Интегрированная система снижения вибрации рабочего места оператора

• Автор: Пахомова, Людмила Владимировна
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОПЕРАТОРА ВИБРИРУЮЩИХ МАШИН

1.1. Влияние вибраций на организм человека

1.2. Состояние средств защиты оператора от вибрации

1.3. Механические характеристики тела человека

1.4. Моделирование механических характеристик

1.5. Выбор направления и постановка задачи исследования.

Выводы по главе

2 СИНТЕЗ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ

2.1. Принципы построения виброзащиты
2.2. Потенциальные движения жидкости
2.2.1. Кинетическая энергия жидкого объема
2.2.2. Жесткость упругой оболочки
2.2.3. Жесткость нерастяжимой оболочки
2.3. Малые колебания оболочек
2.4. Нелинейная деформация оболочек
Выводы по главе
3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
3.1. Моделирование защищаемого объекта
3.2. Моделирование защитного устройства
3.3. Расчет системы виброизоляции
Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ
4.1. Исследование вибрации жидкости в ограниченном объеме
4.2. Нервно-мышечные реакции оператора как объекта защиты
4.3. Нелинейные свойства полимерных оболочек
4.4. Судовые испытания виброзащитного устройства
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема судовой вибрации и связанных с ней явлений возникла в результате естественного развития технического прогресса. Характер этой проблемы является временным с точки зрения исторического процесса и, по-видимому, будет продолжаться не более 150 лет. Стечение нескольких факторов явилось причиной неблагоприятного действия вибрации на человека, в частности на экипаж судна.
Феномен вибрации технических объектов заключается в постоянном увеличении количества машин и в необходимости присутствия оператора на этих машинах или рядом с ними. Непосредственный контакт человека и машины приводит к передаче вибрации на контактирующие поверхности и далее на весь корпус оператора. Это может быть причиной отклонения здоровья от средней нормы и даже являться причиной профзаболеваний. Человек как объект исследования рассматривается' с точки зрения биомеханики в виде сочетания вязкоупругой среды с переменной структурой.
В упругой среде могут распространяться волны сжатия и разряжения, а также сдвиговые волны. Если края системы тел или одного тела можно с некоторой надежностью обозначить, например, измененной плотностью или упругостью, то такое тело является ограниченным. Границы являются причиной отражения волн. Считается, что упругие колебания в силу своей линейности могут накладываться без искажения по законам геометрии. Это приводит к появлению стоячих волн в теле. Количество этих волн, их интенсивность и расположение образуют форму колебаний данного тела.
Для тел сложной формы разработаны вычислительные методы, при которых тело разбивается на мелкие части. В настоящее время существует много программ основанных на методе конечных элементов и позволяющих рассчитывать десятки собственных частот.
Основные частоты вибрации двигателей речных судов находятся в диапазоне 8 - 30 Гц. Эти частоты негативно влияют на здоровье экипажа в ряду других вредных факторов. Более того, вибрация на скоростных судах является главным фактором риска для здоровья экипажа.
Цель данной работы - наметить пути совершенствования средств и методов защиты человека оператора от вредного действия вибрации. Для этого в работе проведен анализ известных методов защиты человека от вибрации. Отмечены некоторые общепринятые упрощения, приводящие к неточности моделей взаимодействия средств защиты. Выбрано направление совершенствования методики подхода к моделированию системы защиты. Предложена методика проектирования основных элементов подвески сидящего оператора. Рассмотрены объемные модели человека, воспроизводящие свойства реального объекта при исследовании методом конечных элементов. Проведены натурные судовые испытания упругоинерционных систем защиты оператора от вибрации.
На защиту выносится метод расчета и устройство для снижения вибрации оператора судовых энергетических установок:
• Представление об особенностях динамического поведения живых объектов и, в частности, человека;
• Принцип интеграции защищаемого объекта и защищающей части системы в единый комплекс;
• Метод конечных элементов для расчета динамической модели человека и результаты численных исследований интегрированных систем, состоящих из модели защищаемого объекта элементов системы защиты и детерминированного источника вибрации;
• Рекомендации по расчету виброзащиты операторов судовых энергетических установок.

обследование. Несмотря на очевидные различия, имеется статистика отраженная в стандарте.
Рисунок 1.4 — Стандартные положения оператора при измерении общей вибрации
Недавно проведенные исследования [51] обсуждались на 39 Британской конференции по действию вибрации на человека. Участники отметили влияние продолжительности и интенсивности транспортной вибрации на тактильную чувствительность. Ряд работ посвящен математическим моделям нелинейного влияния интенсивности общей вибрации. Отмечалось остаточное влияние вибрации на усилие приложенной к спинке сиденья. При этом организм человека запоминает действие вибрации и пытается компенсировать его до определенной частоты. Зависимость присоединенной массы от частоты вибрации и позы рассмотрено в ряде работ.
Отмечены неудобства при низкочастотных поворотных вибрациях, а также влияние задних и боковых присоединенных масс сидящего человека на боковую и поворотную вибрацию.