Расчетно-экспериментальное исследование и отработка систем виброзащиты сухого трения пневмошлифовальных машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011

УДК 620.179.11

РАСЧЕТНО - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ОТРАБОТКА СИСТЕМ ВИБРОЗАЩИТЫ СУХОГО ТРЕНИЯ ПНЕВМОШЛИФОВАЛЬНЫХ МАШИН

© 2011 Г.В. Изранова

Самарский государственный университет путей сообщения Поступила в редакцию 10.11.2011

Ручной механизированный инструмент вращательного действия (РМИВД) гайковерты, электродрели, пневмошлифовальные машины широко применяются в машиностроении, в строительстве и других отраслях промышленности, в частности, в ремонтных депо подвижного состава железнодорожного транспорта.

Широкое использование РМИВД обеспечивает резкое повышение производительности труда, повышение качества выполняемых работ. Однако эти преимущества, могут быть сведены на нет повышенной вибрацией возникающей при их работе. Это приводит к быстрому износу их подшипников, а следовательно к уменьшению межремонтного ресурса инструмента, отрицательно влияет на безопасность условий труда человека - оператора.

В СамГУПС разработана двухкаскадная система виброзащиты пневмошлифовальных машин ручного действия [1].

Для проверки эффективности разработанных систем виброзащиты пневмошлифовальных машин были проведены испытания модернизированных машин ПШТ-2 и ИП-2008 [2].

Испытания проводились с привлечением аккредитованной санитарно-промышленной лаборатории.

Измерение параметров вибрации проводилось в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность, общие требования [3, 4]. В качестве виброизмерительной аппаратуры использовался измеритель шума и вибраций «Октава - 101 В». Измерение параметров вибрации,

воздействующей на рабочего, проводились при выполнении конкретной технологической операции. Вибропреобразователь крепился через адаптер на корпусе машины, то есть на опорной поверхности под рукой работающего.

Для исключения влияния дисбаланса инструмента и технологического процесса на вибрацию машины были проведены испытания машин на холостом ходу [5, 6]. Результаты испытаний на холостом ходу без вставного инструмента для ПШТ-2 приведены на рис.1.

Испытания пневмошлифовальной машины ПШТ-2 проводились на ЗАО «Нефтегазмаш» при обработке алюминиевого сплава Д-16 диаметром 10 мм с 8 рабочими зубьями при глубине резания 2 мм. Испытания проводились для нескольких компоновок ПШТ-2.

Первая компоновка - типовая серийная машина. Вторая компоновка - ПШТ-2 с двухкаскадной системой виброзащиты, с внутренним каскадом в виде пластинчатого демпфера, внешний каскад - пластинчатый демпфер. Третья компоновка - ПШТ-2 с двухкаскадной системой виброзащиты, с внешним каскадом демпфирования в виде материала МР (модифицированного), внутренний каскад - пластинчатый демпфер. Четвертая компоновка - ПШТ-2 с двухкаскадной системой виброзащиты, первый внешний каскад в виде материала МР (модифицированного), внутренний каскад - тросовый демпфер.

б

Рис. 1. Вибрация ПШТ-2 на холостом ходу без вставного инструмента: а ) 1 - теоретические данные исходной конструкции; 2 - экспериментальные данные исходной конструкции; 3 - нормативное значение, б)1 - теоретические данные (внутренний каскад - тросовый демпфер, внешний - из материала МР; 2 - экспериментальные данные (внутренний каскад - тросовый демпфер,

а

1056

Механика и машиностроение

внешний - из материала МР);

После испытаний был проведен анализ результатов и выбрана компоновка, при которой инструмент наиболее виброзащищен от вибрации, уровень вибрации ниже санитарных норм, а также наиболее

3 - нормативное значение.

технологичен при изготовлении. Такой компоновкой является четвертая и

результаты которой представлены в виде графиков рис. 2.

а)

_i

2

4,' N —^ 1/ /

10 16 32 64 125 256 506 1000 2006

б)

Рис.2. а) 1- Нормативный спектр вибрации;2 - Исходный спектр вибрации;3 -После 100 часов наработки с внешней и внутренней виброзащитой;4 - После установки внутреннего тросового демпфера;5 - После установки внутреннего тросового демпфера и внешней виброзащиты - из материала МР; б)1 - Нормативный уровень вибрации;2 -С внутренней и внешней виброзащитой - пластинчатый демпфер;3 - С внутренней виброзащиты - пластинчатый демпфер и внешней - материал МР;4 - С внутренней виброзащитой - тросовый демпфер и внешней - материал МР

Фотография модернизированной машины ПШТ-2 с тросовым внутренним демпфером и внешним из материала МР (модифицированного) представлена на рисунке 3.

В целях улучшения виброзащитных характеристик пневмошлифовальной машины ИП-2008 была проведена работа по модернизации машины в ЗАО «Нефтегазмаш». Сначала были проведены испытания на холостом ходу без вставного инструмента, затем при выполнении операции «Зачистка сварного шва» шлифовальным кругом диаметром d = 15 мм (рис. 4). Испытания пневмошлифовальной машины ИП-2008 проводились для трех компоновок.

Первая компоновка - стандартная серийная машина. Вторая компоновка - ИП-2008 с внутренним каскадом виброзащиты в виде пластинчатого демпфера. Третья компоновка - ИП-2008 с двухкаскадной системой виброзащиты, внутренняя - пластинчатый демпфер, внешняя - демпфер из материала МР (модифицированного).

В результате анализа испытаний для модернизации пневмошлифовальной машины ИП-2008 предложена двухкаскадная система виброзащиты с внутренним каскадом из пластинчатого демпфера и внешним каскадом из материала МР (модифицированного).

Результаты испытаний машины ИП-2008 представлены в виде графика (рис. 5)

Рис. 3. Модернизированная машина ПШТ-2 с двухкаскадной системой виброзащиты (фото).

Рис. 4. Модернизированная прямая шлифовальная машина ИП-2008 с виброзащитой (фото).

1057

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011

L. дБ'

110 •

100

90

80 70

10 16 32 64 125 250 500 1000 2000 £ Гц

Рис. 5 Спектр вибрации пневмошлифовальной машины ИП-2008 в различной компоновке:

1 - Нормативный спектр вибрации; 2 - Исходный спектр вибрации на руке в месте контакта руки с рукояткой машины; 3 - После установки внутренней и внешней виброзащиты и после наработки 100 часов; 4 - После установки внутренней виброзащиты -пластинчатого демпфера; 5 - После установки внутренней виброзащиты - пластинчатого демпфера и внешней виброзащиты -материал МР (модифицированный)

Повторные испытания пневмошлифовальных машин ПШТ-2 и ИП-2008 были проведены через 100 часов наработки (табл. 1).

В таблице 1 в числителе указаны значения виброскорости после установки системы виброзащиты, а в знаменателе значения виброскорости после 100 часов наработки, что соответствует межремонтному ресурсу.

Испытания показали эффективность разработанных средств виброзащиты.

В результате анализа проведенных испытаний были выработаны рекомендации по проектированию средств виброзащиты ПШМ.

Для снижения вибрации ПШМ целесообразно применять двухкаскадную систему виброзащиты, причем жесткость системы не должна превышать Ср=0,6 жесткости руки. Если применение двухкаскадной системы виброзащиты невозможно, то предпочтение должно отдаваться внутренней системе виброзащиты т.к. в этом случае улучшается работа подшипников, что ведет к увеличению межремонтного срока службы ПШМ в 1,5 - 2 раза

Таблица 1 - Уровни виброскорости (дБ) на рукоятке модернизированных пневмошлифовальных машин ИП-2008 и ПШТ-2

Наименование Среднегеометрические частоты, Гц

16 31,5 63 125 250 500 1000 2000

ИП-2008 86/92 90/97 91/104 96/105 95/105 93/104 93/103 93/102

ПШТ-2 90/98 92/100 86/101 85/100 80/103 80/102 82/101 80/96

Для внутренней виброзащиты целесообразнее использовать тросовый демпфер (наиболее технологичен), либо пластинчатый демпфер (методика расчета отработана), а для внешней виброзащиты демпфер из материала МР с последующей вулканизацией резиной.

Таким образом, в результате испытаний двухкаскадной системы виброзащиты, включающей демпферы сухого трения (тросовый, пластинчатый и из упругопористого проволочного материала) удалось снизить уровень вибрации на 5 -10 дБ во всем диапазоне частот, обеспечить стабильность эксплутационных характеристик, повысить эффективность подавления вибрации, а также увеличить срок межремонтного ресурса до 200 часов наработки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Изранова Г. В. Двухкаскадная система виброзащиты [текст]/ Г.В. Изранова // Сб.материалов науч.конф.

студ. и аспирантов. - Самара: СамГАПС, 2007, Вып. № 8. - С.112.

2. Экспериментальные исследования упругодемпфирующих элементов виброзащитных систем [текст]/ В.Г. Луканенко [и др.] // Актуальные проблемы развития транспортного комплекса: Труды V Всероссийской на-учно-практ. конф. - Самара: СамГУПС, 2009. - С. 377379.

3. ГОСТ 12.1.012-2004. ССБТ. Вибрационная безопас-

ность [текст]. - Взамен ГОСТ 12.1.012-90; введ. 200807-01. - М.: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, сор.

2010. - 20 с. - (Система стандартов безопасности труда).

4. ГОСТ 31192.2-2005 (ИСО 5349-2:2001) Вибрация. Из-

мерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 2. Требования к проведению измерений на рабочих местах [текст]. - введ. 01-07-2008. -М.: Изд-во стандартов, сор. 2009. - 32 с.

5. Прочность, устойчивость, колебания: Справочник в 3-х

томах // под ред. И.А. Биргера и Я.Г. Пановко. - М.: Машиностроение, 1968, т.3, - 568 с.

6. Шенк Х. Теория инженерного эксперимента [текст]/

Х.Шенк. - М.: Мир, 1972. - 382 с

IT IS SETTLEMENT - THE EXPERIMENTAL RESEARCH AND WORKING OFF OF SYSTEMS VIBROZASHCHITY OF PNEUMOGRINDING CARS

© 2011 G.V.Izranova

The Samara state university of means of communication

1058