Исходные данные:
- Виброскорость колебания основания на рабочем месте оператора на частоте 50 Гц составляет V=0,95 см/с при норме, равной [V] = 0,2 см/с по ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» или СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».
- Рабочее место оператора располагаем на железобетонной плите размером 1,2 x 1,2 x 0,1 м (рисунок 2).
- Вес пульта управления и рабочего кресла равен 1100Н, вес оператора – 800 Н.
Рисунок 2 - Схема виброизолированного рабочего места (А) и
схема размещения резиновых виброизоляторов (Б)
Таблица 1 – Санитарные нормы показателей вибрационной нагрузки на оператора. Общая вибрация, категория 3, тип «а»
| Частота, Гц | Виброскорость V в вертикальном направлении, см/с |
| 0,2 | |
| 0,2 | |
| 31,5 | 0,2 |
| 0,2 | |
| 0,2 | |
| 0,2 |
Решение:
1 Определяем массу железобетонной плиты размером 1,2 х 1,2 х 0,1:
M = v ρ,
где v – объем, м3;
ρ – 2200кг/м3 (плотность железобетона);
M = v ρ = 0,144 х 2200 = 316,8 ≈ 317кг.
2 Для изготовления виброизоляторов используем резину на каучуковой основе № 3111 с твердостью 30 – 40 условных единиц и динамическим модулем упругости E =2 80H/см2 (таблица 2).
3 Определяем массу всей виброизолированной системы
mc = M+mчел + mпульта = 317+80 + 110 = 507 кг.
Вес вибрационной системы
Q = mg = 507 х 9,8 = 496,8 кГс = 4968 Н.
4 Исходя из конструктивных особенностей виброизолированной железобетонной плиты задается число виброизоляторов n = 8
Таблица 2 – Основные характеристики резины
| Марка резины | Твердость резины в условных единицах | Динамический модуль упругости Ед, Н/см2 | Статистический модуль упругости Есп, Н/см2 | Допускаемое напряжение σ, H/см2 |
| 30-70 | 20-40 | |||
| 30-70 | 20-30 | |||
| 30-70 | 20-30 | |||
| 30-70 | 20-30 | |||
| 70 и более | 50 и более | |||
| 70 и более | 50 и более |
5 Находим поперечный размер А виброизолятора квадратного сечения:
где Q= 4968 H – вес виброизолированной системы;
σ – допускаемое напряжение в материале резины: 20 – 40 Н/см2 для мягких сортов, 50 Н/см2 – для твердых сортов.
Принимаем: σ = 20 H/см2, А =6,0см.
6 Полная высота резинового виброизолятора определяется как
Принимаем Н=2,5см.
7 Рассчитываем жесткость одного виброизолятора в вертикальном направлении
где S-площадь поперечного сечения виброизолятора, см2;
S = 6·6 = 36 см2
8 Определяем частоту собственных вертикальных колебаний виброизолированной системы
где
9 Рассчитываем коэффициент передачи и оцениваем эффективность виброизоляции
где f – частота вынужденных колебаний (в данном случае равна 50 Гц).
Установили, что запроектированная вибросистема снижает динамическую силу, передающуюся от основания на виброизолированное рабочее место, в 11 раз. При этом виброскорость на рабочем месте уменьшается так же приблизительно в 11раз.
Виброскорость колебания рабочего места
VPM = V / µ = 0,95 / 11 = 0,086 см/с,
что значительно ниже установленной гигиенической нормы [V]=0,2см/с.
Виброгасящие фундаменты
Основные положения
При работе большинства машин возникают динамические нагрузки, обусловленные неуравновешенными силами инерции. Эти силы могут вызывать недопустимые колебания строительных конструкций и оказать вредное действие на организм человека. Допускаемые амплитуды виброперемещения по ГОСТ 12.1.12-90 приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Допустимые значения амплитуды виброперемещения по ГОСТ [1]
| Частота гармонической составляющей | Амплитуда виброперемещения | |
| на постоянных рабочих местах в производственных помещениях | в производственных помещениях без вибрирующих машин | |
| 1,4 | 0,57 | |
| 0,25 | 0,1 | |
| 0,063 | 0,025 | |
| 0,0282 | 0,112 | |
| 31,5 | 0,0141 | 0,0056 |
| 0,0072 | 0,0028 |
Для уменьшения колебания строительных конструкций и расположенных на них рабочих местах, машины возбуждающие динамические нагрузки, устанавливают на массивные фундаменты.
Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы колебания подошвы фундамента не превышали по виброперемещению установленных для заданной частоты величин (таблица 3).
Расчет фундамента под виброплощадку проводится следующим образом:
- вычисление амплитуды виброперемещения вынужденных колебаний фундамента;
- определение давлений, передаваемых фундаментом на грунт;
- расчет собственной частоты колебания фундамента. Она должна отличаться от вынужденной частоты не менее чем в 1,5 раза.
Нормативная динамическая нагрузка N от виброплощадки, возбуждаемая механическими вибраторами с вращающимися эксцентричными массами (дебалансами), определяется как центробежная сила
N = mw2r,
где m – масса вращающейся части машины (дебаланса), кг;
r – эксцентриситет вращающихся масс, см;
w – круговая частота вала машины, с-1.
При использовании дебалансных вибраторов нормативную динамическую нагрузку определяют по формуле
где Mк = mr – кинетический момент одного вибратора, H·см;
g – ускорение свободного падения, см/с2.
Таблица 4 – Основные характеристики грунтов
| Нормативное давление R на основание условного фундамента 1·105Па | Коэффициент упругого равномерного сжатия Сz, тс/м3 |
| 2·103 | |
| 4·103 | |
| 5·103 | |
| 6·103 | |
| 7·103 |
Таблица 5 – Допускаемые нормативные давления на грунт
| Грунт | (1·105Па) кгс/см2 |
| Пески независимо от влажности: крупные средней крупности | 3,5…4,5 2,5…3,5 |
| Пески мелкие: маловлажные насыщенные водой | 2…3 2,5…1,5 |
| Пески пылеватые: маловлажные очень влажные насыщенные водой | 2…2,5 1,5…2 10…1,5 |
| Супесь при коэффициенте пористости К: 0,5 0,7 | |
| Суглинок при коэффициенте пористости К: 0,5 0,7 | 2,5…3 1,8…2,5 1…2 |