Еремина Т.В., Гусева Н.И. и др. Руководство к выполнению лабораторных работ по курсу Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

61 62

транспортно – технологическую, которая возникает

при работе машин, выполняющих технологическую опера-

цию в стационарном положении или при перемещении в

специально изготовленной части производственного поме-

щения на промышленной площадке или горной выработке;

технологическую, которая возникает при работе ста-

ционарных машин или передается на рабочие места, не

имеющие источников.

Длительное действие вибрации может привести к ухудш-

нию самочувствия и поражению отдельных систем

организма: сердечно – сосудистой, нервной, кровеносной,

вестибулярного аппарата и других, изменению мышечных и

костных тканей. Поэтому особое значение приобретают ме-

тоды и средства уменьшения вибрации. Совокупность таких

методов и средств принято называть виброизоляцией.

Классификацию методов и средств, предназначенных

для уменьшения вредного воздействия на оператора вибра-

ции ручных, стационарных, самоходных и транспортных

машин устанавливает ГОСТ 12.4.046-90. Методы и средства

вибрационной защиты.

Одним из методов снижения вибрации в производст-

венных условиях является виброизоляция, т.е. уменьшение

уровня вибрации защищаемого объекта путем снижения ам-

плитуды колебаний, передаваемых ему от источника коле-

баний. Виброизоляцию осуществляют с помощью специаль-

ных устройств, вводимых между защищаемым объектом и

источником вибрации. К таким устройствам относятся виб-

роизоляторы в виде стальных пружин, листовых рессор,

прокладок из упругих материалов, а также гидравлические,

пневматические и комбинированные амортизаторы, гибкие

вставки.

В лабораторной работе исследуется пассивная виброизо-

ляция, осуществляемая с помощью пружинных виброизоля-

торов. В установке имитируется общая технологическая вер-

тикальная (по оси Z) вибрация, создаваемая электродвига-

телем, установленным на “плавучем” основании, которые

применяются в промышленности во избежание распростра-

нения вибраций через грунт.

Эффективность виброизоляции оценивается коэффици-

ентом передачи:

где f – частота колебаний вибрационного механизма, Гц;

– частота собственных колебаний изолируемого объ-

екта, Гц.

Частоту колебаний вибрационного механизма опреде-

ляют по формуле:

где n – число оборотов электродвигателя в минуту: n =

1490 об/мин.

Частота собственных колебаний изолируемого объекта

определяется по формуле:

где статическая осадка системы:

= X

– X

(4)

где X

– высота пружины без нагрузки, см, X

= 5,8;

– высота пружины под нагрузкой, см. (инд. задание,

табл.2).

)1(,

)(

−

)2(,

f =

)3(,8,15

f =

63 64

Эффективность виброизолиции можно выразить в процен-

тах:

Э = (I - Kп)⋅100%, (5)

Нормирование вибрации

Гигиеническое нормирование вибрации машин, техно-

логического оборудования и т.п., действующей на человека,

служит для обеспечения вибробезопасных условий труда.

Оно заключается в ограничениях уровней вибрации элемен-

тов машин, с которыми соприкасается тело человека.

Действие вибрации на организм человека определяется

четырьмя основными характеристиками вибрационного

процесса: интенсивностью, спектральным составом, дли-

тельностью воздействия, направлением действия.

Показателями интенсивности служат среднеквадратиче-

ские или амплитудные значения виброускорения, виброско-

рости или вибросмещения, измеренные на рабочем месте.

Виброскорость, м/с:

U = 2πfA, (6)

где f – частота колебаний, Гц;

A – амплитуда вибросмещения, мм.

Логарифмический уровень колебательной скорости, дБ:

где 5⋅10

-8

– пороговая виброскорость, м/с.

При нормировании вибрации ее спектральный состав

оценивают в октавных или 1/3 октавных полосах частот.

Гигиенические нормы вибрации, воздействующей на

человека в производственных условиях указаны в табл.1.

Описание лабораторной установки и приборов

Схема лабораторной установки показана на рис.3. Элек-

тродвигатель 1 жестко закреплен на платформе 2. Плат-

форма установлена на основании 3 с помощью пружин виб-

роизоляторов 4. Прижимные винты 5 позволяют жестко со-

единить платформу и основание (виброизоляция выключе-

на). В этом случае платформа и основание будут колебаться

как одно целое. При ослаблении прижимных винтов, плат-

форма будет покоиться на амортизаторах (виброизоляция

включена). Амплитуда вибраций электродвигателя изменя-

ется с помощью грузиков “а” и “б” балансировочного уст-

ройства 8 на роторе электродвигателя.

Измерение вибрации производится вибрографом ВР-1 6,

закрепленным на штативе 7. Виброграф ВР – 1 позволяет

регистрировать амплитуды колебаний от 0,05 до 6 мм при

частотах от 5 до 100 Гц. Ширина ленты для записи 24 мм.

На ленте дается запись измеряемого колебания и временная

отметка, равная 1 сек. При обработке записи колебаний

виброграммы, полученной с помощью вибрографа ВР – 1,

следует учитывать, что амплитуда колебаний А = а/2.

Рис.3. Схема лабораторной установки

)7(,

105

lg20

8−

∗

65 66

Меры безопасности

Не включать лабораторную установку без

ограждающего кожуха на маховике.

Включать лабораторную установку в сеть только с

разрешения преподавателя и в его присутствии.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством вибрографа и вибростен-

да, рис.3.

2. Прижимными винтами 5 соединить платформу с осно-

ванием (виброизоляция выключена). Включить электродви-

гатель.

3. Прижать наконечник вибрографа к платформе. Ручку

пуска лентопротяжного механизма вибрографа поставить в

положение “включено”.

4. Произвести замер параметров исследуемых вибраций.

После замера ручку пуска поставить в положение “выклю-

чено”.

5. Выключить электродвигатель.

6. Отпустить прижимные винты (виброизоляция включе-

на). При включенной виброизоляции повторно произвести

измерения согласно п.п.2-5.

Обработка экспериментальных данных.

1. Извлечь из вибрографа ленту и замерить с помощью

микроскопа двойной размах колебаний.

2. Подсчитать по виброграмме частоту колебаний в ин-

тервале отметчика времени прибора, который делает отмет-

ку на ленте ежесекундно с точностью до 0,1 с.

3. Определить амплитуду колебаний по формуле:

где К=1/6 – коэффициент, учитывающий соотношение плеч

рычага прибора;

П – величина двойной амплитуды колебаний, измерен-

ная с помощью микроскопа;

d – цена деления сетки микроскопа; d = 0,05 мм.

4. Эффективность виброизоляции вычислить по форму-

лам (1) и (3).

5. Вычислить величину колебательной скорости по фор-

муле (6).

6. Вычислить уровень виброскорости по формуле (7).

7. Результаты измерений параметров вибрации и обра-

ботки виброграмм занести в протокол 1.

Таблица 1

Допустимые нормы виброскорости и логарифмического

уровня виброскорости

Среднеквадратичные значения виброскорости, м/с 10

-2

Логарифмические уравнения виброскорости (дБ) в октав-

ных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Виды вибрации

Направления,

по которым

нормируется

вибрация

1 2 4 8 16 31,5 63 125 250 500

Общая вибрация Вертикальная

(по оси Z)

132

7,1

123

2,5

114

1,3

108

1,1

107

1,1

107

1,1

107

1,1

107

1,1

107

1,1

107

Транспортная

Горизонтальная

(по осям X и Y)

6,3

122

3,5

117

3,2

116

3,2

116

3,2

116

3,2

116

3,2

116

3,2

116

3,2

116

3,2

116

Транспортно-

технологическая

Вертикальная

(по оси Z) или

горизонтальная

(по осям X и Y)

3,5

117

3,5

117

1,3

108

0,03

102

0,56

101

0,56

101

0,56

101

0,5

116

3,2

116

3,2

116

Технологическая

на рабочих мес-

тах

Вертикальная

(по оси Z) или

горизонтальная

(по осям X и Y)

1,3

109

1,3

108

0,48

0,22

0,2

Локальная По каждой из

осей

6,5

135

6,0

130

5,5

127

5,0

120

5,0

120

3,5

117

2,5

114

1,8

111

1,1

108

0,9

105

8. Сопоставить измеренные и вычисленные параметры с

допустимыми (табл.1).

102

Пd

КА

(8)

67 68

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Результаты измеренных параметров вибрации (прото-

кол 1).

3. Анализ эффективности виброизоляции.

Примечания: числитель соответствует значению виб-

роскорости, умноженному на 10

-2

(формула 6);

знаменатель соответствует логарифмическому уров-

ню виброскорости, Гц (формула 7).

Таблица 2

Индивидуальные задания

Номера

вариантов

, см Виды вибрации

1 3,5 общая

2 3,6 транспортная

3 3,7 транспортно-технологическая

4 3,8 технологическая на рабочем месте

5 3,9 локальная

6 4,0 общая

7 4,1 транспортная

8 4,2 транспортно-технологическая

9 4,3 технологическая на рабочем месте

10 4,4 локальная

11 4,5 общая

12 4,6 транспортная

13 4,7 транспортно-технологическая

14 4,8 технологическая на рабочем месте

15 4,9 локальная

16 5,0 общая

17 5,1 транспортная

18 5,2 транспортно-технологическая

19 5,3 технологическая на рабочем месте

20 5,4 локальная

21 5,5 общая

22 5,4 транспортная

23 5,3 транспортно-технологическая

Продолжение табл. 2

24 5,2 технологическая на рабочем месте

25 5,1 локальная

26 5,0 общая

27 4,9 транспортная

28 4,8 транспортно-технологическая

29 4,7 технологическая на рабочем месте

30 4,6 локальная

31 4,5 общая

32 4,4 транспортная

33 4,3 транспортно-технологическая

34 4,2 технологическая на рабочем месте

35 4,1 локальная

Индивидуальные задания

для двойной амплитуды колебаний

Номера

вариантов

(с виброизоляцией)

число делений микроскопа

(без виброизоляции)

число делений микроскопа

1 11 20

2 10 21

3 9 22

4 8 23

5 13 24

6 12 25

7 11 20

8 10 21

9 9 22

10 8 23

11 11 24

12 10 25

13 9 20

14 8 21

15 13 22

16 12 23

17 11 24

18 10 25

19 9 20

20 8 21

69 70

Продолжение

21 13 22

22 12 23

23 11 24

24 10 25

25 9 20

26 8 21

27 13 22

28 12 23

29 11 24

30 10 25

Протокол 1

Величина параметров вибрации

Параметры

вибрации

без виброизоляции с виброизоляцией

Частота, Гц.

Амплитуда, м.

Скорость, м/с.

Уровень вибро-

скорости, дБ

Лабораторная работа 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА

Цель работы

Ознакомиться с наиболее эффективными методами

снижения производственного шума.

Дать оценку эффективности звукоизолирующих мате-

риалов.

Основные положения

В настоящее время защита человека от шума стала од-

ной из актуальных проблем. Это является следствием воз-

растания интенсивности шума в результате внедрения в

промышленность новых технологических процессов, роста

мощности оборудования и машин. При определенных усло-

виях шум отрицательно воздействует на организм человека,

снижая его производительность, сопротивляемость заболе-

ваниям, способствуя возникновению несчастных случаев.

Звуковые процессы возникают в упругих средах (твер-

дых, жидких или газообразных). Возникающие при этом

звуковые волны характеризуются звуковым давлением P. В

практике акустических измерений звуковое давление может

изменяться в очень широких пределах (от 2⋅10

-5

до 1⋅10

Па). Поскольку оперировать многозначными числами не-

удобно, а также вследствие способности уха человека оце-

нивать не абсолютное, а относительное изменение звуково-

го давления, введено понятие уровня звукового давления,

величина которого выражается в децибелах (дБ) зависимо-

стью

где P – измеренное или рассчитанное звуковое давление от

источника звука, Па;

– пороговое звуковое давление, равное 2⋅10

–5

Па.

Как любой колебательный процесс звук характеризуется

частотой. Человек воспринимает на слух звуки, частота ко-

торых находится в пределах от 16 до 20000 Гц. Колебания с

частотой менее 16 Гц. называются инфразвуками, а с часто-

той выше 20000 Гц. – ультразвуками. И те и другие челове-

ческим ухом не воспринимаются, хотя при определенной

)1(,lg20

L =

71 72

интенсивности являются вредными. Наиболее неприятны

высокочастотные звуки.

Анализ шума производится с помощью анализирующих

устройств, состоящих из набора электрических фильтров,

каждый из которых пропускает в исследуемом шуме опре-

деленную полосу частот, которая характеризуется гранич-

ными частотами (f

– нижняя граничная частота, f

- верх-

няя), шириной и среднегеометрической частотой f

с,

равной

При исследовании шумов обычно пользуются октавны-

ми фильтрами с полосой пропускания f

/ f

= 2.

Нормируемыми параметрами шума являются уровни

звуковых давлений L (дБ) в октавных полосах со стандарт-

ными среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500,

1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле (1).

Предельно допустимые уровни шума на производстве рег-

ламентируются ГОСТ 12.1.003 – 80 или СНиП 11 – 12 – 77

(табл.1).

Мероприятия и средства борьбы с шумом (кроме органи-

зационных) основаны на трех основных методах:

Ослабление шума в источнике.

Изоляция шума.

Поглощение шума.

Ослабление шума в источнике – наиболее радикальная

мера борьбы с ним. Этот метод реализуется обычно на ста-

дии проектирования. На действующих предприятиях, из – за

сложности конструктивных изменений в машинах осущест-

вление этого метода не всегда возможно. В таких случаях

наиболее эффективно применение методов изоляции и по-

глощения.

В данной лабораторной работе исследуется эффектив-

ность мероприятий, относящихся к методам изоляции и по-

глощения шума, а именно, установки звукоизолирующего

кожуха на источник шума, звукопоглощающей облицовки

помещения и звукоизолирующей перегородки.

Порядок выполнения работы

1. Охарактеризовать назначение лабораторной работы.

2. Выполнить расчеты эффективности звукоизоли-

рующего кожуха, звукопоглощающей облицовки помеще-

ния и звукоизолирующей перегородки.

3. Построить частотную характеристику изоляции воз-

душного шума для ограждающих конструкций (рис.1).

4. Охарактеризовать основные приборы измерения

шума и их назначение.

5. Провести эксперимент.

1. Расчет звукоизолирующего кожуха

Звукоизолирующими кожухами закрывают наиболее

шумные механизмы. Кожухи изготавливают обычно из де-

рева, металла или пластмассы. Внутренняя поверхность

стенок кожуха обязательно облицовывается звукопогло-

щающим материалом. Чтобы обеспечить отвод тепла от ме-

ханизма, кожух снабжается вентиляционными отверстиями

с глушителями. Эффективность установки кожуха ∆L

оп-

ределяется по формуле:

∆L

= R

+ 10 lg α, (3)

где α - коэффициент звукопоглощения материала, нанесен-

ного на внутреннюю поверхность кожуха (табл.1);

- звукоизоляция стенок кожуха, дБ.

Величина звукоизоляции R

определяется по формуле:

)2(,

fff

⋅=

73 74

= 20 lg (G ⋅ f) – 47,5 , (4)

где G – масса 1м

стенок кожуха, кг (табл.1);

f – частота, Гц (табл.1).

Подставив выражение (4) в формулу (3), получим:

∆L

= 20 lg (G ⋅ f) – 47,5 + 10 lg α. (5)

Звуковое поле в помещении создается прямыми (идущи-

ми от источника шума) и отраженными от стен помещения,

звуковыми волнами. Применение звукопоглощающей обли-

цовки основано на уменьшении энергии отраженных звуко-

вых волн за счет их поглощения.

2. Расчет звукоизолирующей облицовки

Для определения эффективности звукопоглощающей об-

лицовки в помещении воспользуемся формулой:

∆L

= 10 lg

, (6)

где A

и A

– суммарное звукопоглощение в помещении до и

после облицовки, м

= α

, (7)

где

- коэффициент звукопоглощения необлицованных по-

верхностей стен, потолка и пола помещений. α

= 0,25⋅α

;

S – площадь их поверхности (табл.1).

= α

⋅S

- α

⋅ (S-S

), (8)

где α

- коэффициент звукопоглощения облицовки (табл.1);

– площадь поверхности помещения, на которую на-

носится облицовка (табл.1).

Используя выражения для А

и А

, получаем:

)(

lg10

0102

SSS

−

=∆

(9)

3. а) Расчет звукоизолирующей перегородки

Метод 1

Эффективность установки звукоизолирующей перего-

родки ∆L

определяется по формуле:

∆L

п.

= R

п.

+ 10 lg α, (10)

где α - коэффициент звукопоглощения материала перего-

родки (табл.2);

- звукоизоляция перегородки, дБ.

Величина звукоизоляции R

определяется по формуле:

= 20 lg (G ⋅ f) – 6, (11)

где G – масса 1м

перегородки, кг (табл.1);

f – частота, Гц (табл.1).

4. б) Расчет звукоизолирующей перегородки

Метод 2

Построение частотной характеристики изоляции воз-

душного шума однослойной ограждающей конструкции.

Определить частотную характеристику изоляции воз-

душного шума однослойной плоской ограждающей

75 76

конструкции. Построить график, изображенный на рис.1.

Для построения графика находят координаты точек В и С.

Координаты f

и f

находят по табл.3 (индивидуальное зада-

ние, табл.1 – материал и толщина перегородки). Для этих же

значений там же находят координаты R

и R

. Точки В и С

соединяют прямой. Наклон отрезка ВА следует принимать 5

дБ на каждую октаву для других материалов. Подъем отрез-

ка СД принимают равным 8 дБ на каждую октаву для любо-

го материала. По графику значение частотной характеристи-

ки определяется по индивидуальному заданию и заносится в

протокол 1.

Рис.1. Частотная характеристика изоляции шума плоскими

ограждающими конструкциями

Для построения частотной характеристики изоляции воз-

душного шума однослойной плоской ограждающей конст-

рукции необходимо нанести октавные полосы на оси f, для

чего предварительно необходимо нанести границы октавных

полос. Например, для октавной полосы 63 Гц границы будут

63⋅0,7 = 44Гц и 63⋅1.4 = 88 Гц, а для октавной полосы 8000

Гц будут 8000⋅0,7 = 5.600 Гц и 8000⋅1,4 = 11.200 Гц.

Затем определяют координаты f

и f

по табл.3. Напри-

мер, для перегородки из сухой штукатурки толщиной 5 мм:

Для f

координаты Rв = 36 дБ.

Для f

координаты R

= 30 дБ. (см. табл.3).

Определяем координату точки Д от 7600 Гц до 11200 Гц

расстояние 3600 Гц, что составляет 3500/5000 = 0,644 окта-

вы. R

= 30 + 8 × 0,644 = 35,15 дБ

Определяем координату точки А: от 3800 Гц до 2800 Гц

расстояние 1000 Гц, что составляет 1000/2800 = 0,356 окта-

вы, а всего до начала координаты точки А 6,356 октавы.

= 36 - 4 × 6,356 = 10,6 дБ.

Правила безопасности при проведении работ

1. Перед включением стенда ознакомиться с содержа-

нием лабораторной работы.

2. Убедиться в наличии защитного заземления шумо-

мера и генератора звука.

Гцf

7600

38000

3800

19000

77 78

3. Запрещается проводить на стенде самостоятельно

любые ремонтные работы.

4. Недопустимы удары по корпусу микрофона.

Описание установки и приборов

Общий вид установки показан на рис.2. Камера 1 имити-

рует производственное помещение, в котором имеется ис-

точник шума 2. Звуковой сигнал подается на источник от

звукового генератора 4. Для измерения шума в камере уста-

новлен микрофон 3, соединенный с шумомером 5. В составе

стенда – звукоизолирующий кожух 6 с экраном 7, облицо-

вочные щиты 8 камеры 1, изолирующая перегородка 9.

Звукоизолирующий кожух 6 изготовлен из фанеры с

внутренней звукопоглощающей облицовкой – поролоном

толщиной 20 мм и экраном: кожух снабжен вентиляцион-

ными устройствами с глушителями.

Звукопоглощающая облицовка 8 выполнена в виде съем-

ных щитов из звукопоглощающего материала, устанавли-

ваемых по стенкам и потолку камеры 1.

Изолирующая испытуемая перегородка 9, выполненная

из материала (табл.1, индивидуального задания), вставляется

в специальное окно, геометрически разделяя камеру 1 на две

части.

Звуковой генератор включается в электрическую сеть че-

рез понижающий трансформатор или ЛАТР10, напряжение

питания генератора 36 В или 42 В.

Применяемые приборы

1. Шумомер 00 024

Измеритель шума 00 024 предназначен для измерения

уровней звукового давления в октавных полосах частот (с

октавным фильтром 01016) и уровней звука по различным

частотным характеристикам, в том числе и характеристике

“А”. При акустических измерениях диапазон измерения по

уровню составляет от 30 до 130 дБ, в частотном диапазоне -

от 40 до 10000 Гц. Общий вид шумомера показан на рис.2.

Рис.2. Общий вид установки.

Размещение и назначение органов управления шумомера

Переключатели: Lin (линейно, без приведения), А (А -

приведение) и EX1 (внеш.) для измерения с частотным

фильтром.

Диапазон служит для ступенчатого переключения (сту-

пени по 10 дБ) от 30 до 130 дБ.

Кнопки: 0/1 – кнопка включения прибора должна засто-

пориться;

S/F – SLOW – отпущена (медленный замер);

FAST – нажата (быстрый замер);

LOSCHFN – гашение показаний прибора;

- кнопка определения пригодности батарей.

79 80

Работа с прибором

Перед измерением стрелка корректируется на нулевую

отметку.

Далее включают прибор нажатием кнопки 0/1, затем

проверяют пригодность батарей нажатием кнопки (-| |-).

Стрелка должна указывать на черную полоску шкалы

прибора или находится выше ее. Если стрелка не доходит до

черной полоски, батарейки подлежат замене. Калибровка

шумомера осуществляется с помощью пистофона; ввиду вы-

сокой точности импульсного шумомера 00024 нет необхо-

димости в калибровке перед каждым измерением. Проверять

пистофоном можно один раз в год. К выходам прибора

могут быть подключены магнитофоны, наушники, а к выхо-

дам (FILTER) и (EXT) присоединяют частотный

фильтр (рис.3).

Результат измерений получается как сумма численных

значений. Например, при частоте октавы 500 Гц измери-

тельный диапазон установлен на 76 дБ. Кнопка S/F должна

показывать SLOW.

Показания при измерении шума на шкале колеблются от

6 до 8 дБ.

Итог измерений будет такой: L

окт 500

= 77дБ.

Звуковой генератор

Звуковой генератор (рис. 5) предназначен для генериро-

вания различных по спектральному составу шумов.

Рис.3. Импульсный шумомер 00 024:

1 – микрофон; 2 – переключатель оценки;

3 – переключатель диапазона; 4 – кнопка контроля

напряжения батареи; 5 – кнопка включения прибора;

6 – регулятор нулевой точки; 7 – кнопка гашения;

8 – кнопка импульса; 9 – кнопка временной оценки

(медленно, быстро); 10 – регулятор калибровки

Рис.4. Октавный фильтр 01016:

1 – переключатель частот; 2 – переключатель режимов;

3 – контроль напряжения батарей;

4 – крепительные детали ремня