Лекции по БЖД. Общие сведения о чрезвычайных ситуациях (ЧС)
 Скачать 180.12 Kb.
|
|
ЛОКАЛЬНАЯ ВИБРАЦИЯ Вибрационная болезнь обусловлена воздействием так называемой локальной вибрации. Заболевание встречаются у рабочих, использующих ручные вибрирующие инструменты: пневматические молотки, дрели, вибросверла, виброинструменты при шлифовке, полировке, клепке и других работах. В связи с характером работы нередко все явления развиваются в левой руке. Первые признаки заболевания чаще всего появляются через 5 – 7 лет от начала контакта с вибрацией. В клинической картине преобладают симптомы, связанные с нарушением тонуса периферических сосудов и трофики тканей опорно-двигательного аппарата верхних конечностей. Болезнь характеризуется преимущественным развитием местных симптомов ангионевроза и полиневрита на фоне функциональных расстройств центральной нервной системы. Процесс развивается исподволь. В клиническом течении этой формы вибрационной болезни различают четыре стадии. Первая стадия – стадия начальных проявлений. Характеризуется малой выраженностью симптомов. Процесс еще вполне обратим. Характерны жалобы на нерезкие боли, чувство онемения пальцев рук, кистей, несколько повышенную раздражительность, быструю утомляемость. Вторая стадия – стадия дистрофических расстройств. Наблюдается выраженная симп-томатика. Боли и парестезии в руках приобретают стойкий и интенсивный характер, не-редко с отчетливым усилением в ночные часы. Появляется повышенная утомляемость рук. Изредка во время работы возникает приступообразная слабость пальцев и кистей, вследствие которой больные могут ронять инструменты, непроизвольно выпуская их из рук. Периодически отмечаются судороги в мелких мышечных группах кистей. Кисти рук становятся цианотичными, холодными на ощупь, с повышенным потоотделением. Гиперестезия ладонной поверхности пальцев, отмечаемая в ранние сроки заболевания, сменяется уменьшением чувствительности на всей поверхности кисти и частично пред-плечья по типу низких или даже высоких перчаток. Нарастают расстройства вибрацион-ной, болевой, тактильной и температурной чувствительности. Снижение болевой чувствительности постепенно распространяется на всю кисть и нижнюю треть предплечья. Аналогичные расстройства могут развиваться на нижних конечностях. Нередко в мышцах плечевого пояса, предплечий развивается хронический миозит очагового характера с возможным последующим замещением участков воспаления фиброзной тканью. В мышечных группах плечевого пояса пальпируются болезненные валикообразные, напоминающие узлы, участки. Рефлекторная возбудимость мышц повышена. При капилляроскопии на бледном или цианотичном фоне ногтевого ложа выявляется спастическое состояние капилляров. Третья стадия – стадия необратимых органических изменений. Характеризуется выраженными сосудистыми расстройствами, значительными изменениями мышц, костей и суставов. Как правило, третья стадия заболевания развивается у лиц со значительным стажем работы в контакте с высоко- или низкочастотной вибрацией, сочетающейся со значительной отдачей. Больных беспокоят интенсивные боли в костях рук с иррадиацией вплоть до верхних отделов плечевого пояса. Характерны жалобы на головную боль, нарушения сна, повышенную раздражительность, быструю утомляемость, восприимчивость к низкой температуре. Характерным симптомом является чувство онемения пальцев рук при мытье их в холодной водой или при общем охлаждении тела. Объективно сосудистые расстройства проявляются приступами резкого побеления пальцев. В основе симптома лежит выраженное спастическое состояние сосудов. Эпизоды резкого побеления одного, двух или нескольких пальцев, а в тяжелых случаях почти всей кисти, как правило, возникают при общем переохлаждении, контакте рук с холод-ными предметами или механическом раздражении кожи. Наиболее часто симптом «мертвых пальцев» развивается с поражением третьего и четвертого, реже второго и пятого пальцев. Следует отметить, что у одного и того же больного могут быть приступы то побеления, то посинения пальцев. Сосудистые расстройства относятся к наиболее ярким проявлениям вибрационной болезни. Развитие их может иметь место на обеих руках, но иногда возможны асимметричные формы в связи с большим воздействием вибрации на одну из конечностей. В этих случаях на руке, подвергающейся большему воздействию, описанные выше симптомы появляются раньше и выражены резче. Могут наблюдаться судороги мелких мышечных групп кистей рук и пальцев. При объективном обследовании отмечается резко измененный внешний вид кистей рук, которые имеют отечный, багровоцианотичный цвет. Концевые фаланги нередко утолщены по типу «барабанных палочек». Возможны трофические изменения ногтей, деформация пальцев и суставов. Расстройства чувствительности носят сегментарный характер по типу «куртки» и «полукуртки», а в дистальных отделах нижних конечностей – по типу «носков». Нарушение болевой чувствительности в дистальных отделах рук может достигать полной анестезии. Четвертая стадия – стадия дистрофических изменений и генерализации процесса. В современных условиях она встречается очень редко. Проявления болезни характеризуются весьма тяжелой клинической симптоматикой. Вовлечение в процесс диэнцефальных областей с вегетативными центрами, высших отделов центральной нервной системы, обеспечивающих регуляцию сосудистого тонуса, обуславливает генерализованный характер сосудистых расстройств. Характерны ангиоспастические кризы, которые могут протекать с явлениями коронарных и ярко выраженных церебральных расстройств. Наблюдаются головная боль, при-ступы головокружений с тошнотой, нарушениями координации, напоминающими синдром Меньера, потерей сознания по типу обморочных состояний. В ряде случаев возни-кают кризы, протекающие с болями в области сердца, за грудиной по типу стенокардии. При объективном обследовании выявляются резко выраженные нарушения чувствительности, обусловливающие сходство заболевания с сирингомиелией. Этой стадии заболевания присуща полная утрата трудоспособности при малой обратимости изменений. КОМПЕНСИРОВАННАЯ ВИБРАЦИЯ Компенсированная вибрация – абортивная, или компенсированная, форма вибрационной болезни. Заболевание обусловлено воздействием преимущественно местной вибрации при отсутствии резко выраженной обратной отдачи, значительного мышечного напряжения и охлаждения рук. Встречается у рабочих, использующих малогабаритные шлифовальные установки вращательного действия с частотой 150 – 200 Гц. Люди с хорошо развитой мышечной системой при устойчивой уравновешенности нервных процессов в течение многих лет могут продолжать свою деятельность без каких-либо серьезных расстройств здоровья. Однако в ряде случаев, как правило, при длительном стаже работы появляются симптомы вибрационной болезни относительно мягкого течения. Болезнь проявляется склонностью к эпизодически возникающим спазмам периферических сосудов фаланг кистей рук. Вне такого приступа больные чувствуют себя практически здоровыми и сохраняют трудоспособность, жалоб на боли в конечностях они обычно не предъявляют, отсутствует и яркая симптоматика астеноневротического синдрома. Изменение кожной болевой чувствительности выражено весьма умеренно либо отсутствует. Как правило, признаки трофических расстройств не наблюдаются. Вместе с тем при капилляроскопии выявляются присущие начальным стадиям вибрационной болезни изменения, которые наряду с положительной холодовой пробой, локальным снижением вибрационной, кожной и болевой чувствительности, при наличии соответствующих клинических проявлений заболевания позволяют установить диагноз этой формы вибрационной болезни. КОМБИНИРОВАННАЯ ВИБРАЦИЯ Комбинированная вибрация – вибрационная болезнь, обусловленная комбинированным воздействием локальной и общей вибраций. Вибрационная болезнь этого типа развивается у рабочих, которые подвергаются одновременному воздействию общей и локальной вибраций. Так, при работе на вибрирующих площадках, виброуплотнителях бетона, у бурильщиков шахт с использованием вертикального бурения помимо воздействия на организм общей вибрации имеет место преимущественное ее воздействие на ноги. Признаки заболевания могут появляться значительно раньше, чем при воздействии местной вибрации (уже через 1–2 года). Вибрационную болезнь, обусловленную воздействием общей вибрации, выделяют как особую форму патологии, наблюдаемую у шоферов тяжелых и гоночных машин, кондукторов, трактористов, водителей бульдозеров, рабочих производства сборных железо-бетонных конструкций. В климатической картине преобладают нарушения со стороны центральной нервной системы. Больные предъявляют жалобы на головную боль, головокружение, шум в ушах, сонливость. Нередко они ощущают боли в икроножных мышцах, в области поясницы, мышечных группах спины. Уже в ранних стадиях заболевания довольно характерны явления пассивного торможения, повышенной раздражительности, составляющие синдром так называемой раздражительной слабости. Значительные отклонения отмечаются в функциональном состоянии вегетативной нервной системы, вестибулярного аппарата, периферических сосудов. Расстройства сосудистой регуляции обусловливают спастикотоническое состояние периферических со-судов, неустойчивость артериального давления. Изменяется кожная болевая и температурная чувствительность, снижаются сухожильные рефлексы. Имеют место нестойкие нарушения координации, сочетающиеся с резко выраженным тремором пальцев рук. У лиц, подвергающихся общей вибрации в положении сидя, возможно развитие дизурических явлений. В ряде случаев нарушается зрение. Колебания глазного яблока во время вибрации сопряжены со смещением видимых объектов на сетчатке. Нарушение физиологической фиксации глаза особенно резко выражено при воздействии вертикальной вибрации на сидящего человека, что обусловливает снижение остроты зрения. Довольно характерно, особенно для шоферов крупных грузовых машин и кондукторов в поездах дальнего следования, развитие соляритов, функциональных расстройств желудка. Весьма часты у больных этой группы радикулиты. Изменения в костной ткани позвоночника вызываются рядом факторов. Воздействие вибрации сочетается с большой нагрузкой на спину водителя крупных машин. Сильное напряжение прямых мышц спины при отсутствии опоры, резких толчках и постоянной вибрации приводит к деструктивным изменениям в позвоночнике, вторичным радикулитам. Повреждение тел позвонков, межпозвоночных дисков и связочного аппарата чаще всего происходит в люмбальной области. Таким образом, при действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Вибрация является специфическим раздражителем для вестибулярного анализатора. У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вестибуловегетативная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижением остроты зрения, иногда до 40 %, субъективно – потемнением в глазах. Влиянию ло-кальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот – спазм сосудов. Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы вибрации в течение рабочей смены. К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические усло-вия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональ-ный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибра-ционной болезни за счет усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а воз-можно, и потенцирования. МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ Разработка мероприятий по снижению производственных вибраций должна производиться одновременно с решением основной задачи современного машиностроения комплексной механизации и автоматизации производства. Введение дистанционного управле-ния цехами и участками позволит полностью решить проблему защиты от вибраций. В неавтоматизированных производствах осуществляют следующие методы по уменьшению вибраций: в источнике возникновения, по снижению их на путях распространения, по снижению вредного воздействия вибраций на работающих путем соответствующей организации труда, а также применения средств индивидуальной защиты и лечебно-профилактических мероприятий. Методы борьбы с вибрацией базируются на анализе уравнений, описывающих колебания машин и агрегатов в условиях производства. Эти уравнения сложны, так как любой вид технологического оборудования, так же как и его отдельные конструктивные элементы, является системой со многими степенями подвижности и обладает рядом резо-нансных частот. Прежде всего следует снижать вибрацию вблизи резонансов. В этом случае задача упрощается, так как машины и агрегаты можно рассматривать как колебательные системы с одной степенью свободы. При определении основных направлений борьбы с вибраци-ей следует ограничиться анализом уравнений вынужденных колебаний такой системы, которую можно представить в виде массы, покоящейся па пружине, другой конец ее жестко закреплен. Система, кроме того, обладает трением. В этой системе с сосредо-точенными параметрами элементы упругости, массы и трения отделены друг от дру-га. Для простоты анализа будем считать, чти на систему воздействует переменная воз-мущающая сила, изменяющаяся по синусоидальному закону. С увеличением частоты со сопротивление системы г возрастает и виброскорость снижается. Система как бы стре-мится к неподвижности. Систему с инерционным сопротивлением широко используют при защите от вибраций в различных областях машиностроения. Таким образом, из проведенного анализа решения уравнения вынужденных коле-баний системы с одной степенью свободы следует, что основными методами борьбы с вибрациями машин и оборудования являются: 1) Снижение вибраций воздействием на источник возбуждения (посредством снижения или ликвидации вынуждающих сил); 2) Отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы; 3) Вибродемпфирование — увеличение механического импеданса колеблющихся конструктивных элементов путем увеличения диссипативных сил при колебаниях с частотами, близкими к резонансным; 4) Динамическое гашение колебаний — присоединение к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта в точках присоеди-нения системы; 5) Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций. Методы вибрационной защиты могут быть также разделены на методы, снижаю- щие параметры вибраций воздействием на источник возбуждения, и методы, снижающие параметры вибраций на путях ее распространения от источника. Последние включают методы 2, 3, 4 приведенной выше классификации, а также виброизоляцию и применение средств индивидуальной защиты. Приведенная классификация методов борьбы с вибра-цией на путях распространения справедлива для любого вида возбуждения вибраций: силового, кинематического, параметрического и т. Д. Возможна также классификация методов борьбы с вибрацией по наличию контакта оператора с вибрирующим объектом. Борьба с вибрацией воздействием на источник возбуждения. При конструировании машин и проектировании технологических процессов предпочтение должно отдаваться таким кинематическим и технологическим схемам, при которых динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т. П., были бы исключены или пре-дельно снижены. Так, замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами в значительной мере способ-ствует снижению вибраций. К этому же приводит замена ковки и штамповки прессова-нием, ударной правки — вальцовкой, пневматической клепки и чеканки — гидравлической клепкой и сваркой. В настоящее время разработаны модификации известных технологических про-цессов, которые позволяют снижать вибрацию (прессование на гидравлических прес-сах вместо обработки на листоштамповочных молотах, применение гвоздильных прес-сов вместо гвоздильных станков и т. Д.). При конструировании машин и агрегатов необ-ходимо изыскивать конструктивные решения для безударного взаимодействия деталей и плавного обтекания их воздушными потоками (скошенные штампы у кузнечно-прессового оборудования, ножевые валы с винтообразной режущей кромкой станков, за-мена трансмиссионных приводов машин и агрегатов электродвигателями и т. Д.). Для снижения уровня вибраций редукторов целесообразно применять шестерни со специ-альными видами зацеплений — глобоидным, шевронным, двухшевронным, конхоидаль-ным вместо обычных шестерен с прямым зубом. Большое значение при этом имеет по-вышение класса точности обработки и уменьшение шероховатости поверхности шесте-рен. С этой же целью производят подбор зубчатых пар, что позволяет дополнительно снизить уровень вибраций на 3—4 дб. Большое значение для снижения негативного влияния вибрации имеет выбор режимов работы оборудования. Одно из основных требований при приёме техниче-ских систем в эксплуатацию, состоит в том, что подбор рабочих режимов должен осуществляться с учетом соблюдения требований безопасности на рабочих местах. Причиной низкочастотных вибраций насосов, компрессоров, двигателей является неуравновешенность вращающихся элементов. Это относится к современным быстро-ходным машинам относительно небольшой массы с уменьшенной жесткостью основных несущих деталей. Действие неуравновешенных динамических сил усугубляется плохим креплением деталей, их износом в процессе эксплуатации. Устранение неуравновешен-ности вращающихся масс достигается балансировкой. При кинематическом возбуждении вибраций применяются следующие методы борьбы, снижающие вибрацию воздействием на источник возбуждения: – изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций; – уменьшение неровностей профиля пути самоходных и транспортных машин; – повышение нивелирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин. Отстройка от режима резонанса. Для ослабления вибраций существенное значение имеет исключение резонансных режимов работы, т. Е. Отстройки собственных частот агрегата и его отдельных узлов и деталей от частоты вынуждающей силы. Собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяют либо расчетным путем, либо экспериментально на специальных стендах. В первом случае расчет производится по из-вестному значению массы и жесткости системы. Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют двумя путями: либо изменением характеристик системы (массы или жесткости), либо установ-лением нового рабочего режима (отстройка от резонансного значения угловой частоты вынуждающей силы). Второй метод осуществляют на стадии проектирования, так как в условиях эксплуатации режимы работы определяются условиями технологического про-цесса. Жесткость системы изменяют введением в конструкцию ребер жесткости или из-менением ее упругих характеристик. Вибродемпфирование. Это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся си-стемы в тепловую энергию. Увеличение потерь энергии в системе может производиться: использованием в ка-честве конструкционных материалов с большим внутренним трением, нанесением на вибрирующие поверхности слоя различных упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, применением поверхностного трения (напри-мер, при колебаниях изгиба двух скрепленных и плотно прилегающих друг к другу пла-стин), переводом механической колебательной энергии в энергию токов Фуко, или элек-тромагнитного поля. Значение параметра р для основных конструкционных материалов в машинострое-нии (чугунов и сталей) составляет 0,001—0,01. Как следствие этого, уровни вибрации большинства конструкций в машиностроении достаточно велики. Велика и их вибропро-водность. Значительно большее внутреннее трение имеют сплавы на основе систем Сu — Ni, Ni — Тi, Ni — Со. В зависимости от амплитуды напряжения в этих сплавах составляет 0,02—0,1. Большим затуханием колебаний обладают (после закалки) сплавы марганца с содержанием 15—20% меди и магниевые сплавы. Детали из этих сплавов имеют мень-шую, чем чугуны и стали, вибропроводность. Затухание колебаний в металлах резко уве-личивается при повышении температуры. Вибродемпфирование может быть осуществлено путем использования композици-онных материалов, в частности, двухслойных материалов сталь-алюминий, сталь-медь. С точки зрения снижения вибраций наиболее предпочтительным является исполь-зование в качестве конструкционных материалов пластмасс, дерева, резины. Так, в тихо-ходных редукторах применяют шестерни из капрона, текстолита и дельта-древесины. В некоторых случаях возможно использование шестерен из твердой резины. В результате происходит снижение вибраций оснований фундаментов машин, а следовательно, сни-жение вибраций рабочих мест. Широкое применение находят пластмассы при изготовлении технологической оснастки металлорежущих станков: кондукторов, кондукторных втулок, подшипников, зажимных устройств и т. Д. Использование пластмасс в качестве конструкционных материалов позволяет сни-зить уровень вибрации по виброскорости в широкой полосе средних и высоких частот на 8—10 дб. Когда применение полимерных материалов в качестве конструкционных не пред-ставляется возможным, для снижения вибраций используют вибродемпфирующие по-крытия. Действие покрытий основано на ослаблении вибраций путем перевода колеба-тельной энергии в тепловую при деформациях покрытий. Эффективное действие покры-тий наблюдается на резонансных частотах элементов конструкций агрегатов и машин. В зависимости от значения динамического модуля упругости покрытия подразделяют на жесткие (Е= 108—109 Па) и мягкие (107 Па). Действие покрытий первой группы прояв-ляется главным образом на низких и средних частотах, второй — на высоких. На эффективность жестких покрытий в большой мере оказывает влияние жест-кость материала. Чем она выше, тем больше потери механической энергии в системе. Покрытия этого типа рекомендуется выполнять в виде многослойной конструкции. По-следние в сравнении с однослойными более эффективны. Особый интерес представляют покрытия из слоя вязкоупругого материала (твердой пластмассы, рубероида, изола, би-тумизированного войлока) и слоя фольги, увеличивающей жесткость покрытия. Коэф-фициент потерь таких слоистых вибродемпфирующих покрытий составляет 0,15— 0,40. Наибольшее распространение из покрытий такого рода получили материалы на основе изола (фольгоизол, стеклоизол, гидроизол). Возможно использование одного вязкого ма-териала (покрытие «Радуга») либо одной фольги на клеевой основе (покрытие СКЛ-25). В качестве жестких возможно применение металлических покрытий (на основе алюминия, меди, свинца, олова), а также гальванопокрытий, однако их эффективность ниже, чем слоистых покрытий. В качестве мягких вибродемпфирующих покрытий используют мягкие пластмас-сы, материалы типа резины (например, пеноэласт, технический винипор), пластические материалы типа поливинилхлоридного пластика, пенопласт ПХВ-9 и др. Коэффициент потерь этих покрытий 0,05—0,5. Листовые мягкие вибродемпфирующие покрытия широко применяют в машино-строении, в частности, для снижения уровня вибраций и шума при ручной правке, обра-ботке тонкостенных конструкций малой жесткости, на некоторых типах станков. Одна-ко эксплуатационные качества этих покрытий не всегда удовлетворительны. Так, не представляется возможным обеспечить качественное соединение покрытий с обрабаты-ваемой поверхностью, если последняя имеет сложную конфигурацию. В этом случае используют мастичные покрытия. Наибольшее распространение получили мастики ВД17-58, ВД17-59 и ВД17-63, представляющие смесь синтетических смол и наполни-телей, а также мастики “Антивибрит” на основе эпоксидных смол и др. Коэффициент потерь мастик составляет в большинстве случаев 0,3—0,45. Температура при эксплуата-ции 393—493 К. Мастики наносят непосредственно на элементы машин и агрегатов. Эти мастики имеют хорошую адгезию с основным конструкционным материалом. Вибро-демпфирующие мастики широко применяют в машиностроении для снижения вибраций и шума вентиляционных систем, центробежных компрессоров, насосов, трубопрово-дов и т. П. Наибольший эффект вибродемпфирующие покрытия дают при условии, что про-тяженность вибродемпфирующего слоя соизмерима с длиной волны изгиба в матери-але конструкции. Это нужно учитывать при демпфировании низкочастотных колебаний, имеющих большую длину волны. Покрытия следует наносить в местах, где генерируется вибрация максимального уровня. Толшина вибродемпфирующих покрытий практически берется равной 2—3 толщинам элемента конструкции, на который оно наносится. Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы. Например, масляная ван-на значительно снижает уровень вибраций зубчатых зацеплений редукторов, корпусов галтовочных барабанов. Слой смазочного материала между двумя сочлененными элементами устраняет возможность непосредственного их контакта и, следовательно, появление сил поверхностного трения, которые, как известно, могут быть причиной воз-буждения вибраций. Динамическое гашение вибрации. Чаще всего виброгашение осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Массу фундамента подбирают таким образом, что-бы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1 — 0,2 мм, а для особо ответственных сооружений 0,005 мм. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту. Одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем является установка динамических виброгасителей. Наибольшее распространение в ма-шиностроении получили динамические виброгасители, уменьшающие уровень вибраций защищаемого объекта за счет воздействия на него реакций виброгасителя. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой и жесткостью, собственная частота которой настроена на основную частоту колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость С. Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каж-дый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебания-ми агрегата. Недостатком динамического виброгасителя является то, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебаний. Даже незначительные изменения частоты вибраций агрегата резко снижают эффективность действия виброгасителя, так как выводят его из резонансного режима работы. Такие виб-рогасители применяют в агрегатах, имеющих характерный постоянный по времени дис-кретный спектр вибраций, т. Е. В агрегатах с возмущающим воздействием практически одной частоты. Такие устройства устанавливают на турбогенераторах, силовых установ-ках в судостроении. Так как в динамических виброгасителях используется резонансный режим, следует в общем случае принимать во внимание силы трения в гасителе и в основной системе. У виброгасителя с трением полоса частот, в которой имеет место ослабление вибраций ос-новной системы, значительно шире, чем у гасителя без трения, однако степень ослабле-ния вибраций может быть несколько меньше, чем у описанного выше виброгасителя без трения. Для снижения вибрации возможно также использование ударных виброгасителей, в которых осуществляется переход кинетической энергии относительного движения кон-тактирующих элементов в энергию деформации с распространением напряжений из зоны контакта по взаимодействующим элементам. В результате энергия распределяется по объему соударяющихся элементов виброгасителя, вызывая их колебания и вместе с тем рассеяние энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения. Тип виброгасителя выбирают в зависимости от частоты колебаний, которые долж-ны быть снижены. Ориентировочно можно считать, что маятниковые ударные виброга-сители применяют для гашения колебаний с частотой 0,4—2 Гц, пружинные — 2—10 Гц и плавающие — выше 10 Гц. Из других типов виброгасителей следует отметить виброгасители камерного типа для превращения пульсирующего потока газа в равномерный. Такого рода виброгасители ставятся как на всасывающей, так и на нагнетательной стороне компрессоров и способ-ствуют значительному снижению уровня вибраций трубопроводов и газопроводов. Ана-логичные устройства применяют на гидроприводах. Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций для снижения вибрации на путях ее распространения производится чаще за счет увеличения жесткости системы (введения ребер жесткости). В последнем случае помимо изменения упругих свойств колебательных систем нарушается синфазность колебаний отдельных поверхностей, снижается амплитуда смещения отдельных точек. Это в значительной ме-ре способствует снижению уровня вибрации и сопутствующего ей шума в дорезонансной области частот. Виброизоляция- это способ защиты заключающийся в уменьшении передачи коле-баний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, поме-щаемых между ними. Виброизоляция осуществляется введением в колебательную си-стему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины — источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции; эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека либо на защищаемый агрегат. Переменная сила, создаваемая машиной, имеет амплитуду. На основание, от кото-рого машина отделена виброизоляцией, действует переменная вынуждающая сила Рт. Эффективность виброизоляции определяют коэффициентом передачи КП, который име-ет физический смысл отношения амплитуды виброперемещения, виброскорости, вибро-ускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же ве-личины источника возбуждения при гармонической вибрации. Чем меньше значение это-го соотношения, тем выше виброизоляция. КП в системах, где можно пренебречь трени-ем, может быть рассчитан по формуле: КП=Fmосн/Fmмаш. Из формулы видно, что чем ниже собственная частота по сравнению с частотой вынуждающей силы, тем выше эффективность виброизоляции. При f< Например, для ослабления общих вибраций в зоне обслуживания мощных дизелей в 100 раз (КП=0,01) собственная частота колебаний компрессора, установленного на виброизоляторы, должна быть в 10 раз меньше частоты возбуждающей силы. Чем больше статическая осадка, тем ниже собственная частота и тем эффективнее виброизоляция. Однако это обстоятельство противоречит экономическим и в ряде случа-ев техническим требованиям, так как приводит к сложным и дорогостоящим конструк-циям виброизоляторов с большими габаритами, а система на таких виброизоляторах не-редко приобретает слишком большую подвижность по отдельным степеням свободы. Поэтому в данном случае, как и в ряде других, необходимо искать разумный компромисс между гигиеническими, техническими и экономическими требованиями. Таким образом, чем выше частота вибрации, тем легче осуществить виброизоляцию. Отсюда следует, что существует оптимальное соотношение между частотой возбуждения и собственной ча-стотой колебаний системы. Увеличение трения в системе виброизоляции снижает эффективность последней. Однако в машинах, которые при выходе на режим проходят режим резонанса, преду-сматривается введение демпфирования в конструкции виброизоляторов. Кроме виброизоляторов, примером виброзащиты является установка гибких вста-вок в коммуникациях воздуховодов и в местах их прохождения через строительные кон-струкции, применение упругих прокладок в узлах крепления воздуховодов при монтаже, разделение гибкой связью перекрытий и несущих конструкций здания, устройство так называемых «плавающих» полов (настил пола отделяется от перекрытия упругими про-кладками). Во всех случаях введение дополнительной упругой связи снижает передачу вибраций от источника смежным элементам конструкции (или грунту). Этот же принцип виброзащиты используют при конструировании ручного механизированного инструмен-та. Промышленность выпускает ряд типов ручного механизированного инструмента с виброзащитными рукоятками, например, перфораторы с качающейся виброгасящей ру-кояткой. Принцип ее действия состоит в том, что она соединена с корпусом инструмента через упругую связь — систему шарнирно сопряженных элементов. Контакт этой систе-мы с корпусом перфоратора осуществляется посредством эластичных резиновых колец. Такое конструктивное решение виброизоляции (многозвенная связь) обеспечило сниже-ние уровня вибраций на рукоятке до требований действующих санитарных норм. Из-вестны и другие типы внброзащиты ручного механизированного инструмента с исполь-зованием виброизоляции. Для ослабления передачи вибраций по элементам конструкции практикуется уста-новка виброзадерживающих масс (рис. 5). Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой в машиностроении чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих про-кладок или пружин (рис. 6). Возможно использование их сочетания (комбинированные виброизоляторы). Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преиму-ществ. Они могут применяться для изоляции колебаний как низких, так и высоких частот (обеспечивают любую деформацию), дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и температуры, относительно малогаба-ритны. Однако они могут пропускать колебания высоких частот, так как материал пру-жин (сталь) имеет малые внутренние потери, а в указанном диапазоне распологаются ре-зонансные частоты пружин. Поэтому пружинные виброизоляторы в этом случае реко-мендуется устанавливать на прокладки из упругих материалов типа резины комбиниро-ванный виброизолятор). При использовании виброизоляторов типа резиновых прокладок следует предусматривать меры для обеспечения деформации в горизонтальной плоско-сти. Для этого резиновые виброизоляторы должны либо иметь форму ребристых или дырчатых плит, либо разбиваться на ряд параллельно установленных виброизоляторов. Для уменьшения передачи вибраций на руки работающих с ручным механизиро-ванным инструментом, а также для снижения вибраций основания некоторых видов ма-шин вибрационного действия используют пневматические виброизоляторы. Широкое распространение в промышленности получила так называемая активная виброзащита, которая предусматривает введение дополнительного источника энергии, осуществляющего обратную связь его от изолируемого объекта к системе виброизоля-ции, позволяющего регулировать по времени характеристики последней. Это приводит к быстрому затуханию колебаний в виброизолированной системе при внешних воздей-ствиях. Средства индивидуальной защиты от вибраций. Измерение вибраций и виброизме-рительная аппаратура при работе с ручным механизированным электрическим и пневма-тическим инструментом применяют средства индивидуальной зашиты рук от воздей-ствия вибраций. К ним относят рукавицы, перчатки, а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями в руке. Учитывая неблагоприятное воз-действие холода на развитие виброболезни, при работе в зимнее время рабочих надо обеспечивать теплыми рукавицами. В целях профилактики вибрационной болезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда. Так, при работе с ручными машинами, удовлетворяющими требованиям санитарных норм, суммарное время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 7ч. Рабочей смены. При этом продолжи-тельность одноразового непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, вхо-дящие в данную операцию, не должна превышать для ручных машин 15—20 мин. При таком режиме труда (если прочие факторы условий труда соответствуют сани-тарным нормам) рекомендуется устанавливать обеденный перерыв не менее 40 мин и два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу и физиопрофилактических вроцедур): 20 мин через 1—2 ч после начала смены и 30 мин через 2 ч после обеденного перерыва. Для работающих в условиях вибрации при наличии других неблагоприятных фак-торов (шума, температуры, вредных веществ, излучения и др.), превышающих санитарные нормы, режимы труда и отдыха должны устанавливаться на основе изучения изме-нения работоспособности, отражающей степень неблагоприятного воздействия всего комплекса факторов условий труда на организм человека. При работе с вибрирующим оборудованием рекомендуется включать в рабочий цикл технологические операции, не связанные с воздействием вибрации. Рабочие, у которых обнаружена вибрационная болезнь, временно, до решения ВТЭК, должны быть переведены на работу, не связанную с вибрацией, значительным мышечным напряжением и охлаждением рук. При работе в условиях общей вибрации применяется спецобувь. |