Вибрация

Что такое вибрация?

Вибрация — это колебание твердых тел или частиц с частотой меньше 20 Гц, которое воспринимается человеком через осязание.

Чем вредно длительное воздействие вибрации на человека?

Вибрации сверх допустимых санитарных норм вредно действуют на нервную и сердечно-сосудистую системы. Работающие, длительное время подвергающиеся вредному воздействию вибрации, заболевают вибрационной болезнью, основными признаками которой являются нервно-сосудистые нарушения пальцев рук, что проявляется в повышенной чувствительности к охлаждению рук (онемение, посинение или бледнение их), появлением болей в суставах кистей и пальцев, а также головные боли, повышенная утомляемость и раздражительность.

Что может служить источником вредных вибраций в сельском хозяйстве?

Вредному воздействию вибраций может подвергаться механизатор, работающий на тракторе или другой какой-либо сельскохозяйственной машине. Ручной электро- или пневмоинструмент, применяемый при ремонте сельскохозяйственной техники, также может создавать вибрации, вредные для работающего. Это наиболее распространенные источники вибрации.

Какие установлены предельно допустимые санитарные нормы на вибрацию?

Нормы, ограничивающие вибрации при работе с механизмами и оборудованием и на рабочем месте, приведены в таблице 8.

Таблица 8. Ограничивающие нормы вибрации

На частотах до 11 Гц нормируются для рабочих мест следующие колебательные смещения:

Кто дает разрешение на работу с инструментом, у которого вибрация превышает санитарные нормы?

Такое разрешение администрация предприятия должна получать от местных органов санитарно-эпидемиологической службы.

Запрещается работать с машинами, уровни вибрации которых более чем в 4 раза (более 12 дБ) превышают санитарные нормы.

Чем измеряют вибрацию?

Для измерения вибраций на рабочих местах используют вибромеры и вибрографы различных моделей. Наиболее распространен измеритель шума и вибраций ИШВ-1. Вибрацию инструмента измеряют также шумомерами.

Как определяют параметры вибрации машин?

Параметры вибрации машин определяют по данным технической документации для новых машин, а для эксплуатируемых — по данным фактических замеров, проводимых не реже одного раза в год, а также после ремонтов для всех видов машин, а для ручных — не реже двух раз в год.

Какое установлено допустимое время контакта работающего с вибрирующим инструментом или на рабочем месте с машиной, не отвечающими требованиям санитарных норм?

Время контакта работающих в этом случае зависит от величины превышения допустимых уровней санитарных норм и соответствует следующим величинам (табл. 9).

Таблица 9. Допустимое время контакта работающих с виброинструментом, не отвечающим санитарным нормам

Чтобы ликвидировать влияние вредных вибраций на работающего, необходимо соблюдать соотношение длительности воздействия вибрации и выполнения других операций, не связанных с ней, не менее 1:2. Например, при превышении санитарных норм вибрации ручной машины до 9 дБ целесообразно устанавливать порядок работы машиной по 10 мин с периодами других видов работ по 20 мин каждый, то есть 10 + 20+10 + 20 + 10 + 20+10=100 мин. В остальное рабочее время (480—100 = 380 мин) должны проводиться работы, не связанные с вибрацией.

Какие требования предъявляются к вибрирующему оборудованию?

К вибрирующему оборудованию относят механизированный инструмент, механизмы, органы ручного управления, приспособления или обрабатываемые детали, при работе с которыми возникают вибрации, превышающие 20% от предельно допустимых сапитарными нормами.

К эксплуатации должны допускаться только исправвое, в пределах допустимых износов оборудование, инструмент, механизмы или приспособления.

Оборудование и машины, генерирующие вибрации, после ремонта перед вводом в эксплуатацию проверяют па соответствие вибрации санитарным нормам.

Запрещается использовать вибрирующее оборудование в режимах, отличающихся от паспортного, если возникающие при этом вибрации, передаваемые на руки работающих, и усилия нажатия превышают санитарно-допустимые нормы.

Какие требования предъявляются к обслуживающему персоналу вибрирующего оборудования?

К работе с вибрирующим оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, имеющие соответствующую квалификацию и сдавшие технический минимум по правилам безопасного выполнения работ.

Запрещается допускать к работе, связанной с воздействием вибрации, лиц, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, активной формой туберкулеза, язвенной болезнью, вегетативно-эндокринными расстройствами, функциональными нарушениями периферической и центральной нервной системы, психическими заболеваниями, заболеваниями опорно-двигательного аппарата, болезнями среднего и внутреннего уха, хроническими заболеваниями печени.

При работе с вибрирующим оборудованием, удовлетворяющим требованиям санитарных норм, суммарное время контакта с вибрирующими поверхностями не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня. При таком режиме труда, если прочие факторы условий труда соответствуют санитарным нормам, обеденный перерыв должен быть не менее 40 мин и установлены два регламентировапных перерыва для активного отдыха, проведения производственной гимнастики и физиопрофилактических процедур: 20 мин через 1...2 ч после начала смены и 20...30 мин через 2 ч после обеденного перерыва.

Запрещаются сверхурочные работы с вибрирующим оборудованием.

Работу с вибрирующим оборудованием проводят, как правило, в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 16°, при влажности его 40...60% и скорости движения не более 0,3 м/с.

При работе в холодный период года в неотапливаемых помещениях или на открытом воздухе для периодического обогрева работающих должны создавать отапливаемые помещения с температурой воздуха 22°С при скорости его движения не более 0,3 м/с и влажности 40...60%.

На рабочих местах предусматривают местный обогрев. Работающих с механизированным инструментом обеспечивают индивидуальными средствами защиты от вибрации.

Все работающие, занятые на работах с вибрирующим оборудованием, один раз в год проходят периодические осмотры с участием врачей: терапевта, невропатолога, отоларинголога, а по показаниям — и других специалистов.

Рабочих, у которых проявляются даже начальные признаки вибрационной болезни, переводят на работу, не связанную с воздействием вибрации и шума.

Для профилактики вибрационной болезни рекомендуется периодически использовать рабочих на других операциях, не связанных с воздействием на них вибрации. С этой целью на ремонтных предприятиях внедряют комплексные бригады, где ее члены при выполнении производственных процессов чередуются рабочими местами.

Нормы вибрации очень важны при диагностике роторного оборудования. Динамическое (роторное) оборудование занимает большой процент в общем объеме оборудования промышленного предприятия: электрические двигатели, насосы, компрессоры, вентиляторы, редукторы, турбины и т.д. Задачей службы главного механика и главного энергетика является определение с достаточной точностью того момента, когда проведение ППР технически, а главное экономически обосновано. Одним из лучших методов определения технического состояния вращающихся узлов является виброконтроль виброметрами BALTECH VP-3410 или вибродиагностика с помощью виброанализаторов BALTECH CSI 2130, которые позволяют сократить необоснованные затраты материальных средств на эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования, а также оценить вероятность и предупредить возможность внепланового выхода из строя. Однако, это возможно только если контроль вибрации проводить систематически, тогда удается вовремя обнаружить: износ подшипников (качения, скольжения), несоосность валов, дисбаланс роторов, проблемы со смазкой машин и многие другие отклонения и неисправности.

В ГОСТ ИСО 10816-1-97 установлены два основных критерия общей оценки вибрационного состояния машин и механизмов различных классов в зависимости от мощности агрегата. По одному критерию сравниваю абсолютные значения параметра вибрации в широкой полосе частот, по другому – изменения этого параметра.

Сопротивление при механических деформациях (например, при падении).

Первый критерий это абсолютные значения вибрации. Он связан с определением границ для абсолютного значения параметра вибрации, установленных из условия допустимых динамических нагрузок на подшипники и допустимой вибрации, передаваемой вовне на опоры и фундамент. Максимальное значение параметра, измеренное на каждом подшипнике или опоре, сравнивают с границами зон для данной машины. Приборах и программах компании BALTECH вы можете указать (выбрать) свои нормы вибрации или принять из списка стандартов занесенный международный в программу «Протон-Эксперт».

Класс 1 - Отдельные части двигателей и машин, соединенные с агрегатом и работающие в обычном для них режиме (серийные электрические моторы мощностью до 15 кВт являются типичными машинами этой категории).

Класс 2 - Машины средней величины (типовые электромоторы мощностью от 15 до 875 кВт) без специальных фундаментов, жестко установленные двигатели или машины (до 300 кВт) на специальных фундаментах.

Класс 3 - Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, установленные на массивных фундаментах, относительно жестких в направлении измерения вибрации.

Класс 4 - Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, установленные на фундаменты, относительно податливые в направлении измерения вибрации (например, турбогенераторы и газовые турбины с выходной мощностью более 10 МВт).

Для качественной оценки вибрации машины и принятия решений о необходимых действиях в конкретной ситуации установлены следующие зоны состояния.

• Зона А - В эту зону попадают, как правило, новые машины, только что введенные в эксплуатацию (вибрацию указанных машин нормирует, как правило, завод-изготовитель).
• Зона В - Машины, попадающие в эту зону, обычно считают пригодными для дальнейшей эксплуатации без ограничения сроков.
• Зона С - Машины, попадающие в эту зону, обычно рассматривают как непригодные для длительной непрерывной эксплуатации. Обычно данные машины могут функционировать ограниченный период времени, пока не появится подходящая возможность для проведения ремонтных работ.
• Зона D - Уровни вибрации в данной зоне обычно рассматривают как достаточно серьезные, для того чтобы вызвать повреждение машины.

Второй критерий это изменение значений вибрации. Этот критерий основан на сравнении измеренного значения вибрации в установившемся режиме работы машины с предварительно установленным значением. Такие изменения могут быть быстрыми или постепенно нарастающими во времени и указывают на повреждение машины в начальной стадии или на другие неполадки. Изменение вибрации на 25% обычно рассматривают как значительные.

При обнаружении значительных изменений вибрации необходимо исследовать возможные причины таких изменений, чтобы выявить причины таких изменений и определить какие меры необходимо принять с целью предотвращения возникновения опасных ситуаций. И в первую очередь необходимо выяснить, не является ли это следствием неправильного измерения значения вибрации.

Сами пользователи виброизмерительной аппаратуры и приборов, часто попадают в щекотливую ситуацию, когда пытаются сравнить показания между аналогичными приборами. Первоначальное удивление часто сменяется возмущением когда обнаруживается не соответствие в показаниях превышающее допустимую погрешность измерения приборов. Причин этому несколько:

Некорректно сравнивать показания приборов, датчики вибрации которых установлены в разных местах, пусть даже достаточно близко;

Некорректно сравнивать показания приборов, датчики вибрации которых имеют различные способы крепление к объекту (магнит, шпилька, щуп, клей и др.);

Необходимо учитывать что пьезоэлектрические датчики вибрации чувствительны к температурным, магнитным и электрическим полям и способны изменять свое электрическое сопротивление при механических деформациях (например, при падении).

На первый взгляд, сравнивая технические характеристики двух приборов, можно сказать, что второй прибор значительно лучше первого. Посмотрим внимательнее:

Для примера рассмотрим механизм, оборотная частота вращения ротора у которого равна12.5 Гц (750 об/мин), а уровень вибрации составляет 4 мм/с, возможны следующие показания приборов:

а) для первого прибора, погрешность на частоте 12.5 Гц и уровне 4 мм/с, в соответствии с техническими требованиями, не более ±10%, т.е показание прибора будут в диапазоне от 3.6 до 4.4 мм/с;

б) для второго, погрешность на частоте 12.5 Гц составит ±15%, погрешность при уровне вибрации 4 мм/с составит 20/4*5=25%. В большинстве случаев, обе погрешности являются систематическими, поэтому они арифметически суммируются. Получаем погрешность измерения ±40%, т.е показание прибора вероятно от 2.4 до 5.6 мм/с;

В тоже время, если проводить оценку вибрации в частотном спектре вибрации механизма составляющих с частотой ниже 10 Гц и выше 1 кГц показания второго прибора по сравнению с первым окажутся лучше.

Необходимо обратить внимание на наличие в приборе детектора среднего квадратического значения. Замена детектора среднего квадратического значения детектором среднего или амплитудного значения может привести к дополнительной погрешности при измерении полигармонического сигнала еще до 30%.

Таким образом, если мы посмотрим на показания двух приборов, при измерении вибрации реального механизма, то можем получить, что реальная погрешность измерения вибрации реальных механизмов в реальных условиях не менее ± (15-25)%. Именно по этой причине необходимо аккуратно относиться к выбору производителя виброизмерительной аппаратуры и еще более внимательно к постоянному повышению квалификации специалиста по вибродиагностике. Так как в первую очередь от того как именно проводятся эти самые измерения, можно говорить о результате диагноза. Одним из самых эффективных и универсальных приборов для проведения виброконтроля и динамической балансировки роторов в собственных опорах является комплект «Протон-Баланс-II», производимый компанией BALTECH в стандартной и максимальной модификации. Нормы вибрации могут измеряться по виброперемещению или виброскорости, а погрешность оценки вибрационного состояния оборудования имеет минимальное значение в соответствии с международными стандартами IORS и ISO.

Точки измерения вибрации для оценки состояния машин и механизмов выбираются на корпусах подшипников или других элементов конструкции, которые в максимальной степени реагируют на динамические силы и характеризуют общее вибрационное состояние машин.

ГОСТ Р ИСО 10816-1-97 регламентируется проведение измерений вибрации корпусов подшипников в трех взаимно перпендикулярных направлениях, проходящих через ось вращения: вертикальном, горизонтальном и осевом ( а). Измерение общего уровня вибрации в вертикальном направлении проводится в наивысшей точке корпуса ( б). Горизонтальная и осевая составляющие измеряются на уровне разъёма крышки подшипника или горизонтальной плоскости оси вращения ( в, г). Измерения, проведенные на защитных кожухах, металлоконструкциях не позволяют определить техническое состояние механизма из-за нелинейности свойств данных элементов.

а) на электрических машинах; б) в вертикальном направлении; в, г) на корпусе подшипника

Расстояние от места установки датчика до подшипника должно быть кратчайшим, без контактных поверхностей различных деталей на пути распространения колебаний. Место установки датчиков должно быть достаточно жёстким (нельзя устанавливать датчики на тонкостенном корпусе или кожухе). Необходимо использовать одни и те же точки и направления измерения при проведении мониторинга состояния. Повышению достоверности результатов измерений способствует использование в характерных точках приспособлений для быстрой фиксации датчиков в определенных направлениях.

Крепление вибрационных датчиков регламентируется ГОСТ Р ИСО 5348-99 и рекомендациями изготовителей датчиков. Для крепления преобразователей поверхность, на которую он крепится, должна быть очищена от краски и грязи, а при измерении вибрации в высокочастотном диапазоне – от лакокрасочных покрытий. Контрольные точки, в которых проводится измерение вибрации, оформляются так, чтобы обеспечить повторяемость при установке датчика. Место измерения отмечают краской, кернением, установкой промежуточных элементов.

Масса преобразователя должна быть меньше массы объекта более чем в 10 раз. В магнитной державке, для крепления датчика используют магниты с силой удержания на отрыв 50…70 Н; на сдвиг 15…20 Н. Не закрепленный преобразователь отрывается от поверхности при ускорении более 1g.

Измерения ударных импульсов проводятся непосредственно на корпусе подшипника. При свободном доступе к корпусу подшипника измерения выполняются с помощью датчика (индикаторного щупа) в контрольных точках, указанных на . Стрелками указано направление расположения датчика при измерении ударных импульсов.

1 – индикаторный щуп прибора; 2 – корпус подшипника; 3 – распространение волн напряжения; 4 – подшипник качения; 5 – зона измерения ударных импульсов

Перед измерением ударных импульсов необходимо изучить чертёж конструкции механизма и убедиться в правильности выбора мест измерения, исходя из условий распространения ударных импульсов. Поверхность в месте измерений должна быть ровной. Толстый слой краски, грязи, окалины следует удалить. Датчик устанавливается в районе эмиссионного окна под углом 90 0 к корпусу подшипника, допускаемый угол отклонения не более 5 0 . Усилие прижатия щупа к поверхности контрольной точки должно быть постоянным.

Выбор частотного диапазона и параметров измерения вибрации

В механических системах, частота возмущающей силы совпадает с частотой реакции системы на эту силу. Это позволяет идентифицировать источник вибрации. Поиск возможных повреждений проводится на заранее определенных частотах механических колебаний. Большинство повреждений имеют жёсткую связь с частотой вращения ротора механизма. Кроме того, информативные частоты могут быть связаны с частотами рабочего процесса, частотами элементов механизма и резонансными частотами деталей.

• нижний частотный диапазон должен включать 1/3…1/4 оборотной частоты;
• верхний частотный диапазон должен включать 3-ю гармонику информативной частоты контролируемого элемента, например, зубчатого зацепления;
• резонансные частоты деталей должны находиться внутри выбранного частотного диапазона.

Анализ общего уровня вибрации

Первый этап диагностирования механического оборудования обычно связан с измерением общего уровня вибрационных параметров. Для оценки технического состояния проводится измерение среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости в частотном диапазоне 10…1000 Гц (для частоты вращения меньше 600 об/мин используется диапазон 2…400 Гц). Для оценки состояния подшипников качения проводится измерение параметров виброускорения (пикового и СКЗ) в частотном диапазоне 10…5000 Гц. Низкочастотные колебания свободно распространяются по металлоконструкциям механизма. Высокочастотные колебания быстро затухают по мере удаления от источника колебаний, что позволяет локализовать место повреждения. Измерение в бесконечном количестве точек механизма ограничиваются измерениями в контрольных точках (подшипниковых узлах) в трех взаимноперпендикулярных направлениях: вертикальном, горизонтальном и осевом ().

Результаты измерения представляются в табличном виде () для последующего анализа, включающего несколько уровней.

Таблица 7 – Значения параметров вибрации для контрольных точек турбокомпрессора

Первый уровень анализа – оценка технического состояния выполняется по максимальному значению виброскорости зафиксированному в контрольных точках. Допустимый уровень определяется из стандартного ряда значений по ГОСТ ИСО 10816-1-97 (0,28; 0,45; 0,71; 1,12; 1,8; 2,8; 4,5; 7,1; 11,2; 18,0; 28,0; 45,0). Увеличение значений в данной последовательности в среднем составляет 1,6. В основе данного ряда положено утверждение – увеличение вибрации в 2 раза не приводит к изменению технического состояния. В стандарте предполагается, что увеличение значений на два уровня приводит к изменению технического состояния (1,6 2 = 2,56). Следующее утверждение – увеличение вибрации в 10 раз приводит к изменению технического состояния от хорошего до аварийного. Отношение вибрации на холостом ходу и под нагрузкой не должно превышать 10-ти кратного увеличения.

Для определения допустимого значения используется минимальное значение виброскорости зафиксированное в режиме холостого хода. Предположим, что во время предварительного обследования на холостом ходу получено минимальное значение виброскорости 0,8 мм/с. Безусловно, в данном случае, должны соблюдаться аксиомы работоспособного состояния. Желательно, границы состояний определять для оборудования, вводимого в эксплуатацию. Принимая ближайшее большее значение, из стандартного ряда 1,12 мм/с как границу хорошего состояния, имеем следующие оценочные значения при работе под нагрузкой:1,12…2,8 мм/с – функционирование без ограничения сроков; 2,8…7,1 мм/с – функционирование в ограниченном периоде времени; свыше 7,1 мм/с – возможны повреждения механизма при работе под нагрузкой.

Длительная эксплуатация механизма возможна при значении виброскорости менее 4,5 мм/с, зафиксированной во время работы механизма под нагрузкой при номинальной частоте вращения приводного двигателя.

Для оценки состояния подшипников качения при частоте вращения до 3000 об/мин рекомендуется использовать следующие соотношения пикового и среднеквадратичного (СКЗ) значений виброускорения в частотном диапазоне 10…5000 Гц: 1) хорошее состояние – пиковое значение не превышает 10,0 м/с 2 ; 2) удовлетворительное состояние – СКЗ не превышает 10,0 м/с 2 ; 3) плохое состояние наступает при превышении 10,0 м/с 2 СКЗ; 4) если пиковое значение превышает 100,0 м/с 2 – состояние становится аварийным.

Второй уровень анализа – локализация точек имеющих максимальную вибрацию. В виброметрии принят тезис о том, что, чем меньше значения параметров вибрации, тем техническое состояние механизма лучше. Не более 5% возможных повреждений связано с повреждениями при низком уровне вибрации. В целом большие значения параметров указывают на большее воздействие разрушительных сил и позволяют локализовать место повреждения. Различают следующие варианты увеличения (более 20%) вибрации:

1) увеличение вибрации по всему механизму наиболее часто связано с повреждениями основания – рамы или фундамента;
2) одновременное увеличение вибрации в точках 1 и 2 или 3 и 4 () свидетельствует о повреждениях, связанных с ротором данного механизма – дисбалансом, изгибом;
3) увеличение вибрации в точках 2 и 3 () является признаком повреждений, потери компенсирующих возможностей соединительного элемента – муфты;
4) увеличение вибрации в локальных точках указывает на повреждения подшипникового узла.

Третий уровень анализа – предварительный диагноз возможных повреждений. Направление большего значения вибрации в контрольной точке с большими значениями наиболее точно определяет характер повреждения. При этом используются следующие правила и аксиомы:

1) значения виброскорости в осевом направлении должны быть минимальны для роторных механизмов, возможная причина увеличения виброскорости в осевом направлении – изгиб ротора, несоосность валов;
2) значения виброскорости в горизонтальном направлении должны быть максимальны и обычно превышают на 20% значения в вертикальном направлении;
3) увеличение виброскорости в вертикальном направлении – признак повышенной податливости основания механизма, ослабление резьбовых соединений;
4) одновременное увеличение виброскорости в вертикальном и горизонтальном направлении указывает на дисбаланс ротора;
5) увеличение виброскорости в одном из направлений – ослабление резьбовых соединений, трещины в элементах корпуса или фундаменте механизма.

При измерении виброускорения достаточны измерения в радиальном направлении – вертикальном и горизонтальном. Желательно, проводить измерения в районе эмиссионного окна – зоны распространения механических колебаний от источника повреждения. Эмиссионное окно неподвижно при местной нагрузке и вращается, если нагрузка имеет циркуляционный характер. Увеличенное значение виброускорения наиболее часто возникает при повреждениях подшипников качения.

Измерения вибрации проводятся для каждого подшипникового узла, поэтому граф причинно-следственных связей () показывает зависимость между увеличением вибрации в определенном направлении и возможными повреждениями подшипников.

При измерении общего уровня вибрации рекомендуется проведений измерений виброскорости по контуру рамы, подшипниковой опоры в продольном или поперечном сечении (). Значения отношения вибрации опоры и фундамента определяющие состояние резьбовых соединений и фундамента:

• около 2,0 – хорошо;
• 1,4…1,7 – неустойчивый фундамент;
• 2,5…3,0 – ослабление резьбовых креплений.

Виброскорость в вертикальном направлении на фундаменте не должна превышать 1,0 мм/с.

Анализ ударных импульсов

Назначение метода ударных импульсов – определение состояния подшипников качения и качества смазки. Приборы для измерения ударных импульсов в некоторых случаях можно использовать для определения мест утечек воздуха или газа в арматуре трубопроводов.

Метод ударных импульсов впервые разработан фирмой «SPM Instrument» и основан на измерении и регистрации механических ударных волн, вызванных столкновением двух тел. Ускорение частиц материала в точке удара, вызывает волну сжатия, в виде ультразвуковых колебаний распространяющуюся во всех направлениях. Ускорение частиц материала в начальной фазе удара зависит только от скорости столкновения и не зависит от соотношения размеров тел.

Для измерения ударных импульсов используется пьезоэлектрический датчик, на который не оказывает влияние вибрации в низко- и среднечастотном диапазоне. Датчик механически и электрически настроен на частоту в 28…32 кГц. Вызванная механическим ударом фронтальная волна возбуждает затухающие колебания в пьезоэлектрическом датчике.

Пиковое значение амплитуды этого затухающего колебания прямо пропорционально скорости удара. Затухающий переходный процесс имеет постоянную величину затухания для данного состояния. Изменение и анализ затухающего переходного процесса позволяют оценить степень повреждения и состояние подшипника качения ().

Причины повышения ударных импульсов

1. Загрязнение смазки подшипника во время монтажа, во время хранения, в процессе эксплуатации.
2. Ухудшение эксплуатационных свойств смазочного материала в процессе эксплуатации приводящее к несоответствию применяемой смазки условиям работы подшипника.
3. Вибрация механизма, создающая повышенную нагрузку на подшипник. Ударные импульсы не реагируют на вибрацию, отражают ухудшение условий работы подшипника.
4. Отклонение геометрии деталей подшипника от заданной, в результате неудовлетворительного монтажа подшипника.
5. Неудовлетворительная центровка валов.
6. Повышенный зазор в подшипнике.
7. Ослабление посадки подшипника.
8. Ударные воздействия на подшипник, возникающие в результате работы зубчатого зацепления, соударений деталей.
9. Неисправности электромагнитной природы электрических машин.
10. Кавитация перекачиваемой среды в насосе, при которой в результате захлопывания газовых каверн в перекачиваемой среде непосредственно создаются ударные волны.
11. Вибрацией подсоединенных трубопроводов или арматуры, связанной с нестабильностью потока перекачиваемой среды.
12. Повреждение подшипника.

Контроль состояния подшипников качения методом ударных импульсов

На поверхности беговых дорожек подшипников всегда имеются неровности. При работе подшипника происходят механические удары и возникают ударные импульсы. Значение ударных импульсов зависит от состояния, поверхностей качения и окружной скорости. Ударные импульсы, генерируемые подшипником качения, увеличивается в 1000 раз, начиная от начала эксплуатации и заканчивая моментом, предшествующим замене. Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы.

Для измерения таких больших величин применяется логарифмическая шкала. Увеличение уровня колебаний на 6 дБ соответствует увеличению в 2,0 раза; на 8,7 дБ – увеличению в 2,72 раза; на 10 дБ – увеличению в 3,16 раза; на 20 дБ – увеличению в 10 раз; на 40 дБ – увеличению в 100 раз; на 60 дБ – увеличению в 1000 раз.

Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы. Значение этого начального удара выражается как dBi (dBi ‑ исходный уровень). По мере износа подшипника увеличивается значение dBa (величина общего ударного импульса).

Нормированное значение dBn для подшипника можно выразить как

dBn = dBa – dBi .

На приведена зависимость между dBn и ресурсом работы подшипника.

Шкала dBn разделена на три зоны (категории состояния подшипника): dBn < 20 дБ ‑ хорошее состояние; dBn = 20…40 дБ ‑ удовлетворительное состояние; dBn > 40 дБ ‑ неудовлетворительное состояние.

Определение состояния подшипника

Техническое состояние подшипника определяется по уровню и соотношению измеренных величин dB n и dB i . dB n – максимальное значение нормированного сигнала. dB i – пороговое значение нормированного сигнала – фон подшипника. Значение нормируемого сигнала определяется диаметром и частотой вращения контролируемого подшипника. Эти данные вносятся в прибор перед проведением измерений.

Во время работы подшипника пиковые удары различаются не только по амплитуде, но и по частоте. На приведены примеры оценки состояния подшипника и условий эксплуатации (монтаж, посадка, центровка, смазка) на основе соотношения амплитуды удара и частоты (количество ударов в минуту).

1. В хорошем подшипнике удары возникают в основном от качения шариков по неровностям беговой дорожки подшипника и создают нормальный уровень фона с низким значением амплитуды ударов (dB i < 10), на котором имеются случайные удары с амплитудой dB n < 20 дБ.
2. При появлении повреждений на беговой дорожке или телах качения на общем фоне возникают пиковые значения ударов с большой амплитудой dB n > 40 дБ. Удары возникают беспорядочно. Значения фона лежат в пределах dB i < 20 дБ. При сильном повреждении подшипника возможно увеличение фона. Как правило, наблюдается большая разница dB n и dB i .
3. При отсутствии смазки, слишком плотной или слабой посадке подшипника увеличивается фон подшипника (dB i > 10), даже если подшипник не имеет повреждений на беговых дорожках. Амплитуда пиковых ударов и фона относительно близки (dВ n = 30 дБ, dB i = 20 дБ).
4. При кавитации насосов уровни фона характеризуются высоким значением амплитуды. Измерение проводится на корпусе насоса. При этом следует иметь в виду, что криволинейные поверхности демпфируют ударные импульсы от кавитации. Разница пиковых значений и фона весьма мала (например, dB n = 38дБ, dB i = 30 дБ).
5. Механическое касание вблизи подшипника между вращающейся и неподвижной частями механизма вызывает ритмичные (повторяющиеся) ударные всплески пиковых значений.
6. Если подшипник подвергается ударной нагрузке, например, от хода поршня в компрессоре, ударные импульсы будут повторяющимися по отношению к рабочему циклу машины, поэтому общий фон (dB i ) и пиковые амплитуды (dB n ) самого подшипника легко определяются.

Вопросы для самостоятельного контроля

1. Где необходимо расположить контрольный точки для измерения параметов вибрации?
2. Какой стандарт регламентирует проведение измерений вибрации?
3. Где нельзя располагать контрольные точки для измерения вибрации?
4. Для проведения измерений ударных импульсов какие должны быть соблюдены требования?
5. Какие существуют требования при выборе частотного диапазона и параметров измерения вибрации?

Опасности окружающей среды и способы их преодоления

контрольная работа

2. Понятие о вибрации, параметры, характеризующие вибрацию, единицы измерения вибрации, допустимые уровни вибрации

безопасность жизнедеятельность вибрация утопающий

Вибрация представляет собой механические колебания твердого тела вокруг положения равновесия (ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования»).

Действие вибрации определяется передачей человеку механической энергии от источника колебаний. Вибрация с физической точки зрения относится к колебательным процессам, происходящим в механических системах, при которых материальное тело через определенные промежутки времени проходит одно и тоже устойчивое положение.

Как правило, причиной возбуждения вибрации являются, возникающие при работе машин и агрегатов, неуравновешенные силовые воздействия:

Неуравновешенные возвратно-поступательные движения элементов машин (перфораторы, отбойные молотки);

Неуравновешенные вращающиеся массы машин, когда есть несовпадение центра массы тела и оси вращения (шлифовальные машины, дрели);

Удары деталей (сваебойные машины, перфораторы).

Таким образом, источником вибрации является практически всякая машина, агрегат, транспортирующее устройство или транспортное средство, так сотрясение ковшового погрузчика на дороге, тряску палубы на судне из-за работающего двигателя и т.п. - это тоже вибрация.

Вибрация в рабочей среде разделяется на общую и местную вибрацию.

Об общей вибрации идет речь, когда человек опирается о вибрирующую поверхность всей тяжестью тела, например, стоя, сидя или лежа на ней. Выполняя работу около стационарных машин и станков и специальных виброустановок, рабочие подвергаются воздействию вибрации рабочего места, т.е. общей вибрации, когда вибрация действует на весь организм (вибростолы, виброплощадки ДСК). С общей вибрацией наиболее часто сталкиваются транспортные работники (трактористы, водители, операторы погрузчиков, горнодобывающего оборудования), судовые команды, а также операторы различных движущихся или просто больших машин и т.п.

Местной вибрацией называют вибрацию, при которой вибрация входит через одну конечность и преимущественно этой конечностью ограничена. Как правило, это означает, что работник держится за вибрирующий объект рукой или вибрирующая установка закреплена на нем. Т.е. при пользовании вибрационным инструментом (дрели, перфораторы, горные сверла, гайковерты, электро-бензиномоторные пилы) вибрация передается на руки рабочего.

С местной вибрацией сталкиваются преимущественно работники строительной, металло- и деревообрабатывающей отраслей при использовании разнообразных ручных инструментов, а также операторы более крупных машин, которые держатся за вибрирующие детали (рули, рукоятки и пр.).

Однако, такое разделение вибрации - условно. При локальной вибрации она передается так же на весь организм человека. Этому способствует относительно хорошая проводимость механических колебаний тканями тела, особенно костной системой.

Результатом вибрационного воздействия является снижение производительности труда и качества работы, возникновение вибрационной болезни.

Основные параметры, характеризующие вибрацию:

1) Амплитуда (А), т.е. на какое расстояние отклоняется вибрирующая поверхность или ручной инструмент от положения равновесия (максимальное перемещение колеблющейся точки), м;

2) Скорость перемещения (колебательная скорость) (V), м/с;

3) Ускорение перемещения (колебаний) (w), м/с2;

4) Период колебаний Т, с;

5) Частота колебаний f, Гц.

При гармонических колебаниях скорость и ускорение могут быть вычислены по формуле (6.1), как первая и вторая производная по времени и в конечном виде их максимальные значения соответственно равны

Учитывая, что абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, на практике указанные величины выражаются также в:

Уровнях виброскорости:

Lv=20*lgV/V0, дБ,

где V - текущее значение скорости, м/с;

V0=5*10-8 м/с - пороговое значение скорости.

Порог болевого ощущения при вибрации с V=0,01 м/с.

Уровнях виброускорения:

Lа=20*lgа/а0, дБ,

где а - текущее значение ускорения, м/с2;

а0=1*10-6 м/с2 - пороговое значение ускорения.

Lv и Lа являются энергетическими характеристиками вибрации, причем основной характеристикой вибрации, в соответствии с международными документами является уровень виброускорения.

Для исследования вибраций весь диапазон их частот разбивается на октавные полосы.

F общ = 1 80 Гц.

F лок = 5 1400 Гц.

Для общей вибрации F сг = 1,2,4,16,31.5,63 Гц.

Для локальной вибрации F сг = 8,16,31.5,63,126,250,500,1000 Гц.

Общая вибрация имеет достаточно узкий частотный диапазон. Локальная вибрация имеет более широкий диапазон частот.

Для оценки станков и механизмов общая вибрация выражается в треть октавных полосах частот: 1/3 f cг = 0.8,1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,5.0,6.3,8.0, 10.0,12.5,16.0,20.0, 25.0,31.5,40.0,50.0,63.0 Гц.

Допустимые уровни вибрации. Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций.

Гигиенические - ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни.

Технические - ограничивают параметры вибрации не только с учетом указанных требований, но и исходя из достижимого на сегодняшний день для данного типа оборудования уровня вибрации.

Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий:

* При таких параметрах вибрации даже сверхпрочные клепочные конструкции до полного своего разрушения выдерживают не более 30 минут.

Приведенные нормы одинаковы для горизонтальных и вертикальных вибраций. Непрерывность их воздействия не должна превышать 10~15% рабочего времени.

Анализ вибраций на повреждение системы органов машинистов железной дороги

Одним из наиболее опасных для человеческого организма производственных факторов является вибрация. Под вибрацией понимается колебание твёрдых тел. Производственные воздействия вибрации, проходящей через все тело, наблюдаются на транспорте...

Безопасность жизнедеятельности

Допустимые шумовые характеристики рабочих мест в на-шей стране регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности» и СН 9-86 РБ 98 «Шум на рабочих местах. Предельно допустимые уровни»...

Вибрация на рабочих местах. Оценка травмобезопасности рабочих мест

Общая вибрация -- это колебание всего тела, передающееся с рабочего места. Локальная вибрация (местная вибрация) -- это приложение колебаний только к ограниченному участку поверхности организма...

Психологической значимости вибрации и движению мышц в живых организмах уделял особое внимание выдающийся русский физиолог И.М. Сеченов. Он утверждал, что «все внешние проявления мозговой деятельности могут быть сведены на мышечное движение»...

Влияние вибраций и шума на человеческий организм

Нормирование технологической вибрации как общей, так и локальной производится в зависимости от ее направления в каждой октавной полосе(1,6 -- 1000 Гц) со среднеквадратическими виброскоростями (1,4 -- 0,28)10?2м/сек...

Влияние шума и вибрации на организм человека

Профилактика травм и заболевания, вызываемых вибрацией, передаваемой через руки, требует внедрения административных, технических и медицинских процедур...

Обеспечение безопасности труда на ОАО "Северные магистральные нефтепроводы"

Вибрация неблагоприятно воздействует на организм человека, она может быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечно-сосудистой систем, а также опорно-двигательного аппарата...

Организация рабочего места водителя

2.1 Уровни звука в кабине грузовых автомобилей не должны превышать 70 дБА (ПС 65). 2.2 Уровни инфразвука в кабине автомобиля не должны превышать 110 длин в соответствии с «Гигиеническими нормами инфразвука на рабочих местах» № 2274-80 от 12.12.80 г...

24.10.2017, 17:42

Один из неприятных факторов, который может сказываться и на самочувствии сотрудников, и в итоге на их профессиональных возможностях – это вибрация на рабочих местах. Рассказываем, как закон регулирует этот вопрос.

Где установлены нормы вибрации на рабочем месте

Один из важнейших аспектов охраны труда – вибрация, которую испытывают на себе сотрудники во время исполнения своих трудовых функций.

На практике производственная вибрация рабочих мест может быть связана:

• с транспортными средствами (вождение и/или сопровождение);
• с особенностями работы производственного оборудования, механизмов и т. п.

С 2017 года уровень вибрации на рабочем месте устанавливает Раздел IV СанПиН 2.2.4.3359-16, который называется «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». Он утверждён постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 21 июня 2016 года № 81.

Виды вибрации

С точки зрения гигиены труда, вибрацию указанный СанПиН делит на несколько типов, которые раскрыты ниже в таблице.

Типы и виды вибрации

При этом общая вибрация 3-й категории по месту действия бывает:

• в постоянной рабочей зоне;
• на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещениях, где нет машин с вибрацией;
• в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и др. для персонала умственного труда.

Показатели вибрации

С научной точки зрения, санитарные нормы вибрации рабочих мест основаны на следующих показателях:

• корректированное виброускорение (aw, м с-2);
• корректированный уровень виброускорения (Law, дБ);
• эквивалентное виброускорение.

В результате оценку вибрации на рабочем месте проводят на основе сложных формул и соответствующих вычислений:

Измерение вибрации

Чтобы сделать правильное измерение вибрации на рабочем месте, применяют специальные методики, которые прошли аттестацию. При этом основной прибор – виброметр – должен отвечать 2-м условиям:

1. Соответствует требованиям ГОСТ ИСО 8041-2006 «Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений».

2. Оснащен октавными и третьоктавными фильтрами класса 1 по национальному стандарту РФ (ГОСТ Р 8.714-2010 (МЭК 61260:1995) «Фильтры полосовые октавные и на доли октавы. Технические требования и методы испытаний».

Нормы допустимой вибрации

Ниже в таблице показаны лимиты допустимой вибрации на рабочем месте.

Лимиты вибрации в рабочей зоне

Как видно, вибрацию, которая влияет на сотрудника, проверяют методом интегральной оценки по эквивалентному корректированному уровню виброускорения с учетом времени воздействия вибрации.

Учтите, что данные требования к вибрации на рабочих местах актуальны и для 40-часовой трудовой недели, и для сокращённого рабочего дня.

Нельзя работать при локальной вибрации с текущими среднеквадратичными уровнями, которые превышают нормы более чем на 12 дБ (в 4 раза) по интегральной оценке.

Кроме того, нельзя работать при общей вибрации с текущими среднеквадратичными уровнями выше норм на 24 дБ (в 8 раз) по интегральной оценке.