ряде случаев избежать поломок и аварий, обусловленных по­стоянной работой агрегата в режиме резонансных колебаний.

Явление резонанса возникает в том случае, когда частота возбуждаю­щей силы вибрации f, например, плохо сбалансированного вращающегося узла агрегата совпадает с частотой собственных колебаний этого агрегата, т.е. когда наблюдается равенство f = f_o. Соблюдение частот ведёт к возрастанию амплитуды вибрации агрегата.

Для определения частоты собственных колебаний вибростенда необ­ходимо построить графическую зависимость амплитуды колебаний вибро­стенда от числа оборотов двигателя А = f(n).

Это осуществляется следующим образом. Первая точка указанной зависимости снимается после включения электродвигателя вибростенда и окончания периода его разгона (1150 об/мин), а последующие точки при 1000, 900, 800, 700, 600 и 500 об/мин. Так как стенд не имеет устройства для регулировки числа оборотов двигателя, то получение данных для по­строения необходимых точек производится посредством пуска двигателя и снятия необходимых показаний во время замедления его вращения. Од­новременное снятие значений числа оборотов n и величины амплитуды А возможно только при чёткой организации работы.

По полученным данным строится графическая зависимость А = f(n).

Таблица 1