- +7 (499) 499-2438, (8352) 28-24-38
- Технологии тишины, Россия, Чебоксары, ул. Ивана Франко, 10, помещение 3, 428000
- info@tehnokrat.su
Виброизоляционые материалы и технологии
Профессиональные решения
Виброизоляция оборудования
Благодаря индустриализации современного мира и развитию новых технологий человек постоянно сталкивается с вибрационными явлениями в промышленности, быту, в автотранспорте.
Процессу вибрации свойственно возникать в различных технологических устройствах из-за изъянов в их устройстве, некорректной эксплуатации и особенностей внешней среды, не говоря уже о намеренно создаваемой вибрации.
Количество источников, к которым относятся разнообразные системы и механизмы жизнеобеспечения человека, бытовые приборы, машины, оборудование, автотранспортные средства неизменно растет.
Это в свою очередь приводит к тому, что воздействие вибрации на человека увеличивается.
Вибрация –это механические колебания, создаваемые в результате работы и эксплуатации различной техники и механизмов.
Основные элементы современных инженерных систем (блоки кондиционеров, системы вентиляции, насосы, холодильное оборудование, воздуховоды и трубы. соединяющие различные составные части) оказываются главными источниками вибрации.
Эти первоисточники вибрации могут находиться как в самом здании, так и снаружи (фасад, кровля здания, на смежных со строением площадках). Находящиеся в движении механизмы, воздушные массы в аэроканалах, жидкости в трубах, оказываясь причиной вибрации вызывают вибрацию и в связанных с ними системах.
Например, работающие холодильные установки , расположенные на опорах и перекрытиях здания, или напольные вентиляторы вентиляционной камеры создают вибрацию, передающуюся одновременно и на остальные строительные перекрытия.
Стоит добавить, что вибрация оборудования и вентиляторов при жестком соединении распространится и на соединяющие трубы, что в свою очередь еще добавит вибрации строительным конструкциям.
Оказывая отрицательное влияние на качество выполняемых трудовых операций, вибрационные колебания могут косвенно или напрямую отрицательно сказываться на работоспособность человека.
Они рассматриваются как значительный фактор стресса, производящий негативное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и когнитивную деятельность человека и повышающий вероятность возникновения несчастных случаев. Продолжительное воздействие промышленной вибрации на человеческий организм провоцирует появлениие и прогрессирование вибрационной болезни, вовлекая в патологический процесс нервную, сердечно-сосудистую, пищеварительную системы и опорно-двигательный аппарат.
В зависимости от способа передачи, вибрацию можно разделить на локальную и общую.
Общей вибрации свойственно передавать колебания через поверхности опоры, на которых сидит или лежит человек.
Конечности человека(ноги, руки), контактирующие с вибрирующими поверхностями подвержены и передают локальную вибрацию. Источник вибрации так же влияет на характер возникающих вибрационных колебаний.
В зависимости от источника его возникновения, вибрацию можно классифицировать на :
•локальную, которая передается человеку от ручного механизированного или немеханизированного инструмента;
•общая вибрация имеет нескольких видов в зависимости от ее источника.
Она может быть транспортной ,воздействующей на человека во время работы на транспортных средствах, передвигающихся по различным подготовленным и неподготовленным для этого поверхностям или технологической, передающей вибрацию от стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющих источников вибрации.
Общая вибрация может также возникать в жилых и общественных зданиях от наружных (автострады, железнодорожные пути) и внутренних (лифтовые шахты, вентиляторы, холодильное оборудование) источников.
Чтобы снизить уровень вибрации и нежелательных последствий вибрации для организма человека выполняется комплекс мероприятий под названием виброизоляция-система методов и средств, предназначенных для минимизации негативного воздействия вибрации на человека, механизмы и приборы. Основными механизмами борьбы и виброзащиты от нежелательного шума и вибрации являются:
•снижение уровня вибрации в месте его возникновения
•применение вибропоглощающих покрытий и виброизоляции
•применение глушителей вибрации и шума, установка экранов и виброизоляторов
Одним из наиболее эффективных методов виброизоляции считается введение упругого (виброзащитного) слоя между источником вибрации и защищаемой поверхностью (конструкцией).
Роль такого слоя могут выполнять вибропоглощающие и виброизолирующие материалы
Разнообразие этих систем обуславливается конечной целью и поставленными задачами.
Как правило, виброизоляция предполагает защиту от большого диапазона частот, поскольку инженерное оборудование- источники широкополосной вибрации.
С этой целью применяются одно-, двухзвенные, а иногда и трехзвенные системы виброизоляции.
Произвести четкий расчет виброизоляции довольно сложно.
На практике чаще всего применяется простая одномерная система, учитывающая вибрацию машин и систем лишь в вертикальном направлении.
Однако, методы расчета этой системы дают возможность довольно правильно оценить и спроектировать результативную виброизоляцию в широком диапазоне частот.
Полный расчет виброизоляции – задача весьма непростая, так как обусловлена сложностью пространственного движения источников вибрации.
На практике она упрощается путем использования простой одномерной схемы, в которой учитываются колебания машин (оборудования) и фундаментов только в вертикальном направлении.
Расчетные методы, разработанные в такой одномерной постановке задачи, позволяют достаточно точно оценить и запроектировать эффективную виброизоляцию в звуковом диапазоне частот .
Они включают выбор и расчет амортизаторов (виброизоляторов) и других элементов, входящих в систему, а также оценку эффективности виброизоляции (ΔV).
Эффективность виброизоляции зависит от многих факторов, параметров и условий. В простейшем случае, когда вибрирующий объект (машина) имеет массу mм, а изолируемый объект (перекрытие) характеризуется импедансом (Z), с помощью амортизаторов (виброизоляторов) достигается снижение уровня колебаний.
•ГОСТ 31191.2-2004 «Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 2. Вибрация внутри зданий»
•ГОСТ 23337-78 «Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий»•ГОСТ 34100.3-2017/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 «Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения»
•СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Санитарные нормы. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»•СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»•СП 23-105-2004 «Оценка вибрации при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов метрополитена»
•СП 465.1325800.2019 «Здания и сооружения. Защита от вибрации метрополитена. Правила проектирования»
•СП 441.1325800.2019 «Защита зданий от вибрации, создаваемой железнодорожным транспортом. Правила проектирования»•МУК 4.3.3221-14 «Инструментальный контроль и оценка вибрации в жилых и общественных зданиях»
Массивные строительные конструкции заменяются более легкими, экономичными, по которым вибрации свойственно не только передаваться, но и возрастать.
Жесткие требования к продуктивности труда и рынку, увеличение стоимости промышленной квадратуры в зданиях вынуждают работодателей располагать большее количество оборудования на наименьших площадях, что в свою очередь нарушает право человека на защиту от нежелательной вибрации и шума. Однако, следует помнить о том , что вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье человека и несёт угрозу строительным конструкциям только в том случае, если она превышает дозволенные нормы, а подобные ситуации возникают не часто.
Соблюдению условий виброизоляции способствуют: расположение инженерных систем на расстоянии от мест пребывания и проживания человека; соответствие уровня вибрации нормам допустимых уровней виброскорости и виброускорения; выполнение специальных мер и условий по виброизоляции систем ,оборудования и помещений.
Однако, любая, даже незначительная вибрация, передаваемая на строительные конструкции, достигая преград в виде стен и потолка создаёт в этих помещениях структурный шум.
Собственно этот шум и нарушает комфортные для человека акустические условия
В настоящее время производители вентиляторов и кондиционеров, входящих в состав различных установок, холодильного оборудования, разного рода охладителей, компрессоров и машин сами осуществляют комплекс мер по защите от вибрации с помощью резиновых, пружинных или комбинированных виброизоляторов и амортизаторов.
При подборе виброизоляторов предварительно определяются статический и динамический модули упругости виброизолирующего материала (например, резины), расчетное статическое напряжение в нем, собственные частоты, рабочую высоту, жесткость, количество виброизоляторов и допустимую нагрузку на каждый из них.
Однако, принимаемых мер не всегда оказывается достаточно и оборудование имеет остаточную вибрацию.
Это может быть вызвано тем, что, как мы уже сказали, точный расчет результативности виброизоляции довольной сложный и в нем не исключены ошибки.Это связано с тем, что виброизоляторы имеют собственные частоты (в пределах 9–15 Гц), вблизи которых их эффективность низкая или отрицательная, в эффективном диапазоне частот их виброизолирующие качества снижают волновые процессы.
К тому же ситуация с течением времени ухудшается, так как даже в оптимальных условиях эксплуатации ухудшаются динамические характеристики виброизоляторов.
На основе всего выше сказанного, стоит отметить, что использование только одного варианта виброизоляции в помещениях с разными техническими характеристиками и условиями и разным комплектом оборудования, являющегося источником вибрации, будет неверным решением.
Тем не менее, с таким подходом к решению проблемы виброизоляции приходится сталкиваться всё чаще.
Совершенно ясно, что может использоваться одна акустическая схема или система, но варианты её решения будут различны в зависимости от реальных начальных показателей и условий.
В качестве примера можно привести решение проектировщиков установить многочисленное оборудования хладоцентра на техническом этаже над офисными помещениями площадью более 200 м2 , пол которого выстлан упругим слоем из экструдированного полистирола. Работающая холодильная машина массой 13т., установленная в хладоцентре над офисами, является источников повышенной вибрации и, как следствие акустические условия в офисе не соответствуют нормативным требованиям законодательства.
Устранение подобных ошибок требует проведения масштабных энергозатратных работ и вложения немалых средств.
Основные ошибки допускаемые в проектах по виброизоляции
Последствия ошибок в проектах
Они характеризуются высокой относительной деформацией или сжатием (ε), зависящим от плотности материала и от нагрузки на него.
При первой указанной выше нагрузке ε = 0,4–0,5, а при второй ε = 0,47–0,7. Необходимая (требуемая) толщина виброизолирующего слоя из этих материалов может достигать 150–200 мм (в необжатом состоянии), что может служить некоторым ограничением при их применении.
Эластомерные материалы – это материалы на основе пенополиэтилена, пенополипропилена, полиуретана. К первым двум относятся, например, хорошо известные отечественные материалы этафом, изолон, вилатерм, термофлекс и некоторые другие, а к третьим импортный эластомер типа Silomer.
Динамические модули упругости отечественных эластомеров находятся в пределах от 0,2 до 0,66 МПа при нагрузке 2 КПа и 0,34–0,85 МПа, когда нагрузка составляет 5 КПа.
Относительное сжатие этих материалов существенно ниже, чем у волокнистых, и при указанных нагрузках ε= 0,05–0,15 и ε = 0,1–0,2 соответственно.
В отличие от названных пенополиэтиленовых и пенополипропиленовых материалов, полиуретановый эластомер типа Silomer – это группа из девяти эластомеров с разными цветами и динамическими модулями упругости, которые находятся в пределах от 0,15 до 10,8 МПа.
Каждый из них сопровождается полным набором вибрационных характеристик.
