ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.02.2020
Просмотров: 930
Скачиваний: 4
(смотри рисунок 6.8).
Общая компоновка виброзащитной подставки должна обеспечивать не только эффективное снижение контактной вибрации, но устойчивость при перемещении по ней оператора, исключать опрокидывание, зыбкость конструкции. Высота подставки должна быт небольшой, так как на виброопасных рабочих местах, как правило исключается возможность ее заглубления, а смещение опорной поверхности вверх нарушает эргономичность общей компоновочной схемы рабочего места. Исследования показывают, что на большинстве виброопасных рабочих мест машиностроительных предприятий высота виброзащитных подставок не должна превышать 80 ... 100 мм и лишь в отдельных случаях она может быть до 150 ... 200 мм. Это обстоятельство существенно ограничивает применение известных в частности пружинных, средств виброизоляции. Виброзащитные подставки, кроме того, должны быть простыми по устройству, технологичными, дешевыми в изготовлении, удобными в эксплуатации. Сложность, громоздкость конструкции часто являются основной преградой широкого использования этого вида средств снижения контактной вибрации. Указанные требования реализуются на стадии проектирования.
а) б) в) г)
Рисунок 6,8? Схемы виброзащитных подставок для виброизоляторов:
а) Опорного;
б) Встроенного;
в) Накладного;
г) Комбинированного;
Компоненты механических импедансов тела человека и средств виброизоляции определяются расчетом или экспериментально, и зависят, как отмечалось выше, от значений жесткости и потерь соответствующих элементов.
Результаты расчетов, подтвержденные опытом создания внброзащитных подставок, показывают, что жесткость их упругих элементов должна быть 10 ... 30 кН/м, а потерн 200 ... 800 Нс/м. При таких характеристиках средств виброизоляции обеспечивается не только приемлемая эффективность виброзащиты, но и работоспособность конструкции. Увеличение жесткости резко повышает частоту собственных колебаний опорной плиты и, следовательно, снижает эффективность, особенно на низких частотах возбуждения. Снижение жесткости виброизоляторов повышает эффективность, но обусловливает громоздкость и зыбкость конструкций, а в случаях размещения упругих элементов под опорной плитой (см. рис. 6.8, а, б, г), кроме того, возникает возможность посадки подпружиненной массы на основание. Поэтому на стадии предварительной конструкторской проработки должны быть проверены условия, определяемые зависимостями
(6,12)
где
m0
—-
суммарная подпружиненная масса, состоящая
из массы опорной плиты m,
массы тела человека mт
и массы приспособлений и предметов
труда, размещенных на плите mп,
т. е
m0=
m+
mт
+ mп;
Δh
—
статическая осадка опорной плиты; f
и fо
— вынужденная
и собственная частота, Гц; Св
— жесткость
средства виброизоляции.
Конечная цель расчета виброзащитных подставок сводится к выбору оптимальных конструктивных параметров средств виброизоляции, отвечающих, кроме того, указанным выше требованиям по габаритным размерам, надежности, простоте. В практике их проектирования могут быть использованы различные конструктивные схемы. На рис. 6.9 приведены подставки с резиновыми и
Рис. 6.9. Виброзащитные подставки с резиновыми и пневмобаллонными виброизоляторами:
а - губчатая резина; б — перфорированная резина; в — резиновые бруски; г — цилиндрические пневмобаллоны, резиновые трубки; д--- кольцевой пневмобаллон
пневмобаллонными виброизоляторами. Их отличительной особенностью является не только предельная простота конструкции, но и возможность получения виброизолирующей системы с более низкой собственной частотой. Особенно это относится к пневмо-баллонным виброизоляторам.
Виброзащитные подставки с пружинными виброизоляторами приведены на рис. 6.10. Их конструктивные схемы также просты и вписываются в незначительные габаритные размеры по высоте (до 80 ... 100 мм). Отстройку системы от резонанса применением сыпучего баласта (например, сухого песка); пневмобаллонов, размещаемых внутри спиральных пружин; регулированием жесткости пружин с помощью натяжных винтовых пар; оптимальным выбором конструктивных параметров упругих элементов на стадии проектирования.
Стационарные рабочие места оснащают виброзащитными сиденьями, если характер трудовых операций позволяет оператору выполнять работу сидя, а контактная вибрация имеет опасные уровни. Подвижные рабочие места, расположенные на транспортирующих и перемещающихся технологических агрегатах, а также транспортных средствах, как правило, оснащают сиденьями, встроенными в их конструкции.
Превращение обычного сиденья в виброзащитное достигается вводом в его конструкцию средств виброизоляции. Не отступая от общих эргономических требований, отдельные конструктивные элементы сиденья заменяют виброзащитными. Возможностей для такой замены значительно больше, чем при создании виброзащитных подставок.
Отдельные конструктивные варианты виброзащитных сидений приведены на рис. 6.11. Выбор подходящего сиденья для конкретного рабочего места производится с учетом частотных характеристик и уровней контактной вибрации, воздействующей на оператора.
Сиденье с накладным виброизолятором из губчатой резины, поролона, панцырной сетки, пружин и других упругих материалов эффективно в случае воздействия высокочастотной вибрации.
Широкополосная интенсивная вибрация требует применения более эффективных виброизоляторов. На стационарных рабочих
Рис. 6.10. Виброзащитные подставки с пружинными виброизоляторами:
а — пружины сжатия и сыпучий балласт ; б — пружина сжатия и шаровые пвевмобаллоны; в — пружинно-тросовая система с опорными роликами; г — пружинная подвеска:
д — спаренные рессоры
местах удобно применять виброзащитную подставку по одной из схем, приведенных на рис. 6.11. Сиденье устанавливается и при необходимости закрепляется на опорной плите подставки. Такое конструктивное сочетание сиденья и виброзащитной подставки создает широкие возможности выбора различных средств виброизоляции. Кроме того, рядом с сиденьем на подставке могут монтироваться легкие пульты управления, приспособления и другие предметы, используемые оператором в работе. Одновременно решается вопрос защиты от вибрации ног оператора.
Подвижные рабочие места лучше оснащать сиденьями с промежуточными виброизоляторами. Пружинные, рессорные, пневмо-баллонные и другие виброизоляторы могут размещаться в опорных конструктивных элементах, т. е. между собственно сиденьем и рабочей площадкой. Эффективны параллелограммные, консольные, телескопические подпружиненные устройства, а также пневматические и гидравлические амортизаторы. Не следует забывать об одновременной виброизоляции подставки для ног, подлокотников, спинки сиденья. При необходимости на этих конструктивных элементах можно размещать кнопочное управление агрегатом.
Виброзащитные сиденья на упругих подвесках применяются как на стационарных, так и на подвижных рабочих местах. При некотором усложнении конструкции в этом случае создается возможность полностью исключить жесткие связи между сиденьем и передающими вибрацию поверхностями и значительно повысить эффект виброзащиты.
Рис. 6.11. Виброзащитные сиденья с виброизоляторами:
а — упругая накладка; б — упругие опоры; в — пружины, встроенные в опору; г — упругие подвески
Принципы расчета виброзащитных сидений те же, что используются при проектировании виброзащитных подставок; в расчетную схему вводятся лишь дополнительная масса и упругие элементы.
Виброзащитные кабины целесообразно использовать в тех случаях, когда на человека-оператора одновременно воздействуют не только вибрация, но и другие вредные факторы, например шум, запыленность или загазованность воздуха рабочей зоны, его высокая или низкая температура, излучения и т. п.
В отличие от обычных кабин, защищающих человека-оператора от воздействия вредных факторов, виброзащитная кабина устанавливается на виброизолирующих опорах. Такой опорой может служить одна из виброзащитных подставок, рассмотренных выше. Расчет виброизоляторов выполняется с учетом массы кабины, а также количества людей, одновременно пребывающих в ней по условиям работы. Кабины могут быть одноместные и многоместные. Для каждого из операторов предусматривается сиденье. Если внешними виброизоляторами не удается снизить вибрацию на полу кабины до требуемых уровней, то кабину оснащают виброзащитными сиденьями.
Практически всякое современное транспортное средство оснащают кабиной для водителя (и пассажиров), обеспечивающей комплексную защиту от множества вредных факторов окружающей среды, в том числе и от вибрации. Накоплен значительный опыт создания кабин, встраиваемых в конструкции самолетов, автомобилей, локомотивов и других машин. Их конструкции в большинстве своем отвечают требованиям эргономики, эстетики;
обеспечивают герметичность, звукоизоляцию. Опыт их создания в значительной степени может быть использован при изготовлении кабин для стационарных рабочих мест.
Кабины, устанавливаемые в цехах машиностроительных заводов, в зависимости от характера труда оператора функционально могут быть отнесены либо к кабинам наблюдения, либо к кабинам управления. Первые из них должны обеспечить хороший обзор и видимость объектов, за которыми ведет наблюдение оператор, находящийся в кабине. Кабины управления предназначены для операторов, непосредственно управляющих агрегатами, например ковочным молотом, выбивной решеткой и т. п. Главное требование для них — удобство управления.
Виброзащитные кабины в зависимости от действующих одновременно с вибрацией вредных факторов могут быть шумо виброзащитными, пыле виброзащитными и т. п. [б].
6.4. ВИБРОЗАЩИТНЫЕ РУКОЯТКИ
Одной из составляющих комплекса мер обеспечения вибробезопасности труда операторов ручных машин являются средства виброзащиты рук оператора. Применимы эти средства как для пра-
Рис. 6.12. Классификация виброзащитных рукояток
вой, так и для левой рук, обеспечивающих управление и маневрирование ручной машиной.
Традиционным средством конструктивного воплощения виброзащиты в ручных машинах являются виброзащитные рукоятки, ограничивающие контактную вибрацию.
Известно, что рукоятки ручных машин служат для восприятия их массы руками рабочего и маневрирования ими; через рукоятки сообщается нажимное усилие, обеспечивающее движение подачи рабочего инструмента; в них, как правило, размещаются пусковой механизм и другие конструктивные элементы ручных машин. Если рукоятка виброзащитная, то в ней должны размещаться или примыкать к ней элементы, ограничивающие прохождение вибрации на поверхности контакта.
Основная задача при создании виброзащитных рукояток состоит в том, чтобы, сохраняя функциональное назначение, вписать их в габаритные размеры, массу и форму существующих типоразмеров ручных машин, обеспечив требуемое снижение контактной вибрации, или же вписать средства виброизоляции в существующие типы рукояток, значительно не видоизменяя их в сторону усложнения увеличения массы.
Известные типы рукояток целесообразно классифицировать по единому конструктивному признаку — месту расположения средства виброизоляции относительно рукоятки, охватываемой рукой человека-оператора, и разделить их на четыре группы (62 )
1 — рукоятки с промежуточными виброизоляторами, размещенными между корпусом ручной машины и собственно рукояткой, охватываемой рукой оператора (рис. 6.12, а);
2 —рукоятки со встроенными виброизоляторами, размещенными непосредственно в теле рукоятки (рис. 6.12, б);
3 — рукоятки с накладными виброизоляторами; здесь средства виброизоляции (упругие полимерные накладки и облицовки) размещены на наружной поверхности собственно рукоятки и непосредственно контактируют с рукой человека-оператора (рис. 6.12, б);
от твердости резины ; =ВFP- коэффициент, учитывающий влияние статической нагрузки в, частоты колебаний F и динамической деформации P.
Тогда приближенно можно записать
где P — коэффициент потерь резины.
Подставив полученные значения в выражения (6.15) и (6.16), получим
Аналогично производится расчет механических импедансов других типов виброизоляторов, используемых в виброзащитных рукоятках.
Проверочный расчет ожидаемой эффективности виброзащиты пневмобаллонной рукоятки по формулам (6.11), (6.17), (6.18) выполнен на ЭВМ (рис. 6.16) при следующих исходных значениях параметров; р = 5х105 Н/м2; l == 0,1 м; Е0 = 6,8 мН/м2 (резина твердостью 60); P = 1,18; P = 0,09; B = 1 ... 1.82; P = 0,2 ... 0,3.
Изложенная методика инженерного расчета учитывает динамические свойства руки оператора и позволяет выбрать на стадии проектирования оптимальные параметры и размеры виброзащитных рукояток различных конструктивных классов. Результаты экспериментальных исследований [55], проведенных по методике, излагаемой ниже, подтверждают достоверность теоретических предположений (см. рис. 6.16) и позволяют сделать выводы и рекомендации для практического использования при разработке виброзащитных рукояток:
рукоятки большинства типоразмеров современных ручных машин являются конструктивными элементами, способными нести в себе средства виброизоляции, эффективность виброзащиты которых может обеспечить требуемую вибробезопасность;
в качестве средств виброизоляции в рукоятках более предпочтительными по эффективности виброзащиты являются пневмобаллонные встроенные или промежуточные виброизоляторы; подпружиненная масса виброзащитной рукоятки должна быть возможно большей; увеличению массы рукоятки способствует присоединение к ней питающего пневмошланга и пускового устройства;
увеличение статической осадки подпружиненной массы рукоятки, т. е. величина возможного ее перемещения в направлении, совпадающем с направлением воздействия нажимного усилия, дает возможность уменьшить начальную жесткость виброизолятора и, следовательно, эффективность виброзащиты, однако конструкция не должна быть зыбкой;
виброзащитные рукоятки должны быть эргономичны, удобными в применении, не увеличивать габаритные размеры и массу ручной машины против существующих, обладать требуемой надежностью и долговечностью.