CC BY
45
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА МЕЖЭТАЖНЫХ ПЕРЕКРЫТИЯХ
-- Кочетов Олег Савельевич,
-■ 11' Московский государственный
университет приборостроения и информатики, г. Москва
E-mail: o_kochetov@mail.ru
Аннотация. Систематическое воздействие вибрации на организм оператора приводит к развитию вибрационной болезни, приводящей к снижению производительности труда, а при длительном воздействии - к возникновению профессиональных заболеваний. Разработка математической модели для ^ подбора средств виброзащиты оператора является актуальной задачей. ?
Ключевые слова: математическая модель, организм оператора,
профессиональные заболевания, вибрационная болезнь, производительность труда, средства защиты оператора от вибрации.
Расчетные модели систем виброизоляции вибросушилок на абсолютно жестком основании предполагали неподвижное основание под виброизоляторами с большой (в сравнении с вибросушилкой) массой или значительной (по сравнению с виброизоляторами) жесткостью, что вполне справедливо для упругой установки этих аппаратов на первом этаже зданий без подвальных помещений. Однако при установке вибросушилок на межэтажные перекрытия фабричных зданий и корпусов принятые допущения становятся некорректными, поскольку масса балок и плит перекрытия меньше массы устанавливаемого на нем оборудования, а жесткость перекрытия соизмерима с жесткостью виброизоляторов. Для расчета таких случаев метод сосредоточенных параметров распространим и на элементы межэтажного перекрытия [1-4].
На рис.1 показана принципиальная схема аппарата с горизонтальным вибрирующим лотком, состоящим из лотка 2, закрепленного посредством наклонных пружин 1 на тяжелой плите 13. Почти вдоль всего лотка с нижней его стороны проходит ребро жесткости 12, к которому на шарнире закреплен шатун эксцентрикового вибратора 11. Определенный наклон пружин 1 при работе вибратора 11 создает возвратно-поступательный характер перемещения лотка в направлении, нормальном к оси пружин, обеспечивая заданный угол бросания
229
J о
Щ SCIENCE TIME 1
материала относительно поверхности лотка. Лоток имеет двойное дно, образующее короб 3 для подачи теплоносителя. Потолок короба или дно 4 лотка, по которому перемещается обрабатываемый материал, выполнено из сетки. Газ, подаваемый в короб через соединительный патрубок 8, через сетку 4 поступает под слой материала, а из-под кожуха 6 через соединительный патрубок 5 выводится из аппарата. Материал загружают на лоток через окно 7, выгружают в противоположном конце аппарата. Плита 13 через резиновые амортизаторы 9 опирается на межэтажное перекрытие производственного помещения. При выборе параметров вибрации необходимо выполнять условие, при котором материал перемещается с периодическим отрывом слоя от поверхности лотка. При-менение виброизоляторов позволяет устанавливать аппараты на сравнительно легких конструкциях, на которые не передаются ни динамические нагрузки, ни вибрация. Данная задача должна решаться с обязательным рассмотрением вопросов динамики работы вибросушилки на конкретном, имеющем определенные динамические характеристики, основании или межэтажном перекрытии с применением виброизоляторов соответствующей жесткости.
Рис. 1 Принципиальная схема аппарата с горизонтальным вибрирующим лотком
с эксцентриковым вибратором
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи установки
вибросушилок на отечественные виброизоляторы типов ОВ-30, ОВ-31, ОВ-33.
Рассмотрим методику расчета параметров виброизоляторов для
вибросушилок в зависимости от их режимов работы и характеристик межэтажного перекрытия, на котором они смонтированы.
Схема № 1. Система виброизоляции без демпфирования [4-7].
230
Безынерционное упругое основание, лишенное демпфирования (рис. 2а).
T (р)
(1)
где с1 - жесткость основания.
В этих схемах дополнительными исходными данными для расчета параметров системы виброизоляции являются величины m1, c1 и h1, характеризующие инерционно-упругие свойства межэтажного перекрытия, которые получают экспериментальным методом осциллографирования и обследованием межэтажного перекрытия, предусматривающими помимо взятия «шурфов» запись свободных колебаний перекрытия при неработающем цехе (возбуждение - импульс единичной силы), а также вынужденных колебаний при различных режимах работы оборудования [8-12].
Рис. 2 Расчетные схемы системы «вибросушилка на виброизоляторах» типа ОВ-30 при установке ее на реальное (нежесткое) основание: а) безынерционное упругое основание, лишенное демпфирования; б) инерционное основание, лишенное жесткости и демпфирования.
Из проведенного машинного эксперимента следует, что на частоте вынужденных колебаний вибросушилки, равной 148,6 с-1 (1420 об/мин), при установке ее на виброизоляторы модели ОВ 30-1-2 с собственной частотой перекрытия f = 16 Гц (w1=100,48 сек-1) имеет место режим виброизоляции при
231
всех значениях Р2, причем коэффициент передачи на частоте работы вибросушилки колеблется соответственно в диапазоне 0,5 (Р2 = 1000 кГс) ... 0,19 (Р2 = 2000 кГс, см. рис.3).
При установке вибросушилки на виброизоляторы той же модели, но с собственной частотой перекрытия f = 25 Гц (w1=157 сек-1) качество
виброизоляции снижается практически в 2 раза: 0,95 (Р2 = 1000 кГс) ... 0,32 (Р2 = 2000 кГс).
Схема № 2. Система виброизоляции без демпфирования. Инерционное основание, лишенное жесткости и демпфирования (рис. 2б).
T(р)
(1
Р . -2
т2
z + )
^2 т1
1
(2)
где m1 - масса основания.
о Анализируя результаты исследований по схеме № 2 можно сделать вывод, 9 что на частоте вынужденных колебаний вибросушилки, равной 148,6 с-1 (1420 об/мин), при установке ее на виброизоляторы модели ОВ 30-1-1 при значении Р2 = 1000 кГс режим виброизоляции отсутствует (см. рис.4). Однако, начиная с Р2 = 1250 кГс коэффициент передачи на частоте работы вибросушилки становится меньше 1, т.е. система виброизоляции включается в работу.
Схема №3. Система виброизоляции без демпфирования [1-3,13-15]. Вязкодемпфированное основание, лишенное упругости и инерции
f 2 Л 2 2
1 - Р 2 + Р 2
\ ®2 J ®2
С2 т2
h
1
(3)
где h1 - абсолютная величина вязкого демпфирования основания.
232
а
о
о
Рис. 3 Коэффициент передачи системы «вибросушилка на виброизоляторах типа
ОВ 30-1-2» при установке ее на реальное (нежесткое) основание и при отсутствии демпфирования в системе виброизоляции. Безынерционное упругое основание, лишенное демпфирования. Параметры системы: Р2 (var 1000...2000 кГс); Р1=0; С2 = 15657 кГс/см; С1 = 15657 кГс/см; D1 =0; D2 =0
Анализируя результаты исследований по схеме № 3 можно сделать вывод, что на частоте вынужденных колебаний вибросушилки, равной 148,6 с-1 (1420 об/мин), при установке ее на виброизоляторы модели ОВ 30-1-1 с собственной частотой перекрытия f = 16 Гц (w1=100,48 сек-1) имеет место режим виброизоляции при всех значениях Р2, причем коэффициент передачи на частоте работы вибросушилки колеблется соответственно в диапазоне 0,002 (Р2 = 1000 кГс) ... 0,001 (Р2 = 2000 кГс).
Схема № 4. Система виброизоляции без демпфирования [15-24]. Инерционное упругое основание с вязким демпфированием
233
а
аппаратчиков во всем нормируемом диапазоне частот.
4. Проведенные экспериментальные исследования уровней вибрации на рабочих местах вибросушилки для поливинилацетата бисерного, установленной на виброизоляторы модели ОВ30-1-1 на втором этаже завода
«Поливинилацетат», подтверждают достоверность теоретических исследований динамических характеристик системы «вибросушилка - виброизоляторы -реальное основание» и машинного эксперимента, проведенного на ПЭВМ.
Рис. 4 Коэффициент передачи системы «вибросушилка на виброизоляторах типа ОВ 30-1-1» при установке ее на реальное (нежесткое) основание и при отсутствии демпфирования в системе виброизоляции. Инерционное основание, лишенное жесткости и демпфирования. Параметры системы: Р2 (var 1000...2000 кГс); Р1=1500 кГс; С2 = 8807 кГс/см; С1 = 0; D1 =0; D2 =0.
Литература:
1. Сажин Б.С., Кочетов О.С. Снижение шума и вибраций в производстве: Теория, расчет, технические решения.- М., 2001.-319с.
2. Кочетов О.С. Способы оценки комфортности рабочей зоны. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 4, 2012, стр.27-30.
3. Кочетов О.С., Гетия И.Г., Гетия С.И., Шумилин В.К., Кривенцов С.М, Баранов Е.Ф. Конический равночастотный элемент с сетчатым демпфером // Патент РФ
235
на изобретение № 2412385. Опубликовано 20.02.2011. Бюллетень изобретений №
5.
4. Кочетов О. С., Гетия С.И. Оценка улучшения условий труда по эргономическим показателям. Журнал «Человек и труд», № 12, 2009, стр.59-61.
5. Кочетов О.С., Гетия С.И. Профессиональные риски с позиции социологии. Журнал «Человек и труд», № 9, 2010, стр.56-59.
6. Кочетов О.С., Гетия С.И. Аспекты социологии управления в решениях проблем снижения профессиональных рисков. Журнал «Человек и труд», № 10, 2011, стр.57-62.
7. Патент РФ № 2412383. Тарельчатый упругий элемент с сетчатым демпфером / Кочетов О.С., Гетия И.Г., Гетия С.И., Леонтьева И.Н., Кривенцов С.М., Шумилин
B. К., Скребенкова Л.Н. Б.И. №5 от 20.02.2011г.
8. Кочетов О. С. Динамические характеристики виброзащитной системы человека -оператора. Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http:// ipb.mos.ru/ttb). Выпуск № 4 (50), 2013 г.
9. Кочетов О. С. Расчет системы виброзащиты технологического оборудования// Материали за 9-а международна научна практична конференция, «Achievement
° of high school», - 2013. Том 44. Технологии. София. «Бял ГРАД-БГ» ООД - 72 стр. С.43-48.
10. Кочетов О.С., Киселева Т.В. Расчет характеристик комбинированных виброизоляторов на водном транспорте// Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: материалы 7-й Всероссийской научнопрактической конференции 14-15 ноября 2013 года / под ред. д. т. н., профессора А.Г. Овчаренко. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2013. - 258 с.,
11. Oleg S. Kochetov. Study of the Human-operator Vibroprotection Systems// European Journal of Technology and Design. Vol. 4, No. 2, pp. 73-80, 2014.
12. Кочетов О.С. Расчет тарельчатого упругого элемента системы виброзащиты технологического оборудования// Главный механик. - 2013. - № 12. - C. 47-51.
13. Кочетов О.С. Тарельчатый упругий элемент с комбинированным демпфером// Современное общество, образование и наука: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 июня 2014 г.: в 9 частях. Часть 1. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2014. 164с.
C. 65-67.
14. Кочетов О.С., Гетия П.С. Расчет пространственной системы виброизоляции// Современное общество: проблемы, идеи, инновации: Материалы III Международной научной конференции. Часть 1-Ставрополь:Логос,2014-117с. С. 99-104.
15. Кочетов О.С. Математическое моделирование виброзащитной системы человека-оператора// В мире научных исследований: материалы YI Международной научно-практической конференции (5 июля 2014 г., г.
236
Краснодар)/отв. ред. Т.А. Петрова. - Краснодар,2014.-106с., С. 6-11.
16. Кочетов О.С., Гетия П.С. Расчет пространственной системы виброизоляции объектов при несимметричной нагрузке// В мире научных исследований: материалы YI Международной научно-практической конференции (5 июля 2014 г., г. Краснодар)/отв. ред. Т.А. Петрова. - Краснодар,2014.-106с., С. 11-17.
17. Кочетов О.С., Гетия И.Г., Гетия П.С. Исследование эффективности системы виброзащиты технологического оборудования// Наука третьего тысячелетия: сборник статей Международной научно-практической конференции (28 июля 2014 г.,г. Уфа). - Уфа: Аэтерна, 2014.-144с., С. 22-30.
18. Кочетов О.С., Смагина Т.В., Баранов Е.Ф. Стендовые исследования моделей упругих элементов для судовой энергетической установки// В мире научных исследований: материалы YI Международной научно-практической
конференции (5 июля 2014 г., г. Краснодар)/ отв. ред. Т.А. Петрова. -Краснодар,2014.-106с., С. 82-87.
19. Кочетов О.С. Виброзащита станков с применением пневматических опор// Наука и образование XXI века: сборник статей Международной научнопрактической конференции (29 августа 2014 г., г. Уфа). - Уфа: Аэтерна, 2014.6 146с., С. 27-31.
20. Кочетов О.С. Виброизолирующая система для технологического оборудования с переменной массой // Наука и современность: сборник статей Международной научно-практической конференции (8 сентября 2014 г., г. Уфа). - Уфа: РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2014.-88с. С. 7-9.
21. Кочетов О.С. Виброизолирующая система // Наука и современность: сборник статей Международной научно-практической конференции (8 сентября 2014 г., г. Уфа). - Уфа: РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2014.-88с. С. 15-18.
22. Кочетов О.С. Характеристики виброзащитных подвесок для операторов транспортных средств // Science Time. - 2014. - №8 (8). - C. 151-158.
23. Кочетов О.С. Исследование системы защиты человека-оператора от вибрации на базе нелинейных упругих элементов // Science Time. -2014. - №9 (9). - C. 137148.
24. Кочетов О.С. Исследование системы виброзащиты для человека-оператора // Международный научно-исследовательский журнал Research Journal of International Studies. - 2014. - № 7-1 (26). - C. 41-45.
237
a
