Ayaklimat.ru

Климатическая техника
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Уровни вибрации здания от работы строительного оборудования (автокран) на примере строительной площадки

Уровни вибрации здания от работы строительного оборудования (автокран) на примере строительной площадки

Согласно требованиям статьи 7 пункт 1 Федерального закона от 30.12.2009 №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»: в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений не должно возникать угрозы причинения вреда государственному или муниципальному имуществу.

В условиях плотной жилой застройки, одним из важных факторов, влияющих на прилегающую к стройплощадке территорию является вибрационное воздействие. Существует государственный стандарт ГОСТ Р 52892-2007 «Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию», предусматривающий нормирование уровней вибрационного воздействия на конструкции зданий и сооружений, расположенных в непосредственной близости от стройплощадки.

Предельные значения (рисунок 1) установлены в отношении кратковременной вибрации для пиковых значений скорости на фундаменте здания для трех категорий зданий:

  • зданий делового назначения, производственных зданий и сооружений, имеющих аналогичную конструкцию (категория № 1);
  • жилых зданий и зданий, имеющих аналогичную конструкцию или назначение (категория № 2);
  • сооружений, не относящихся к вышеперечисленным категориям, имеющие высокую социальную важность (категория № 3)

0753ec8cfb39bedc66fe1a69b4fb07b7.png

Рис. 1 — Предельные значения виброскорости, измеренной на фундаменте здания. 1 — здания категории 1; 2 — здания категории 2; 3 — здания категории 3.

Описание строительной площадки

Абсолютные отметки поверхности участка строительной площадки составляют 146,5-147,7 м., прилегающая территория покрыта асфальтом. В геолого-литологическом строении участка до глубины бурения 15,0 м сверху вниз принимают участие: современные техногенные отложения: суглинок мягкопластичный, серовато-коричневый, песчанистый, тяжелый, с включением гравия, щебня, битого кирпича до 20% и песок средней крупности средней плотности, темно-серый, неоднородный, с включением строительного мусора (щебень, гравий, битый кирпич) до 20%, малой степени водонасыщения.

На момент проведения измерений на строительной площадке выполнялся комплекс работ по устройству фундаментной плиты. Общий вид на строительную площадку представлен на рисунке 2.

db9dcd9bdd42d826bc27eb62ee6e0133.jpg

Рис. 2 – Общий вид строительной площадки

Для строительных нужд (спуска-подъема строительных материалов в котлован) использовался автокран г/п 25 т. на базе автомобиля МАЗ. Автокран располагался в западной части строительной площадки с опиранием на 4 выносные опоры, под каждую из которых были подложены доски толщиной 5 сантиметров (рисунок 3).

cb0ce72614341ab94678d17960bebeaf.jpg

Рис. 3 – Место опирания выносных опор автокрана

Основным источником, создающим наибольшее динамическое воздействие на конструкцию автокрана, является двигатель внутреннего сгорания. Расположенный на виброизоляторах, он передает колебания на конструкцию кузова. Учитывая зависимость эффективности виброизоляторов от частоты колебаний (рис. 4) можно отметить их малую и даже отрицательную эффективность для низкочастотной области спектра излучения [3].

69729afdaba9dc63632d63a129f1d528.png

Рис. 4 – Частотная зависимость эффективности виброизоляции (ВИ) амортизаторов

Частично работа автокрана может происходить в данной области частот или на ее границе, что приводит к появлению повышенных вибраций на раме механизма. В случае рассмотрения рамы автокрана в аппроксимации набора упругих стержней, по которым распространяются колебания, можно ожидать распространения волн нескольких типов: изгибные, продольные, крутильные [4].

В работе [5], установлено, что изгибные волны имеют большую энергию, в связи с чем можно сделать предположение о следующем пути распространения наибольшего количества вибрационной энергии: вынужденные колебания, вызванные перемещением неуравновешенных масс двигателя, передаются через виброизоляторы на раму механизма, что приводит к изгибным колебаниям конструкции, которые посредством жесткого соединения вызывают продольные колебания точечно опертых выносных опор автокрана.

Решение задачи о точечном источнике силы, действующем на твердое полупространство, описано в [6-7]. Как итог, на поверхности строительной площадки распространяются два вида волн: объемная (распространяется вглубь) и поверхностная (распространяется ближе к поверхности).

Распространяясь, данные волны оказывают влияние на прилегающую территорию. Энергия, воспринимаемая на фундаменте близ расположенных зданий и сооружений, являлась объектом исследования данной статьи.

Описание методики измерений

Измерение уровней вибрационного воздействия от строительных площадок на селитебной территории проводится согласно аттестованной методике измерений [8]. Диапазон измерений значений пиковой виброскорости по используемой методике составляет: 1,6–56 мм/с в диапазоне частот 6,3-100 Гц. Методика основана на принципе измерения виброускорения с последующим интегрированием и обработкой записанного сигнала.

Ближайшим нормируемым объектом (категория № 2 по [2]) является трехэтажное здание ГБОУ «Школа №2054», дошкольное отделение. Кратчайшее расстояние от здания до границы стройплощадки составляло 1,5 м, до ближайшей выносной опоры башенного крана 1,7 м.

Точки измерений выбраны на стороне конструкции, обращенной к источнику вибрации (стройплощадке). Расстояние от автокрана до точки № 1 составляло 1,7 м, до точки № 2 – 5,0 м. Схема расположения точек измерений представлена на рисунке 5. Отметим, измерения проводились в 3-х точках, две из которых выбраны для исследований в формате данной статьи.

698edcfd59a0263a8dc1ebbbb8d5768f.png

Рис. 5 – Схема расположения точек измерений

Крепление вибропреобразователей осуществлялось на фундаменте здания с помощью восковой мастики (рисунок 6). Во всех точках были проведены измерения вибрационного воздействия при работе автокрана по перемещению грузов и измерения фоновых уровней вибрации при остановленных работах на исследуемой строительной площадке.

Читайте так же:
Установка расширительного бачок для системы отопления

e2a2c244e7db8c4b53de991e4e1df19c.jpg

Рис. 6 – Крепление вибропреобразователя к фасаду зданию

Измерение уровней вибрации на конструкции ближайшего нормируемого здания

Для каждого проведенного измерения производилась запись временной формы сигнала. Обработка временной формы сигнала осуществлялась посредством специализированного программного обеспечения. Обработка записанных сигналов включала в себя децимацию, наложения фильтра верхних частот (ФВЧ) и однократного интегрирующего фильтра. Итогом анализа является участок с наибольшим значением из всех трех рассматриваемых измерительных осей. Результаты измерений пиковой виброскорости с указанием частоты доминирующей составляющей указаны в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты измерени

f1a97147c4cabfacaf151c9ef8ea3bc6.png

Временная форма обработанного сигнала в точке измерений № 1 представлена на рисунке 7, спектральная на рисунке 8, в точке измерений № 2 – на рисунках 9 и 10 , соответственно.

0264921197347f519ba334de77345e80.png

Рис. 7 – Временная форма сигнала виброскорости в точке измерений № 1Временная форма обработанного сигнала в точке измерений № 1 представлена на рисунке 7, спектральная на рисунке 8, в точке измерений № 2 – на рисунках 9 и 10 , соответственно.

973d0c29a873b733f335034616bf9f60.png

Рис. 8 – Спектр виброскорости по трем измерительным осям в точке измерений № 1

c98a924b59c2ddcd2d6f94ea0d106c93.png

Рис. 9 – Временная форма сигнала виброскорости в точке измерений № 2

d267b7f8b8bcaeab2d7b22f2839eb7e8.png

Рис. 10 – Спектр виброскорости по трем измерительным осям в точке измерений № 2

Выводы

Приведенная в работе строительная площадка рассмотрена как источник вибрационного воздействия, основным механизмом которой на момент измерений являлся автокран. Рассмотренный путь передачи вибрационной энергии показал, что воздействие на близ расположенное нормируемое здание оказывают объемные и поверхностные волны.

Результаты натурных измерений показали отсутствие превышений виброскорости от работы автокрана на расстоянии 1,7 м. от его выносной опоры, что не оказывает негативного влияния на конструкцию здания. Измеренное затухание пикового значения виброскорости с увеличением расстояния

3 раза составило 0,11 мм/с. Инструментально подтверждено предположение о низкочастотном характере вибрационного воздействия, создаваемого автокраном: частота доминирующей составляющей, находилась в диапазоне 8-9 Гц.

Сотрудники Отдела санитарно-экологического и радиационного контроля ГБУ «ЦЭИИС» регулярно проводят работы с целью оценки соответствия уровней вибрации ограждающих конструкций зданий и сооружений от источников вибрации на строительной площадке требованиям технических регламентов и проектной документации. За период с января по август 2020 год в рамках государственного строительного надзора было совершено более 90 выездных проверок.

  • №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
  • ГОСТ Р 52892-2007 «Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию».
  • Амортизация судовых дизельных энергетических установок: учебное пособие / М.А. Минасян, А.М. Минасян. – СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2017. – 360 с.
  • Распространение и поглощение звуковой вибрации на судах: Никифоров А.С., Будрин С.В. – Л.: Изд-во «Судостроение», 1968. – 216 с.
  • Вибровозбудимость конструкции и пути ее уменьшения / В.Ю. Кирпичников, балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2011. – 206 с.
  • Miller G.F., Pursey H. The field and radiation impedance of mechanical radiators on the free surface of a semi-infinite isotropic solid // Proc. Roy. Soc. Ser. A. – 1954. – №1155. – P.521-541.
  • Miller G.F., Pursey H. On the partition of energy between elastic waves in a semi-infinite solid // Proc. Roy. Soc. Ser. A. – 1955. – №1192. – P.55-69.
  • ФР.1.36.2018.29382 «Методика измерений пиковой виброскорости для оценки воздействия вибрации на конструкцию зданий и сооружений по ГОСТ Р 52892-2007».

Ведущий инженер-эксперт ОСЭиРК ГБУ «ЦЭИИС»
Светлов В.В.

Статью правил/утвердил:
Начальник отдела ОСЭиРК — заместитель руководителя ОИ ГБУ «ЦЭИИС» Ипполитов Д.Е.

Вибростенды: устройство, принцип действия, назначение, модели Sentek Dynamics и Crystal Instruments

Вибростенды – испытательные агрегаты, которые обеспечивают формирование вибрационных потоков для тестирования устойчивости конструкций, узлов либо приборов к воздействию вибрационного поля. Оборудование применяется для проверки стойкости устройств к вибрационным и ударным нагрузкам, что позволяет определить качественные характеристики и возможность длительного использования тестируемых образцов в условиях повышенной вибрации.

Вибростенды обеспечивают проведение испытаний электрооборудования, космической техники, установок авиационного и военного назначения, а также механизмов автомобильного транспорта.

Навигация:

Вибростенды электродинамические – конструкция

Электродинамические вибростенды функционируют за счет взаимодействия вынуждающей силы, формируемой при прохождении переменного тока по подвижной катушке, и магнитного поля постоянного типа. Устройство оборудования предполагает наличие следующих рабочих узлов:

  • Электродинамический виброгенератор;
  • Система управления потоком вибрации;
  • Усилитель;
  • Система охлаждения.

Виброгенератор осуществляет непосредственное воздействие на испытуемое устройство, за счет работы усилителя осуществляется повышение сигнала возбуждения от внешнего источника и производится выработка постоянного тока. Система управления вибрацией обеспечивает генерацию необходимого типа воздействия и передачу ее на усилитель. Для поддержания длительных и высоких нагрузок оборудования предусмотрена система воздушного охлаждения, которая поддерживает стабильные температурные параметры за счет работы вентилятора. Для крупных агрегатов характерно использование водяного охлаждающего контура. Конструкция вибростендов характеризуется жестким осевым коэффициентом и способна выдерживать длительные колебания диаметрального типа благодаря высокому запасу прочности.

Принцип работы вибростендов

Принцип функционирования электродинамического вибростенда базируется на формировании направленной силы в проводнике, который размещается в магнитном поле и пропускает электрический ток. Проводник размещается на основе цилиндрической формы, входит в состав подвижной части испытательной установки и закрепляется в поле действия радиального магнитного поля. На подвижную часть конструкции оказывает действие продольная сила, размер которой пропорционален проходящему через проводник току. Благодаря подвесной системе катушка удерживается в зоне действия магнитного поля с возможностью перемещения подвижной части конструкции на ограниченное расстояние, которое определяет номинальное виброперемещение агрегата.

Читайте так же:
Установка и настройка камер системы видеонаблюдения

Установки поддерживают функцию модального анализа, осуществляя тестирование образцов на внешнем фундаменте. При небольшой массе образца допускается крепление к подвижной части оборудования, обеспечивая воздействии вибрации на изделие в целом. Применение вибростендов позволяет определить способность устройства сохранять первоначальные характеристики и свойства в условиях воздействия вибрационного потока при заданным параметрах жесткости.

Вибростенды Sentek Dynamics

Компания Sentek Dynamics специализируется на разработке систем вибрационных испытаний и предлагает широкий выбор оборудования для организации тестирования вибрационного воздействия. Преимуществами установок бренда являются:

  • Возможность проведения испытаний для объектов различных габаритов;
  • Опция контроля частоты в широком диапазоне тестирования;
  • Наличие пневмопружин, обеспечивающих активную поддержку образцов;
  • Присутствие различных опор для снижения передаваемых основанию вибраций;
  • Упрочненная конструкция крепления цапфы.

Каталог испытательных вибростендов Sentek Dynamics включает следующие серии продуктов:

  • MS – малогабаритные модели, функционирующие за счет постоянных магнитов, поддерживают крепление к штоку и позволяют осуществлять модальный анализ;
  • VT – работают с помощью постоянных магнитов, предусматривают крепление крупных образцов на шток, малогабаритные изделия могут размещаться на круглом столе;
  • H, P, E – установки повышенной производительности, выдерживающие параметры вынуждающей пиковой силы в пределах от 65 до 400 кН. Модели предусматривают наличие водяного охлаждающего контура и отличаются крупными габаритами;
  • L – агрегаты, предназначенные для тестирования оборудования весом до 200 кг, граничный диапазон вынуждающей силы от 1 до 10 кН;
  • M – устройства обеспечивают испытания образцов массой до 1000 кг, диапазон развиваемых усилий составляет от 15 до 65 кН.

Системы управления вибрацией Crystal Instruments

Ведущим функциональным элементов вибростендов Sentek Dynamics выступают системы управления вибрацией (СУВ) Spider, разработанные компанией Crystal Instruments и обеспечивающие формирование обозначенного типа воздействия за счет поступления управляющего сигнала на усилительный механизм. Системы бренда отличаются широкой архитектурой и масштабируемостью, а также предполагают высокие модульные характеристики. Устройства относятся к четвертому поколению управляющих систем и предусматривают новейшие технологические решения. Программное обеспечение модулей СУВ обеспечивает проведение различных типов виброиспытаний, включая:

  • Воздействие синусоидального типа;
  • Ударную нагрузку;
  • Формирование и стабилизацию резонанса;
  • Осциллятор и ШСВ;
  • Репликацию волн переменного характера.

Контроллеры Spider характеризуются отличными измерительными параметрами, поддерживают широкий динамический диапазон и поддерживают объединению в единую многоканальную систему. Модельный ряд СУВ включает устройства с числом входных каналов от 4 до 8, которые предназначены для организации испытаний различного уровня сложности, имеют удобный пользовательский интерфейс и гибкие функции отчета.

Вибростенд для испытания: электродинамический, параметры, типы, принцип работы

Вибростенд представляет собой вибрационную установку для проведения тестов и калибровки. Существуют разные типы таких устройств. Частота колебаний регулируется в строгом диапазоне.

Вибростенды для испытаний проектируются с учетом продолжительного применения и степени прочности к колебаниям. Для вибростолов применяется система для компенсации нагрузок. Это позволяет сохранить оптимальное состояние элементов при любом весе проверяемых объектов.

Изготовление вибростендов

Многие организации предлагают изготовление вибростендов. Конструкции выполняются по специальным проектам. Цена на устройство зависит от сложности работ и количества деталей. Вибростенд может включать следующие элементы:

  1. Горизонтальный стол для вибростенда. С его помощью можно осуществлять тесты в разных направлениях с помощью одной установки;
  2. Пневмоопоры обеспечивают изоляцию от вибраций в спектре всех рабочих частот;
  3. Конструкция для поддержания параметров в автоматическом режиме. Система ставится в нулевое положение. Не требуется регулирование ручным способом;
  4. Система размагничивания подходит для испытаний в рабочем режиме. Это позволяет уменьшить уровень помех.

Изготовление вибростендов

Изготовление вибростендов

Дополнительно могут задействоваться системы термоизоляции для вибростендов. Стандартные установки могут дорабатываться при выборе оптимальной комбинации элементов. Продолжительную службу обеспечивает использование материалов высокого качества. Оборудование бывает специализированным и универсальным.

Типы вибростендов

С помощью вибростендов проводят проверку на устойчивость, удары, прочность и синусоидальную вибрацию. Происходит проверка на модальные испытания и исследовательские задачи. Испытания на виброустойчивость предполагают определение функций объекта испытаний под влиянием вибрационных нагрузок.

Как работает вибростенд и его характеристики зависят от определённого варианта конструкции.

Выделяют следующие виды вибростендов – гидравлические, электродинамические и электромеханические.

Электродинамический вибростенд обеспечивает толкание за счет магнитного поля и переменного тока. Чтобы передать движения тестируемому объекту необходимо соединение через рабочий стол.

Стоит выделить следующие плюсы оборудования:

Типы вибростендов

Типы вибростендов

  • Выполнение режимов тестирования любой сложности;
  • Удобное управление в автоматическом и ручном режимах;
  • Обширный диапазон частот;
  • Большой уровень ускорений, перемещений, грузоподъемности и толкающих усилий;
  • Небольшой уровень гармонических искажений.
Читайте так же:
Требования техники безопасности при работе установки

Гидравлическое устройство работает за счет изменения давления жидкостей. Перемещение и сила передаются при помощи гидроцилиндров.

Преимущества вибростенда этого типа:

  • Работа с многими испытательными режимами;
  • Удобство управления;
  • Возможности для работы с низкими частотами;
  • Значительная грузоподъемность;
  • Отсутствие магнитного поля в зоне рабочего стола;

Электромеханический вибростенд функционирует при подаче механической энергии. У этой конструкции есть такие преимущества:

  • Не используется магнитное поле;
  • Простота устройства;
  • Возможность подъема грузов до нескольких тонн;
  • Низкие цены.

Электродинамический вибростенд может применяться при высоких требованиях к метрологии и повышенной точности в управлении. Устройство подходит для тестирований в широком спектре частот.

При тестировании тяжелых объектов испытаний больше подходит гидравлическая техника. Ее же применяют и при тестировании на низких частотах.

Система управления вибростендом

Для управления испытательной техникой применяется система управления вибростендом. Контроллер представляет собой аппаратный блок, который может ставиться на компьютер или работать автономно. Задача системы – подача мощности сигнала на вход усилителя. С помощью системы управления происходит регистрация откликов с акселерометра. Этот механизм применяется в качестве сигнала обратной связи.

На рынке представлены контроллеры от разных производителей. Выбор устройства зависит от производителя основного агрегата. Это могут быть вибростенды Ets Solutions, вибростенды Tira, вибростенды Hостех и вибростенды Sentek dynamics. С помощью современных систем управления можно выполнять контроль за объектом, следить за процессом и контролировать параметры вибростенда. Качественная система должна обладать следующими характеристиками – обширный спектр частот, понятный интерфейс, автономность работы и запись информации во время испытаний.

Система управления вибростендом

Система управления вибростендом

Как работает вибростенд

Вибростенд позволяет определить стойкость и прочность на вибрации у разных объектов. Это позволяет выполнить диагностику оборудования на производстве. Стандартное устройство дополняется усилителем мощности, охлаждающем модулем и блоком управления. Прибор эффективен для испытаний при синусоидальных колебаниях. Особенности работы установки зависит от конкретной разновидности аппарата.

Как работает вибростенд

Как работает вибростенд

Вибростенд электродинамический

Принцип работы электродинамического вибростенда основан на возбуждении механических колебаний. Такое оборудование применяется в космосе, авиации, институтах и в строительстве машин. В разных отраслях применяется лабораторный вибростенд.

При выборе оборудования следует учитывать следующие параметры:

  1. Общий вес объекта. Учитывается суммарная масса;
  2. Достижение максимальных перегрузок;
  3. Габариты тестируемого объекта и оснастки;
  4. Диапазон частот для испытаний;
  5. Режимы испытаний;
  6. Количество контрольных точек позволит выбрать оптимальное количество входных каналов;

Вибростенд электродинамический

Вибростенд электродинамический

Фундамент под вибростенд

Перед работой требуется установить фундамент под вибростенд. Такой вариант установки относится к самым распространенным. Для устройства со средними размерами используется резиновый амортизатор. Для габаритных моделей – пневматические подушки. При наличии горизонтального стола подушки фиксируются между опорной поверхностью и моноблоком. При установке фундамента динамическая составляющая не передается на опоры и станину. Кроме того, такой способ обеспечивает точность при воспроизведении сигнала, обширный диапазон частот и незначительную передачу на участки эксплуатации.

Фундамент рассчитывается специалистами по определенной формуле. Использование вибростенда позволяет избежать многих проблем в производственных процессах.

Характеристика вибрационных установок

Цель работы: выучить основные закономерности вибрационной обработки изделий из черных и цветных металлов; определить влияние состава и характеристик рабочей среды на производительность и качество поверхностей обрабатываемых изделий.

Вибрационная обработка в зависимости от характера рабочей среды, которая используется /наполнителя, абразивной пасты, поверхностно-активных веществ/, представляет собой механический та физико-химический процессы снятие небольших частиц металла и его оксидов с обрабатываемых поверхностей, в также стирания /сглаживания/ микронеровностей путем их пластического деформирование, которые осуществляют в процессе обработки колебательные движения. Рабочая среда и обрабатываемые заготовки осуществляют относительные два движений: колебательный и циркуляционный — незначительное вращающееся движение всей массы.

Процесс вибрационной обработки зависит от таких составляющих:

  • режима вибрации /амплитуды и частоты колебаний/;
  • материала обрабатываемых заготовок, их массы и формы;
  • характеристики рабочей среды;
  • соотношение деталей, которые обрабатываются, и рабочей среды;
  • типа абразива, который применяется, и его зернистости;
  • объема рабочей камеры;
  • степени заполнения камеры рабочей средой и изделиями,
    которые обрабатываются.

В табл. 80.2 и 80.3 /см. дальше/ приведенные характеристики рабочих сред /наполнителей, абразивных паст и их компонентов/ для обработки изделий из разных материалов.

Характеристика вибрационных установок

Конструктивно вибрационные установки отличаются:

— типом вибраторов /механические, инерционные, дебалансные, електро-индукционные, пневматические, гидравлические та комбинированные/;

— размещением вибраторов /установки с выносным и внутренним размещением вибраторов/;

— числом валов и типом дебалансных механизмов /одно-, дво-, четыре- и десяти валковых/;

— типом подвески контейнера /на спиральных и плоских рессорных пружинах, на резиновых амортизаторах, резинокорундных и пневматических/;

— типом подачи жидкостной среды в контейнер /периодической и непрерывной/.

На отечественных предприятиях разработанные и используются разные типы вибрационных установок с объемом рабочих камер прямоугольной формы 40, І00, 200, 300, 500 и 1000 дм 3 и тороидной — 50, 100, 800, 2000 дм 3 .

На отдельных предприятиях машино- и приборостроения используются установки известных иностранных фирм: ТIРТО/Япония/. Вальтер Треваль /ФРГ/, Лорд Комикл /США/, Рота-Финиш /Англия/.

Читайте так же:
Установка системы видеонаблюдения вакансии

На рис. 80.1 показана схема виброустановки ТВУ-5. Основныепараметры этой установки: вместительность виброконтейнера 5 л, максимальная масса загрузки 14 кг, максимальная длина обрабатываемых заготовок 50 мм, амплитуда колебаний 0..1.5, мощность электродвигателя 0.5 кВт, частота обращения дисбалансов 3000 мин -1 , размеры l x b x h= 550x360x510 мм, масса установки 40 кг.

Вибрационный процесс основан на принципе передачи колебательных
движений заготовкам в контейнере с наполнителем, а потому важное значение имеет выбор оптимальных величинчастоты и амплитуды колебаний. Исследованиями установлено, что оптимальную частоту и амплитуду колебаний необходимо уменьшить в обратной пропорциональности твердости обрабатываемых заготовок.

Для изделий из закаленных сталей частота колебаний должна составлять 0=30. 38 Гц, с амплитуда колебаний — А=4.5. 5.5 гг. Для изделий из цветных металлов частота колебаний выбирается ц= 35. 40 Гц, а амплитуда колебаний -А= 1. 3 гг. Большее значение частоты и меньше амплитуды принимают в случае полирования и упрочнения поверхностей деталей, а меньшие значения частоты и большие амплитуды — за очистительных операций. Амплитуду необходимо снижать в случае уменьшения толщины деталей, оставляя постоянной частоту колебаний.

Рис. 80.1. Устройство виброустановки ТВУ-5: 1 — контейнер; 2 — пружинные амортизаторы; 3 — вибратор; 4 — эластичная муфта; 5 — электродвигатель; 6 — подставка; 7 — пульт управления; 8 — станина; 9 — дисбаланс; 10 — сепаратор

Соотношение объема деталей наполнителя и пасты определяют
интенсивность обработки. Объем незаполненного пространства в контейнере должен составлять 20. 25 %, а соотношение обрабатываемых заготовок и наполнителя за объемом может изменяться в процессе зачищения от 1:1 до 1:2, в процессе очищения от 1:2 до 1:4, и укрепление — от 1:2 до 1:3.

На рис. 80.2 показана графическая зависимость снятия металла от
степени заполнения камеры рабочей средой. Сущность механического
влияния, которое превосходит вибрационные методы обработки, определяется силой взаимодействия деталей, которая зависит от режима обработки и
угла их соударений /угла атаки/. Динамика соударений и угол атаки зависят от размеров, формы и массы обрабатываемых заготовок и частиц наполнителя, от сопротивления рабочей среды их перемещению.

Рис. 80.2. Съем металла в зависимости от степени заполнения камеры рабочей средой /изделия из золота 585пробы/: Q- съем металла,%; V — степень заполнения рабочей камеры

При очень остром угле /0. 200/ соударений происходит проскальзывание деталей одна по одной из снятием микронеровностей поверхностей; из-за угла соударений /20. 70°/ имеем микрорезание с частичным упрочнением /укреплением/ поверхностного пласта, а при тупом угле /70. 90°/ соударений — уплотнение поверхностного пласта с образованием вмятин.

Главное значение для качества обработки имеет выбор рабочей среды с абразивным материалом. Абразивный наполнитель /абразивный порошок, абразивная паста/ выбирается в зависимости от таких требований, как производительность обработки, жесткость обрабатываемой поверхности, а также физико-механических свойств материалов обрабатываемых деталей. На рис. 80.3.80.4 показана зависимости производительности обработки и жесткости поверхности, которая обрабатывается от типа абразивного материала и его зернистости.

Твердый наполнитель, который может иметь разную форму, выбирается
в зависимости от жесткости обрабатываемых поверхностей деталей. Для изготовления твердых наполнителей используются металлические высечки из разных металлов, которые имеют форму в виде звездочек, пластов, роликов, а неметаллические — из абразивного боя, плавленного электрокорунда, кварцита, фарфора, мрамора и др.

Измерение вибрации, воздействующей на здания и сооружения

Оценка опасности влияния вибрационных процессов на построенные здания и сооружения

Эксплуатируемые здания подвергаются воздействию вибрации от различных источников, вызванных деятельностью человека, например от транспорта, строительных работ, крупных машин и технологических установок.

Такая вибрация может повредить здания — нанести урон конструкциям зданий, уменьшить их ресурс или привести к незначительным повреждениям, из-за чего потребуется косметический ремонт. Если есть основания предполагать, что на здания может воздействовать опасная вибрация, то проводят инструментальные исследования.

В настоящее время подходы к методикам оценки и численным критериям опасности для зданий техногенной вибрации в разных странах значительно отличаются.

Среди зарубежных документов, регламентирующих подобные измерения, можно выделить:

-Национальный стандарт Германии DIN 4150-3:1999 «Structural vibration — Part 3: Effects of vibration on structures» (Вибрация сооружений. Часть 3. Воздействие вибрации на сооружения);

— Национальный стандарт Великобритании BS 7835-2:1993 «Evaluation and measurement for vibration in buildings — Part 2: Guide to damage levels from groundborne vibration» (Измерение и оценка вибрации в зданиях. Часть 2. Руководство по установлению уровней передаваемой через грунт вибрации, приводящей к повреждению зданий);

— Национальный стандарт Норвегии NS 8141:2001 «Vibration and shock — Measurement of vibration velocity and calculation of guideline limit values in order to avoid damage of constructions» (Вибрация и удар. Измерение скорости и расчет предельных значений, рекомендуемых с целью предотвращения повреждения сооружений).

В России на данный момент нет документов, содержащих обязательные нормативы (предельные численные критерии оценки опасности вибрации). Однако с 1 октября 2008 года действует стандарт ГОСТ Р 52892-2007 «Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию». Этот документ включает в себя методику оценки опасности воздействия техногенной вибрации, методические указания по проведению измерений и сводку численных критериев оценки вибрации зданий из зарубежных стандартов.

Измерения вибрации по ГОСТ Р 52892-2007

Для оценки опасности воздействия вибрации на здания и сооружения по ГОСТ Р 52892-2007 измеряют пиковую виброскорость по трём направлениям на фундаменте или на грунте рядом с фундаментом и определяют частоту доминирующей составляющей вибрационного процесса.

Рассмотрим последовательно особенности этих измерений.

Точка измерений

В отличие от измерений при санитарно-гигиенической или экологической оценке, вибрация на перекрытиях зданий не представляет основной интерес при оценке опасности вибрационных воздействий на здание в целом. Для корректной оценки необходимо измерить вибрацию несущих конструкций — фундаментов, несущих стен. В некоторых случаях измеряют вибрацию на грунте в непосредственной близости от фундамента здания.

Для измерений на фундаментах и несущих конструкциях необходимо предусмотреть подходящий способ крепления вибропреобразователя; обычно это клевое крепление. Для продления срока службы вибропреобразователи, как правило, устанавливают на посадочную площадку, которую уже клеят к вибрирующей поверхности.

Для измерений на грунте датчик устанавливают либо на массивную жесткую пластину (например на плиту дорожного покрытия) или на стальной стержень, который забивается глубоко в грунт.

Требования к установке акселерометров, плюсы и минусы разных видов креплений датчиков рассмотрены в стандарте ГОСТ ИСО 5348‑2002.

Измеряемая вибрационная характеристика

В соответствии с ГОСТ Р 52892-2007 нормируемой характеристикой вибрации является пиковое значение скорости.

Пик — это наибольшее мгновенное значение. Не следует путать пиковые значения скорости и максимальные. Под максимальным значениям, как правило, понимают наибольшее из текущих усреднённых за временной промежуток (например за 5 или 10 секунд) значений.

Для корректной оценки пиковой виброскорости необходимо использовать одну из следующих схем:

  • подходящий датчик скорости подключается его к виброметру, имеющему детектор пиковых значений,
  • датчик ускорения подключается к устройству записи временной формы сигнала, которая затем обрабатывается специальным программным обеспечением.

Пиковое значение скорости вибрации нельзя корректно получить, измеряя только усреднённые значения ускорения вибрации. При этом большинство приборов, использующихся в санитарии и экологии, в базовых комплектациях способны измерять только усреднённые значения ускорения вибрации.

Измерение частоты доминирующей составляющей

Для наиболее полной оценки опасности вибрационного воздействия на здания необходимо знать частоту доминирующей составляющей исследуемой вибрации.

Для продолжительных вибрационных событий, например вибрации от товарных железнодорожных составов, эту задачу можно решить выделением характерных частот в третьоктавном спектре ускорения или скорости.

Для импульсных вибрационных воздействий, например когда вибрация создаётся забивкой свай, частоту доминирующей составляющей получают применяя преобразование Фурье к выборке, формирующей временную форму сигнала скорости вибрации. В программных пакетах для этого обычно используется БПФ (быстрое преобразование Фурье).

Требования к приборам для измерений по ГОСТ Р 52892-2007

Ряд вопросов, не рассмотренных подробно в ГОСТ Р 52892‑2007, конкретизируют следующие стандарты:

  • ГОСТ Р 53964‑2010. «Измерения вибрации сооружений. Руководство по проведению измерений». Стандарт даёт рекомендации по измерениям согласно ГОСТ Р 52892‑2007 и содержит требования к применяемым средствам измерений.
  • ГОСТ Р 53963.1‑2010. «Измерения вибрации сооружений. Требования к средствам измерений». Стандарт содержит требования к СИ, применяемых при измерениях по ГОСТ Р 52892‑2007.

Средства измерений, применяемые при измерениях по ГОСТ Р 52892‑2007, состоят из:

  1. адаптеров для установки датчика вибрации на вибрирующую поверхность;
  2. датчика вибрации, т.е. акселерометра (датчик ускорения) или датчика скорости вибрации;
  3. измерительно-индикаторный блока;
  4. устройства записи и хранения информации (в современных цифровых приборах эту функцию может исполнять измерительно-индикаторный блок)
  5. средства анализа частотного состава сигнала (в современных приборах эту функцию реализует измерительно-индикаторный блок либо специализированное программное обеспечение на компьютере);
  6. ПО для компьютера.

Особое внимание при построении измерительной системы следует обратить на тип датчика вибрации. Несмотря на то, что измеряемым параметром является пиковая виброскорость, датчики скорости (велосиметры), в отличие от акселерометров, зачастую, не являются оптимальным выбором. Это связано с неподходящими динамическими и частотными диапазонами большинства существующих на рынке датчиков скорости. Кроме того для корректного измерения пиковой скорости датчик вибрации должен иметь не только соответствующую амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) во всём частотном диапазоне, но и фазово-частотную характеристику (ФЧХ). Многие датчики скорости (в отличие от акселерометров) имеют нелинейную ФЧХ в требуемом диапазоне частот.

Сводка требований к средствам измерения вибрации по ГОСТ Р 52892‑2007:

Верхняя граница дмапазона измерений

Нижняя граница диапазона измерений

Для приложений, подпадающих под сферу государственного регулирования обеспечения единства измерений, средство измерения должно быть утверждённого типа (внесено в госреестр СИ РФ) и иметь действующее свидетельство о поверке, измерения должны проводиться по аттестованной методике.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector