Захист від шуму, вібрації та випромінювання

Нормативні вимоги до рівнів шуму наведено у таблицях В.1,2 додатка В (ГОСТ 12.1.003-89, ДСН 3.3.6.037-99).

Для забезпечення нормативних вимог використовують наступні заходи [2, 5, 6, 16, 20, 24, 26]:

- будівельно-акустичні заходи;

- санітарно-гігієнічні заходи;

- зменшення шуму у джерелі за рахунок зміни конструкції обладнання або технології;

- зменшення шуму по шляху його розповсюдження (звукопоглинання, ізоляція джерела шуму або робочого місця, використання глушників);

- використання засобів індивідуального захисту.

Основними джерелами шуму більшості металорізальних устаткувань є приводи, електродвигуни, різальний інструмент, пневмо- і гідросистеми [16].

На рівень шуму механічного походження значний вплив робить ступінь зношення устаткування, а також, точність монтажу його окремих вузлів і деталей. Зменшення шуму зубчастих передач і підшипників може бути забезпечено своєчасним і якісним ремонтом металорізального устаткування і строгим виконанням технічних вимог при його монтажі. Зубчасті колеса і підшипники доцільно поміщати в масляних ваннах.

Для зменшення шуму електродвигунів металорізальних верстатів їх поміщають у звукоізолюючі кожухи. Необхідно передбачити також ретельне динамічне балансування ротора, підвищувати твердість корпуса двигуна, вала ротора, підшипників, постійно стежити за наявністю змащення. Високошвидкісні двигуни, доцільно поміщати в звукоізолюючі кожухи.

Боротьба із шумом, що виникає при взаємодії різального інструмента з оброблюваною заготівлею, являє значні труднощі, оскільки зменшення інтенсивності режимів різання знижує продуктивність устаткування.

При обробці заготівель на великих верстатах із застосуванням мастильно-охолоджувальної рідини її можна використовувати для створення навколо зони різання звукоізолюючої завіси. Нерозривний шар рідини товщиною 5—6 мм знижує шум на середніх і високих частотах на 12—17 дБ.

Основною причиною шуму, що супроводжує роботу токарських пруткових автоматів, є удари оброблюваного прутка об стінки напрямних труб. Шум при їхній роботі приблизно на 10 дБ перевищує припустиму величину. Знизити рівень шуму токарських пруткових автоматів дозволяють низькошумні напрямні труби з цанговою подачею. Це металева труба з пружиною перемінного діаметра. Зниження рівня звуку складає 26 дБ для всіх частот і 17—43 дБ для високих частот. Для обробки на верстатах-автоматах багатогранних прутків доцільно застосовувати низькошумні напрямні труби з ребристими поліетиленовими втулками перемінного діаметра, що відрізняються високою міцністю, зносо- і мастилостійкістю. Можуть застосовуватися також низькошумні напрямні труби, що являють собою дві соосно розташовані труби. Відрізки внутрішньої труби спираються на шайби, виготовлені з м'якої гуми. За рахунок попереднього натягу шайби щільно прилягають до внутрішньої поверхні зовнішньої труби. Кінець внутрішньої труби, найближчий до шпинделя верстата, є глушителем. Внутрішня труба перфорована прямокутними отворами. Порожнина між перфорованою ділянкою і зовнішньою трубою заповнена звуковбирним матеріалом. Конструкція забезпечує зниження шуму на 17 дБ для всіх і на 36 дБ для високих частот.

Розповсюдженим джерелом шуму при обробці металів різанням є вихлопи стиснутого повітря з різних пневматичних затискних пристосувань. Для зниження цього шуму застосовують глушники різних конструкцій. При виборі типу глушника необхідно враховувати його вплив на експлуатаційні показники устаткування. У першу чергу це відноситься до автоматичних і напівавтоматичних ліній, де одночасно можуть працювати декілька пневмоциліндрів. Застосування в цьому випадку глушників, що створюють підвищений протитиск, може призвести до порушення передбаченого циклу і синхронності роботи устаткування. Конструкція глушника, що може бути виготовлений у будь-якому механічному цеху наступна. Пори глушника для пропуску стиснутого повітря утворені багатошаровою латунною сіткою з осередками розміром 0,4—0,5 мм. Сітка встановлюється у сталевий корпус із прорізами шириною 2 і глибиною 10 мм. З однієї сторони корпуса зроблене різьблення для приєднання до пневмосистеми, а з іншого боку — виточення для кришки, що фіксується двома шплінтами. Іншим прикладом є глушник шуму з корпусом з пористого поліетилену. Для виготовлення корпуса використовується поліетилен високої щільності. Пористість такого матеріалу складає порядку 70 %, а розміри пор 1 - 100 мкм. При тривалій експлуатації у випадку поганого очищення можливе засмічення пір у поліетилені, тому корпус глушника необхідно, періодично промивати чи заміняти новим.

Відомо, що звукова потужність Газового струменя пропорційна швидкості її витікання в шостому - восьмому ступені. Тому навіть незначне зниження швидкості витікання струменя, унаслідок збільшення часу вихлопу стиснутого повітря з пневмопристосувань, забезпечує істотне зниження рівня шуму, що супроводжує роботу пневмосистеми. Такий спосіб зниження шуму застосовують, якщо збільшення часу вихлопу стиснутого повітря не може істотно вплинути на збільшення часу робочого циклу устаткування, а також, якщо устаткування працює в автоматичному режимі та паралельно з випуском повітря з пневмосистеми протікають інші більш тривалі елементи робочого циклу. У цьому випадку збільшення до визначеної межі часу вихлопу стиснутого повітря не впливає на продуктивність устаткування.

Інтенсивність шуму у виробничому приміщенні залежить не тільки від прямого, але і від відбитого звуку. Тому якщо в цеху неможливо знизити енергію прямого звуку, те необхідно зменшити енергію звукових хвиль, що відбиваються від внутрішніх поверхонь приміщення. Для цієї мети внутрішні поверхні приміщення облицьовують звуковбирними матеріалами. При падінні звукових хвиль на такі матеріали поглинається значна частина звукової енергії. Процес поглинання звуку відбувається в результаті переходу енергії коливних часток повітря в теплоту унаслідок утрат на тертя в порах звуковбирного матеріалу. Тому для ефективного звукопоглинання матеріал повинний мати пористу структуру, пори мають бути відкритими з боку падіння звуку і з'єднуватися між собою.

В якості звуковбирних матеріалів застосовують пористі тверді плити на цементному сполученні, скловолокно, капронове і базальтове волокна, деревоволокнисті і мінераловатні плити на різних зв'язуваннях. Коефіцієнт звукопоглинання цих матеріалів на середніх частотах більше 0,2. Звуковбирні властивості пористого матеріалу залежать від товщини шару чи частоти звуку, наявності повітряного проміжку між шаром і стінкою, на якій він закріплений. Вибір конструкції і типу звуковбирного облицювання має бути зроблений на основі аналізу спектра шуму в приміщенні цеху чи ділянки і звуковбирних властивостей облицювання. Необхідно домагатися, щоб максимум коефіцієнта звукопоглинання облицювання відповідав частотам, де має місце максимальне перевищення граничного спектра шуму.

Звуковбирні облицювання ефективні для виробничих приміщень висотою приблизно до 4 – 6 м, тому що в приміщеннях меншої висоти основними поверхнями, що відбивають, є підлога і стеля великої площі. У таких приміщеннях облицьовують стелю, тому що покриття підлоги звуковбирним матеріалом не можливе.

У високих і витягнутих приміщеннях, де висота більше ширини, облицювання стін дає великий ефект. У приміщеннях кубічний форми облицьовують стіни і стелю. Практика показує, що установка звуковбирних облицювань знижує шум на 6 - 8 дБ у зоні відбитого звуку на відстані від джерела і на 2 - 3 дБ поблизу джерела шуму.

Для відгородження найбільш гучного устаткування чи ділянок від сусідніх робочих місць можна застосовувати акустичні екрани - перешкоди обмежених розмірів, що зменшують рівень прямого звуку від джерела шуму. Їхня акустична ефективність визначається зниженням рівня звукового тиску прямого звуку джерела в точці, що розташована за екраном.

Екрани доцільно застосовувати для зниження шуму високих і середніх частот. Їх варто встановлювати в тих випадках, коли звуковбирне облицювання не забезпечує необхідного зниження шуму. Лінійні розміри екрана повинні бути в 2—3 рази більше розмірів джерела шуму.

Акустичні екрани найчастіше виготовляють із суцільних металевих аркушів чи щитів, які покриті звуковбирним облицюванням та звернені до джерела шуму. Товщина звуковбирного облицювання складає не менше 50 – 60 мм.

Як правило, екрани застосовують у сполученні зі звуковбирним облицюванням виробничого приміщення. У цьому випадку облицювання знижує рівень звукового тиску відбитого звуку, а екран — прямого.

Для локалізації могутніх і малогабаритних джерел шуму застосовують звукоізолюючі кожухи. При розробці конструкцій кожухів для різних агрегатів необхідно передбачити виконання наступних заходів, що впливають на ефективність зниження шуму:

- внутрішню поверхню кожуха варто облицювати звуковбирним матеріалом;

- передбачити віброізоляцію як агрегату, так і кожуха, щоб виключити передачу вібрацій на стінки кожуха;

- місця введення в кожух і виводу з нього трубопроводів, електричних кабелів обов'язково варто ущільнити, щоб знизити проникнення високочастотного шуму в робоче приміщення через щілини;

- для охолодження устаткування, яке розміщене всередині кожуха, встановлюють вентиляцію з глушниками шуму.

Більш докладно розрахунки засобів захисту від шуму наведені у літературі [16]. Методика розрахунку різних засобів захисту наведено у розділу 5.4.

Нормативні вимоги до рівнів вібрації наведено у таблиці В.5 додатка В (ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.039-99).

Для забезпечення нормативних вимог використовують наступні заходи [5, 20, 24]:

- дистанційне управління процесами;

- зменшення вібрації у джерелі за рахунок зміни конструкції обладнання або технології;

- зменшення вібрації по шляху його розповсюдження;

- санітарно-гігієнічні заходи;

- використання засобів індивідуального захисту;

- раціональний режим праці та відпочинку;

- контроль вібрації та сигналізація.

Обов'язковою умовою одержання необхідної шорсткості обробленої поверхні є стійкість руху при різанні. Система має бути вібростійкою, оскільки коливання погіршують якість обробки та можуть різко знизити і стійкість інструмента. Коливання у верстатах зв'язані з різними їхніми джерелами. Періодичні збурювання мають місце при прояві неврівноваженості та періодичних погрішностей елементів привода, верстата, нерівномірності припуску заготівлі на обробку і з інших причин. Імпульсні збурювання діють на верстат при його розгоні, гальмуванні та реверсуванні й при процесах, що зв'язані із врізанням і виходом інструмента. Зовнішні збурювання передаються системі через фундамент чи опори. Самозбудні коливання зв'язані з природою різання і тертя. Усі ці явища призводять до взаємного переміщення інструмента та заготівлі в напрямках, що не передбачені даним технологічним методом обробки, до відхилень геометрії інструмента та елементів режиму різання від заданих.

Боротьба зі змушеними коливаннями полягає в усуненні причин коливань, застосуванні автобалансуючих пристроїв, уведенні пристроїв, що демпфірують, систем автоматичної компенсації коливань та ін. До основних причин автохитань відносяться зміна сил тертя між інструментом, заготівлею і стружкою, утворення і руйнування наросту, відставання по фазі сили різання від руху вібрації і ряд інших. Боротьба з автохитанням здійснюється зміною умов різання: геометрії інструмента, швидкості різання, подачі, виліт різця (інструмента), подачі МОР.

Зменшення вібрації в джерелі є найбільш раціональним методом зниження вібрації устаткування. На стадії проектування варто враховувати наступні рекомендації:

- висувати вимоги до точності балансування шпинделів, валів, муфт;

- прямозубі шестірні заміняти косозубими, шевронними, застосовувати черв'ячне зачеплення;

- підвищувати клас точності обробки шестірень, чистоту обробки зубів;

- використовувати в шпиндельних вузлах верстатів підшипники ковзання замість підшипників хитання;

- застосовувати підшипники хитання більш високих класів точності, вибирати необхідні для зниження вібрації посадки у вузлах підшипників.

Для зниження вібрації на діючому металорізальному устаткуванні необхідно виконувати наступні вимоги:

- проводити планово-попереджувальні ремонти устаткування;

- застосовувати рекомендовані для конкретного металу і режимів різання мастильно-охолодні рідини, способи кріплення інструмента, заготівель, пристосувань, що підвищують твердість системи;

- забезпечити якісне змащення вузлів підшипників, редукторів, кулачкових механізмів, що направляють та інших рухливих елементів устаткування;

- вчасно переточувати різальний інструмент у процесі його експлуатації.

Щоб зменшити передачу вібрацій металорізального устаткування на підлогу, перекриття у виробничому приміщенні, людей, широко використовують віброізолятори різних конструкцій. Найбільше поширення для металорізальних верстатів одержали гумовометалеві віброізолюючі опори. Пружний елемент опори виготовляється з різних за твердістю марок гуми. Частота власних коливань устаткування на таких віброізоляторах складає порядку 10 - 33 Гц, тому позитивний ефект вони починають, забезпечувати тільки з частот змушених коливань близько 14 - 46 Гц і більш.

Для зниження високочастотної вібрації устаткування гумові коврики.

Для зменшення вібрації тонкостінних металевих конструкцій устаткування — огороджень, кожухів, повітроводів - на їхню поверхню доцільно наносити вібродемпфіруюче покриття. При цьому енергія механічних коливань переходить у теплову, що обумовлено значним внутрішнім тертям у грузлих вібродемпфіруючих покриттях.

Вібродемпфіруючі покриття підрозділяють на тверді і м'які. Динамічний модуль пружності твердих покрить складає 10⁸ - 10⁹ Н/м². Вони рекомендуються для гасіння вібрацій на низьких і середніх частотах. До таких покрить відносяться різні тверді пластмаси, а також мастики на основі епоксидних смол. Динамічний модуль пружності м'яких покрить складає 10⁷ Н/м². Їх доцільно застосовувати для гасіння вібрацій на частотах вище 1000 Гц. До таких покриттів відносяться м'які пластмаси, гума. Для ефективного вібродемпфування товщина покриття має бути не менше 2—3 товщини металу, що покривається.

Вібродемпфіруючі покриття знижують також шум, що випромінюється вібруючою поверхнею. Рівень зниження звукового тиску складає 6 - 8 дБ. Вібродемпфіруюче покриття випускають у виді аркушів і мастик. Листові покриття з'єднуються з вібруючою поверхнею за допомогою клею. Ефективність вібродемпфіруючого покриття залежить від добутку його модуля пружності та коефіцієнта втрат.

Для віброгасіння металорізальне устаткування встановлюють на спеціальні фундаменти. Особливості пристрою і розрахунок фундаментів докладно наведені в СНиП II-19-79.

Для важкого і прецизійного металорізального устаткування, до якого висуваються підвищенні вимоги щодо зменшення вібрації, метод віброгасіння може застосовуватися в сполученні з методом віброізоляції. Наприклад, для важкого круглошліфувального верстата зниження вібрації досягається у результаті застосування амортизаторів, гвинтових пружин, на які установлюється фундаментна бетонна плита з жорстко з'єднаною станиною верстата.

Методика розрахунку різних засобів захисту від вібрації наведено у літературі [20, 24] та розділі 5.5.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: