Вибропоглащение как метод защиты от вредного воздействия вибрации

Министерство образования и  науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

 

 

 

 

Кафедра производственной безопасности и права

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Вибропоглащение  как метод защиты от вредного воздействия  вибрации»

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. 8ст402 Хадиатулин Д. А. Проверил: преподаватель Корчагина В. И.

 

 

 

 

2012

Содержание

Введение……………………………………………………………………………...3

Основные параметры, характеризующие  вибрацию………………………………4

Вибропоглощение……………………………………………………………………5

Группы вибропоглащающих материалов…………………………………………..8

Заключение………………………………………………………………………….10

Список литературы…………………………………………………………………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Вибрация представляет собой  механические колебания, простейшим видом  которых являются гармонические  колебания.

Вибрация возникает при  работе машин и механизмов, имеющих  неуравновешенные и несбалансированные вращающиеся органы с движениями возвратно-поступательного и ударного характера. К такому оборудованию относятся  металлообрабатывающие станки, ковочные и штамповочные молоты, электро- и  пневмоперфораторы, механизированный инструмент, а также приводы, вентиляторы, насосные установки, компрессоры. С  физической точки зрения между шумом  и вибрацией принципиальных различий нет. Разница заключается в восприятии: вибрация воспринимается вестибулярным  аппаратом и средствами осязания, а шум органами слуха. Колебания  механических тел с частотой менее 20 Гц воспринимаются как вибрация, более 20Гц – как вибрация и звук.

Вибрацию применяют на предприятиях стройиндустрий при уплотнении и укладки бетонной смеси, дроблении  и сортировке инертных материалов, разгрузке и транспортировании  сыпучих материалов и т.д.

Под воздействием вибрации в организме человека наблюдается  изменение сердечной деятельности, нервной системы, спазм сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению их подвижности. Длительное воздействие вибраций приводит профессиональному заболеванию – вибрационной болезни. Она выражается в нарушении многих физиологических функций человека. Эффективное лечение возможно только на ранней стадии заболевания. Очень часто в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные параметры, характеризующие вибрацию

Такими параметрима являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с²; период колебаний Т, сек.

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического  инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспортировании  жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах  укладки бетона с применением  вибрационных агрегатов.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90 ”Вибрация, общие требования безопасности” (ССБТ). Логарифмитические уровни виброскорости Lv и виброускорения Lw определяются по формуле: Lv=20*lg(V/Vo); Lw=20*lg(W/Wo). Где V, W – колебательная скорость, м/с и виброускорение, м/с²; Vо, Wо – пороговые значения скорости и ускорения м/с, м/с².

Вибрация_, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое значение имеет частота вибраций. Частоты порядка 35-250 Гц наиболее характерные при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов. Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к частоте колебания человеческого организма или отдельных органов и равные 6-10 Гц (собственная частота колебаний рук и ног 2-8 Гц, живота 2-3 Гц, груди 1-12 Гц). Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда частота колебаний равна 6-10 Гц. Длительная вибрация может привести к гибели людей.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.039-95 по способу передачи на человека, вибрация подразделяется на: общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека; локальную (местную), передающуюся в основном через руки человека.

 

 

 

 

Вибропоглощение

Вибропоглощение (вибродемпфирование) – метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих виброэнергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция, и в местах соединения ее элементов (заклепочных, резьбовых, прессовых и др.). В настоящее время вибропоглощение осуществляется преимущественно путем применения конструкционных материалов с повышенным значением коэффициента потерь и вибропоглощающих покрытий. Перспективным в вибропоглощении является нанесение на колеблющиеся поверхности элементов конструкции высокоэффективных вибропоглощающих материалов. Они могут изготовляться на основе меди, свинца, олова, битума и других материалов. Большое распространение получила многокомпонентная система на основе полимера, способного рассеивать механическую энергию в большом количестве при основных деформациях: растяжении, изгибе, сдвиге. Из других компонентов полимерной системы главными являются пластификаторы и наполнители. Пластификаторы придают полимеру требуемое сочетание свойств эластичности и пластичности. Наполнители (сажа, графит, слюда и др.) сообщают материалу необходимые эксплуатационные свойства; они могут, например, повысить его прочность, облегчить обработку. Вибропоглощающий материал выпускается промышленностью в отвержденном виде листов и мастичных состояниях. Листовой приклеивается к вибрирующей поверхности; мастику наносят методом штапелирования или напыления.

При жестком наружном покрытии поверхность пластины накрывается  слоем жесткого вибропоглащающего  материала. Жесткое наружное покрытие с прокладкой имеет повышенный по сравнению с предыдущим коэффициент  потерь, так как между слоем  вибропоглащающего материала и  пластиной расположен слой легкого  жесткого полимера (например, пенопласта). Он удаляет вибропоглощающий материал от нейтральной плоскости (не испытывающей деформации при изгибе), при этом увеличивается его виброскорость, возрастает деформация растяжения и, следовательно, увеличиваются потери энергии в покрытии. С увеличением частоты покрытие эффективно работает до тех пор, пока в прокладке не возникнут деформации сдвига.

Кроме жестких покрытий применяют  также: армированные покрытия, когда  на слой вибропоглащающего материала  наносится тонкий слой другого материала, который упрочняет, усиливает или  защищает вибропоглощающий слой; слоистые покрытия, когда толщина упрочняющего металлического слоя близка к толщине пластины; и мягкие наружные покрытия, которые представляют собой слой вибропоглащающего материала, легко сжимаемого по толщине и рассеивающего энергию изгибных колебаний в результате деформаций в поперечном направлении.

Наибольшее распространение  получили вибродемпфирующие покрытия, эффективность которых определяется упруговязкими параметрами наносимого материала: коэффициентом потерь η  и динамическим модулем упругости  Е.

В настоящее время применяют  два типa вибродемпфирующих покрытий: жесткие и мягкие. К жестким  относятся твердые пластмассы и  мастики, действие которых обусловлено  их деформациями в продольном направлении (поверхности покрытия, параллельного  металлической поверхности, на которую  оно наносится). Динамический модуль упругости этих материалов Е '≈ 10⁹ н/м². Акустический эффект в случае жестких покрытий обеспечивается на низких и средних частотах (в среднем до 1000 Гц). Действиe мягких вибродемпфирующих покрытий, к котoрым относятся резина, некоторыe мастики и пластмассы, обусловленo главным образом деформациями покрытия пo его толщине, которая должнa быть не менее двуx -пяти толщин металлической поверхности. Величина Е у таких материалов ~10⁷ Н/м² , а частотный диапазон их применения >1000 Гц.

Снижение вибраций, достигаемоe при нанесении вибродемпфирующего покрытия, можeт быть ориентировочно определено пo формуле ΔL=20*Ig(η₂/η₁), где η₂ – коэффициент потерь металлической поверхности c покрытием; η₁ – то жe, поверхности без покрытия. Коэффициент потерь η₂ ≈ Е_п (σ_п/σ_м)²/E_м, где Е_п , E_м – динамические модули упругости соответственно покрытия и металла, н/м²; σ_п, σ_м – толщина соответственно покрытия и металла, м. Значения динамического модуля упругости и коэффициента потерь для различных вибродемпфирующих материалов приведены в табл. 1. При расчете по данным формулам величины Е_м и η₁ для стали принимаются равными соответственно 2·10¹¹ Н/м2 и 10^-3.

 

 

 

 

 

Таблица 1

Материал	Плотность, кг/м3	Динамический модуль упругости  Еп, н/м2	Коэффициент потерь, η	Частотный диапазон эффективности  снижения, Гц
Мастики:
-ВД-17-58	1860	6*108	0,44	До 1000
-ВД-17-59	1760	8,2*108	0,3
-ВД-17-63	1700	3,9*109	0,23
Антивибрит-2	1500	3*109	0,44
Антивибрит-5М	1600	2,4*109	0,25
Випонит	1200	1,2*108	0,5
Агат	1400	109	0,33
Резина марок:
-615	530	1.8*105	0,27	>1000
-922	70	3*105	0,35
-1002	750	107	0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Группы  вибропоглащающих материалов

Сегодня рынок предлагает множество материалов, обладающих вибропоглащающими свойствами. Специалисты делят их на несколько групп, отличающихся техническими характеристиками и областью применения.

Наиболее распространенной является группа легких вспененных материалов. В нее входят рулонные или листовые вспененные материалы на основе полиуретана, полиэтилена, меламина, синтетического каучука и т.п. Технология производства этих материалов имеет ряд отличий, но в большинстве случаев их вспенивание  происходит методом экструзии основного  составляющего. Легкие вспененные материалы популярны благодаря невысокой стоимости и удобству применения в качестве подложек и прослоек в составе многослойных конструкций. Они есть в ассортименте в большинстве строительных магазинов, что обусловливает их активное применение. Однако использование таких материалов в качестве вибропоглащающих имеет смысл лишь в случае их применения в слабонагруженных конструкциях. Другими словами, они эффективны только для изоляции ударной (структурной) вибрации и только при размещении в источнике: непосредственно под напольное покрытие или под выравнивающую стяжку. Вышеперечисленные материалы обладают крайне низким показателем изоляции вибрации. Дополнительная область применения легких вспененных материалов - использование их в качестве вибропоглощающих прокладок, то есть при контакте сантехнических коммуникаций или вибрирующего оборудования с ограждающими конструкциями.

К группе легких стекловолокнистых  и пробковых материалов относят  рулонные и пластинчатые материалы, изготовленные на основе натуральной  пробки или стекловолокна. Применение материалов, входящих в данную категорию, с целью достижения вибропоглощающего эффекта аналогично другим тонколистовым и рулонным материалам, описанным выше. То есть в качестве прокладок в многослойных конструкциях .

Еще одна объемная группа материалов, представленных на строительном рынке, это вибропоглатители. Их изготавливают на основе либо натурального волокна (базальтовая вата, каолиновая вата, вспученный перлит, вспененное стекло, шамот), либо синтетической субстанции (пенополиэстр, пенополиуретан, пенополиэтилен, пенополипропилен и др.). Наиболее долговечна минеральная вата из горных пород (чаще всего базальтовая). Среди ее дополнительных преимуществ выделяют гидрофобность, огнестойкость, паропроницаемость и экологическую безопасность. Данная группа материалов представлена рядом известных мировых и российских производителей. В их числе: Isover KL и КТ; Ursa M и П; продукция Knauf Insulation; Paroc Ехtra; Isolight-L, Isoroc-L завода "Изорок"; маты типа П-75, П-125 (различных производителей) и многие другие. Все эти материалы обладают одними из лучших характеристик поглощения вибрации. Тем не менее, для практического применения этой продукции в качестве виброизоляции необходимо ее грамотное использование в составе конкретных конструкций и установок.

Старейшими вибропоглащающими  материалами являются битумные композиции на основе волокнистых или дисперсных минеральных наполнителей. Многообразие свойств волокнистых наполнителей открывает широкие возможности  направленного регулирования физико-механических свойств композиционных материалов - прочности, термостойкости и др. При этом важно, чтобы волокнистые наполнители были экологически чистыми и широко доступными. Именно поэтому отношение к такому наполнителю как асбест становится с каждым годом все более отрицательным и его замена при изготовлении вибропоглащающих материалов в промышленности весьма актуальна. В последние годы все увереннее вытесняют канцерогенный асбест в разных технологических процессах композитов базальтовые волокна, которые относятся к самым перспективным волокнам для армирования полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Вибропоглощающие материалы, изготавливаемые на основе битумных композиций, предназначены для применения на производстве для эффективного снижения внешнего и внутреннего шума. Кроме того, это самые недорогие вибропоглащающие материалы, что делает их привлекательными на автомобильном рынке.