Практическая работа по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для ТОГУ

Практическая работа 6 РАСЧЕТ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ

Цель работы – познакомиться с основными принципами и видами виброизолирующих систем. Изучить типы виброизоляторов (амортизаторов). Произвести расчет упругих виброизоляторов для технологического оборудования, и пружинных виброизоляторов для вентиляционной установки. Порядок выполнения работы 1  .                                           (6.1) КП   Задача 1. Выполнить расчет виброизоляторов (амортизаторов) из уп- ругих резиновых материалов для защиты от общей технологической виб- рации, создаваемой стационарным оборудованием рис. 6.6. Исходные дан- ные для расчета принять по варианту табл. 6.3. Исходные данные для расчета  

Ва- ри- ант	Масса вибро- изоли- руемо- го обо- рудова- ния m , кг	Число оборо- тов вала электро- двигате- ля n , об/мин	Марка материала амортизаторов	Форма виброизо- лятора	Источник виб- рации электро- двигатель марки	Коли- чество виб- роизо- лято- ров k ,шт.	Место дейст- вия вибра- ции*	Измерен- ные кор- рек- тирован- ные уровни вибро- скорости L , дБ
1	390	2500	3311	Призма	АИР63А4	6	1	105
2	460	2700	2959	Цилиндр	АИР80В2	2	1	116
3	250	3000	ИРП-1347	Призма	АИР100S2	4	2	96
4	380	4800	199	Цилиндр	АИР132 S6	6	1	108
5	420	4000	8470	Призма	АИР160S8	2	2	110
6	440	2300	ИРП-1348-11	Цилиндр	АИР180M8	4	3	90
7	305	1900	ГХ2566	Призма	АИР56A4	8	1	111
8	370	3200	7-4326	Цилиндр	АИР71B2	6	1	114
9	380	3000	КР-407-3с	Призма	АИР63A6	4	2	125
10	315	2400	112А	Цилиндр	АИР132 S4	2	1	122

  Окончание табл. 6.3  

Ва- ри- ант	Масса вибро- изоли- руемо- го обо- рудова- ния  m , кг	Число оборо- тов вала электро- двигате- ля  n , об/мин	Марка материала амортизаторов	Форма виброизо- лятора	Источник виб- рации электро- двигатель марки	Коли- чество виб- роизо- лято- ров k ,шт.	Место дейст- вия вибра- ции*	Измерен- ные кор- рек- тирован- ные уровни вибро- скорости L , дБ
11	300	4100	7-122	Призма	АИР132 S6	8	3	95
12	470	2900	3826в	Цилиндр	5А80МА2	6	3	80
13	265	2400	9831 Ш	Призма	5А80МА6	6	1	127
14	310	2000	7-Н068-1	Призма	АИРSA200ML6	8	1	120
15	270	2300	7-98-1	Цилиндр	АИРSA200M6	8	1	119
16	490	1700	2566в	Призма	АИР132 S4	4	3	79
17	330	3100	3311	Цилиндр	АИР112M2	2	1	113
18	380	3500	2959	Призма	АИР200L2	4	3	100
19	350	2600	ИРП-1347	Цилиндр	АИР80A4	2	3	128
20	440	2200	199	Призма	АИР180M4	6	1	131
21	335	3600	8470	Цилиндр	АИР180M2	6	1	124
22	500	2600	ИРП-1348-11	Призма	АИМ132M4	2	3	95
23	310	2400	ГХ2566	Цилиндр	АИМ160М4	2	3	117
24	480	3200	7-4326	Призма	АИМ160S4	8	1	122
25	530	3500	КР-407-3с	Цилиндр	5А160S8	4	3	92
26	350	2800	112А	Призма	АИР 112МА6	8	2	98
27	600	3000	7-122	Цилиндр	5АМ280S6	4	3	88
28	475	3100	3826в	Призма	5А200М8	4	1	103
29	416	2900	9831 Ш	Цилиндр	АИМ132М4	2	1	115
30	545	1800	7-Н068-1	Призма	АИР63В4	6	2	88

Примечание: В графе место действия вибрации применены следующие обозначения: 1 – постоянные рабочие места производственных помещениях со стационарным оборудовани- ем; 2 – рабочие места на складах, в столовых и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию; 3 – рабочие места в конструкторских бюро, вычислитель- ных центрах, конторских помещениях для работников умственного труда Порядок выполнения задачи 1

1. Записать цель работы, выписать данные для расчета по варианту табл. 6.3, зарисовать схему виброизоляции рис. 6.
2. По СН 2.2.4./2.1.8.566–96 (выдержка приведена в табл. 6.4) [8] определить предельно допустимое значение корректированного уровня

V

V

виброскорости, Lдоп , для заданного рабочего места.  

3. Рассчитать потребную величину снижения

DLV = LV

• Lдоп .

 

4. Используя формулу (6.1) выразить и определить значение коэф- фициента передачи ( КП , дБ):

-DL КП  = 10 20 .

5. Зная число оборотов вала электродвигателя найти частоту вынуж- денных колебаний f , Гц по формуле

f  =  n . 60 Таблица 6.4 Санитарные нормы показателей вибрационной нагрузки (СН 2.2.4/2.1.8.566–96) [8]  

Категория вибрации по санитарным нормам	Характеристика условий труда	Корректированный по частоте уровень виброскорости, дБ
Категория 3 тип «а» граница снижения производительности труда	Технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации	92
Категория 3 тип «б»	Вибрация, передающаяся на рабочие места в складах, столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещениях, где нет генери- рующих вибрацию машин	84
Категория 3 тип «в» комфорт	Вибрация на рабочих местах работников умствен- ного труда и персонала, не занимающегося физи- ческим трудом	75

   

f

• Определить необходимую частоту собственных колебаний

f0 , Гц   по формуле f0  =                     .        

7. Для найденного значения

f0 , Гц, определить требуемою статиче-   скую осадку амортизаторов ( Хст , см) – показатель, характеризующий уп- ругие свойства материала по формуле   Xст =      g      ,

2

(2pf0 )   где g – ускорение свободного падения, равное 980 см/с².

8. Определить рабочую высоту одного амортизатора ( h , см) по формуле

ЕД h = Хсм   s  , где s – расчетное статическое напряжение в резине или допустимая на-   грузка на сжатие, (s = (1 ¸ 5) ×105 ), Н [7], (для мягкой резины – (1¸3)·10⁵ м 2   Н/м², для резины средней твердости – (3,1¸4)·10⁵ Н/м², для резины повы-   шенной твердости – (4,1¸5)·10⁵ Н/м²), Е – динамический модуль упруго- Д

Н

сти,      , Е определяются по табл. 6.5 [5]. м 2                Д

0

• Определить общую площадь ( S , м²) всех виброизоляторов под вибромеханизм из условия прочности по формуле

S   = mg , 0        s где m – масса виброизолируемого оборудования, кг, g – ускорение свобод- ного падения, равное 9,8 м/с². Таблица 6.5 Характеристика резин используемых для виброизоляторов [9, 5]  

Марка резины	Динамиче- ский модуль упругости, 1×105 Па	Твер- дость по Шору, ед. (*)	Температура эксплуатации	Рабочая среда, характерные особенности
3311	250	35-65 б	-50+70	Воздух, вода, перекись водорода, сла-бые растворы кислот и щелочей концентра- цией до 20 % (кроме уксусной и азот- ной), для уплотнительных и других изде- лий
2959	63	35-65 б	-50+70
ИРП-1347	54	35-65 б	-50+70
199	196	60-75 б	-35+70
8470	126	50-70 б	-30+100
ИРП-1348-11	54	60-80 в	-50+100	То же и повышенная износостойкость в воздухе
ГХ2566	38	35-55 а	-30+100	Для обкладки валов
7-4326	226	65-85 в	-40+100	Масла и топливо, ограниченной масло- бензостойкости
КР-407-3с	41	50-65 б	-35+80	Резиновая смесь общепромышленного назначения, воздух, вода, слабые раство- ры, кислот и щелочей
112А	43	50-60 б	-45+80	Резиновая   смесь                   общепромышленного назначения, воздух, вода, слабые раство- ры, кислот и щелочей
7-122	206	50-70 б	-30+70	Резиновая смесь общепромышленного назначения
3826в	236	50-75 б	-25+100	Масла, смазки, компрессорное масло, воздух, топливо повышенной маслобен- зостойкости
9831 Ш	166	50-70 б	-30+100	Масла и топливо
7-Н068-1	166	50-70 б	-50+100	Масла и топливо хладон-12, аммиак, компрессорное масло ограниченной мас- лобензостойкости
7-98-1	59,5	55-75 б	-55+100	Масла, топливо, смазки, воздух ограни- ченной маслобензостойкости
2566в	380	40-60 б	-30+70	Для обкладки валов и др. изделий
7-В-14	98	65-85 в	-30+100	Масла и топливо, вода с присадками

Примечание:(*) а – мягкая резина, б – резина средней твердости, в – резина повышен- ной твердости  

10. Определить площадь одной резиновой вибропрокладки

S  = Sо  , 1        k где k – количество амортизаторов, шт (задано по варианту).

11. Далее для виброизоляторов призматической формы определяем сторону квадрата, то есть ширину вибропрокладки по формуле

a =       , а для виброизолятора цилиндрической формы – диаметр ( d ), м, d =          . Для обеспечения устойчивости виброизоляции необходимо, чтобы соблюдалось условие [7] для призматических – 1,5h £ a £ 8h , для цилиндрических – 1,5h £ d £ 8h . Если это условие не выполняется, необходимо или взять резину дру- гой твердости, или принять другое число изоляторов, или увеличить пло- щадь их поперечного сечения (сделать пересчет с п. 10), либо заменить на пружинные виброизоляторы.

12. Определить полную высоту ( H , м) виброизолятора по формуле [7]:

  для призматических – для цилиндрических – H = h + 0,125a , H = h + 0,125d .   Найденное значение полной высоты виброизоляторов округляем до ближайшего целого числа.

13. Сделать вывод: Для защиты (указать каких рабочих мест) от тех-

  нологической вибрации, создаваемой оборудованием массой m = кг с   числом оборотов вала двигателя n =           об/мин, необходимо применить   k = штук амортизаторов цилиндрической (призматической) формы   выполненных из резины марки                 , высотой не менее h = см.   Задача 2. Вне производственного помещения установлен центробеж- ный вентилятор, который создает некоторый уровень звукового давления  L , дБА (рис. 6.7).           Рис. 6.7. Схема виброизоляции вентиляционной установки с помощью пружинных амортизаторов   Определить марку пружинных виброизоляторов (амортизаторов) и произвести оценку соответствия уровня шума в помещении ( Ln ) после ус- тановки пружинных виброизоляторов. Допустимый уровень звукового   давления Lдоп = 60 дБА. Число пружин в одном виброизоляторе х = 2. Экс-   центриситет вращающихся частей нять по варианту в табл. 6.10. Порядок выполнения задачи 2 eд = (0,2 ¸ 0,4). Исходные данные при-  

1. Выписать данные по варианту табл. 6.10, зарисовать схему виб- роизоляции рис. 7.

 

2. Определить требуемую эффективность виброизоляции 6.6) [7], зная частоту вращения n .

DLТР (табл.   Требуемая эффективность виброизоляции DLТР Таблица 6.6    

Вид оборудования	Значения DLТР , дБА
Поршневые компрессоры мощностью, кВт:
до 15	17
от 20 до 60	20
от 75 до 150	26
Центробежные насосы	26
Автономные кондиционеры	20
Вентиляторы с частотой вращения, мин-1:
более 800	26
500¸800	20¸26
350¸500	17¸20
200¸350	11¸17

          где

3. Определяем расчетную частоту возбуждающей силы по формуле

f  = nу  , 60

у

n – частота вращения частей установки, мин^-1.

4. Определяем допустимую частоту собственных вертикальных ко-

  лебаний ( f0 ) виброизолированной установки. Если в работающей установке существуют части, вращающиеся с различной частотой, то в качестве расчетной принимают наименьшую из них. Отношение расчетной частоты возбуждающей силы ( f ) к предельно допустимой частоте собственных вертикальных колебаний ( f0 ) виброизо- лированной установки принимают в зависимости от требуемой эффектив-   ности виброизоляции DLТР из следующих значений (табл. 6.7) [7].   По выбранному значению параметра ( С ) определяют предельно до- пустимую частоту ( f0 ), Гц,   f f 0  =  С .

5. Определить требуемую общую массу ( mmp ), кг, виброизолирован- ной установки по формуле [6]

  Отношение расчетной частоты возбуждающей силы ( f ) к предельно допустимой ( f0 ) Таблица 6.7    

DLТР , дБ	5	7,5	10	15	20	25	30	35
C = f   f0	1,65	1,8	2,0	2,6	3,3	4,2	5,4	7,0

  mтр = 2,5εд × mвр.ч , Ад   где e д – эксцентриситет вращающихся частей, мм; твр . ч – масса вращаю-   щихся с частотой частей установки, кг; Ад – максимально допустимая ам-   плитуда смещения центра тяжести установки, мм. Максимально допустимую амплитуду смещения Ад центра тяжести   установки принять из значений, указанных в табл. 6.8 [7].   Максимально допустимая амплитуда смещения Таблица 6.8    

Частота вращения nу, мин-1	300	400	500	600	700	900	1200	1500	3000
Ад, мм	0,2	0,18	0,16	0,145	0,13	0,11	0,09	0,07	0,04

6. Вычислить суммарную фактическую массу ( тS, кг), установки с рамой [7]:

тS  = тв  + тэдв ,   где тв – масса вентилятора, кг; тэдв – масса электродвигателя с рамой, кг.   При этом должно соблюдаться условие må ³ mтр .  

7. Определить статическую ( Рс ) и расчетную максимальную ( Рр мах ) нагрузки на одну пружину, Н [7]

с

Р   = 9,81× må ; nв×  × х π 2  f 2 А Р   Р       = Р + д с = Р + 0,006 f 2 А Р ,   р max          с 1635          с                                д с   где nв – количество виброизоляторов, шт.; х – число пружин в одном виб-   роизоляторе, шт.; f – расчетная частота возбуждающей силы, Гц.

8. Определить требуемую суммарную жесткость, Н/м, виброизолято- ров в вертикальном направлении по формуле [7]

  К    = å Кв ;

n

тр              × х å К  = 4π 2 f 2 m   = 39,48 f 2 m . в                   0      å                       0      å

9. Подобрать марку применяемых в виброизоляторах опорных пру- жин с соблюдением условий

  РТ max ³ Рр max; КТ £ Ктр ,   где РТ max – максимальная рабочая нагрузка на пружину, Н (табл. 6.9) [7];   КТ – жесткость пружин в продольном направлении, Н/м (табл. 6.9) [7]. Таблица 6.9 Параметры типовых опорных пружин [7]  

Параметр	Марки пружин
	ДО-38	ДО-39	ДО-40	ДО-41	До-42	ДО-43	ДО-44	ДО-45
Максимальная рабочая на- грузка на пружину РТмаx, Н	122	219	339	540	942	1648	2384	3728
Собственная частота верти- кальных колебаний при максимальной рабочей на- грузке, Гц	3,0	2,7	2,5	2,4	2,1	2,1	1,9	1,8
Жесткость пружины в про- дольном направлении КТ, кН/м	4,5	6,1	8,1	12,4	16,5	29,4	35,7	44,2
Диаметр проволоки, мм	3	4	5	6	8	10	12	15
Диаметр пружины, мм	30	40	50	54	72	80	96	120
Высота пружины в нена- груженном состоянии, мм	65	84	100	114	152	171	202	245
Число рабочих витков	6,5	6,5	6,5	6,5	6,5	6,5	6,5	6,5
Полная высота пружины в ненагруженном состоянии, мм	68	88	107	123	164	186	220	275
Шаг ненагруженной пру- жины, мм	10	13	17	18	24	27	32	40

10. Определить уровень шума, дБА, после установки вентиляцион- ной установки на виброизоляцию. Приблизительно можно определить по следующим эмпирическим формулам [6]:

• при массе 1 м² стены менее 200 кг: L = L — DL — (23 × lg Q + 13) ;

n

• при массе 1 м² стены более 200 кг: L = L — DL — (23 × lg Q + 9) ,

n где L – фактический уровень шума в помещении, дБА; DL – требуемая эф- фективность виброизоляции, дБА; Q – масса 1 м² звукоизолирующей сте- ны, кг/м².

11. Сделать вывод (Для защиты от шума создаваемого вентиляционной уста-

новкой (указать марку вентилятора) в         дБ,  с частототой вращения колеса вентиля-   тора и вала электродвигателя n_у=           мин^-1, следует использовать пружинные виброи- золяторы марки                               с максимальной рабочей нагрузкой на пружину Р_Тмаx=         Н и   жесткостью   пружины   в    продольном   направлении  К_Т=                     штук). кН/м   в   количестве    

12. Показать отчет преподавателю.

Вопросы для самоконтроля  

1. Укажите причины возникновения вибрации.
2. Что такое виброболезнь, как она выражается?
3. Укажите методы снижения вибрации в производственных условиях.
4. Какие элементы включает в себя виброизолирующая система?
5. Что такое активная и пассивная виброизоляция?
6. Приведите примеры виброизолирующих систем.
7. Дайте классификацию виброизоляторов.
8. Какие виброизоляторы следует применять для агрегатов, имеющих скорость вращения менее 1800 об/мин?
9. Назовите недостатки пружинных виброизоляторов. 10.Поясните, что такое пол на упругом основании.

  Библиографические ссылки  

1. Безопасность жизнедеятельности : учеб. для студентов средних проф. учеб. за- ведений / С. В. Белов [и др.] / под ред. С. В. Белова. – 5-е изд., испр. и доп. – М. : Высш. шк., 2006. – 423 с.
2. Безопасность жизнедеятельности : лабораторный практикум / C. В. Ефремов [и др.]. – СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2011. – 129 с.
3. Гимранов Ф. М., Гаврилов Е. Б. Безопасность жизнедеятельности. Ч. 2. Безо- пасность технологического оборудования : учеб. пособие / Казан. гос. технол. ун-т. – Казань, 2002. – 84 с.
4. Иванов Н. И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом : учебник. – М. : Университетская книга : Логос, 2008. – 424 с.
5. Кашина С. Г. Защита от вибрации : учеб. пособие для самостоятельного изуче- ния и к практическим занятиям для студентов. – Казань : Изд-во Казанского гос. архи- тект.-строит. ун-та, 2012. – 133 с.
6. Курдюмов В. И., Зотов Б. И. Проектирование и расчет средств обеспечения безо- пасности : учеб. пособие / под ред. В. И. Курдюмов. – М. : Колос С, – 216 с.
7. Никитин Л. И. Охрана труда в лесном хозяйстве, лесной и деревообрабаты- вающей промышленности. – 2-е изд. – М. : Лесн. пром-сть, 1977. – 368 с.
8. СН 2.2.2.4/2.1.8.566–96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. – М. : Минздрав России, 1997.– 30 с.
9. ТУ 2512-046-00152081–2003 (взамен ТУ 38 1051082–86). Резиновые смеси вулканизированные товарные [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-поисковой сис- темы «Техэксперт».Исходные данные к задаче 2  

   Показатель	В а р и а н т ы
   	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
   Источник шума: марка вентилятора / типоразмер электродвигателя	ВЦ 14-46 №2/ АИР63А4	ВЦ 14-46 №2/ АИР80В2	ВЦ 14-46 №2,5/ АИР71А4	ВЦ 14-46 №2,5/ АИР100S2	ВЦ 14-46 №5/ АИР132S6	ВЦ 14-46 №6,3/ АИР160S8	ВЦ 14-46 №8/ АИР180М8	ВЦ 14-46 №8/ АИР225М6	ВР 80-75 № 2,5/ АИР56А4	ВР 80-75 № 3,15/ АИР71В2	ВР 80-75 № 4/ АИР63А6	ВР 80-75 № 6,3/ АИР132S4	ВР 80-75 № 8/ АИР132S6	ВР 80-75 № 12,5/5А200М8	ВР 80-75 № 10 / АИР180М6
   Уровень звукового давления, создаваемый                           вентилятором L, дБА	110	100	115	107	106	104	110	102	105	111	117	106	112	104	108
   Частоты вращения колеса вентилятора и вала электро- двигателя одинаковые nу, мин-1	1330	900	1350	1650	970	730	735	985	1500	1700	1000	1500	1000	750	1000
   Масса вращающихся частей установки mвр.ч, кг	3,3	9,6	8,5	12,8	29,6	59,4	70	102	5,2	10,5	13,7	43,7	66,8	113	98,1
   Масса вентилятора mв, кг	25,8	48,9	77,1	64,8	160	286	398	589	20,7	53,7	96,3	301	393	790	568
   Масса электродвигателя с рамой mэдв, кг	5	18,2	18,7	22,4	68,5	105	120	305	3,5	20,9	21,9	170	179	225	180
   Количество виброизолято- ров nв, шт.	4	4	4	4	5	5	5	6	4	4	4	5	6	6	6
   Масса 1 м2 стены за которой находится установка (масса звукоизолирующей стены) Q, кг/м2	209	189	216	208	165	180	172	204	212	209	207	212	195	180	220

     Окончание табл.6.10  

   Показатель	В а р и а н т ы
   	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
   Источник шума: марка вентилятора / типоразмер электродвигателя	ВР 80-75 № 16/ 5А200L6	ВР 80-75№ 16/ 5А200М8	ВР100-45(ЦП7-40) №2,5/5А80МВ2	ВР100-45(ЦП7-40) №5/ АИР112М4	ВР100-45(ЦП7-40) №5/ АИР132S4	ВР 12-26 №4/АИР112М2	ВР 132-30(ВЦ6-28)№ 5/ АИР80А4	ВР 132-30 №10/ АИР180М4	ВР 132-30(ВЦ6-28)№ 6,3/ АИР180М2	ВЦ 5-35-8/ АИМ132М4	ВР 12-26№ 5/ А200L2	ВЦ 5-50-8/ АИМ160М4	ВО 14-320№10/ АИР112МА6	ВЦ 5-50-8/ АИМ160S4	ВР 132-30№ 8/ АИР132М4
   Уровень звукового давления, создаваемый вентилятором L, дБА	115	103	105	117	116	114	110	109	112	113	106	111	101	114	108
   Частоты вращения колеса вентилятора и вала электро- двигателя одинаковые nу, мин-1	500	420	850	1620	1700	1750	1395	1470	940	1500	1000	1250	300	1500	1450
   Масса вращающихся частей установки mвр.ч, кг	260	248	13,5	36,8	39,9	19,2	26,5	90,8	56,4	50,1	85	90	22,1	59	49,7
   Масса вентилятора mв, кг	1640	1505	74,5	391	463	305	206	790	350	485	495	620	130	499	385
   Масса электродвигателя с рамой mэдв, кг	369	240	25,5	93	138,5	66	53	230	180	88,5	164	190	33,4	178	169
   Количество виброизолято- ров nв, шт.	7	7	4	6	6	4	6	4	4	6	4	8	4	8	4
   Масса 1 м2 стены за которой находится установка (масса звукоизолирующей стены) Q, кг/м2	219	199	210	207	178	189	176	208	217	224	219	226	225,5	230	214