Wykorzystanie zaawansowanych technologicznie materiałów i ustrojów do ochrony przed drganiami mechanicznymi na stanowiskach pracy

Kierownik projektu: mgr inż. Jacek Zając

Streszczenie projektu:

Głównym celem zadania były badania parametrów mechanicznych materiałów zaawansowanych technologicznie (m.in. inteligentnych, wykonanych w technologii nanocząsteczkowej) i ustrojów (z zastosowaniem konstrukcji wielowarstwowej i łączonych materiałów) pod kątem ich wykorzystania do ochrony przed drganiami mechanicznymi na stanowiskach pracy.

Badania zaawansowanych technologicznie materiałów i ustrojów do ochrony przed drganiami mechanicznymi na stanowiskach pracy polegały na pomiarze transmitancji oraz wyznaczeniu współczynników przenoszenia drgań przygotowanych próbek. Badany materiał/ustrój był umieszczany na stole wzbudnika i dociskany za pomocą obciążnika testowego o regulowanej masie. Umożliwiało to różnicowanie nacisków jednostkowych w zakresie 0,014 ÷ 0,07 MPa.

W ramach realizacji zadania spośród 33 materiałów przebadanych w warunkach laboratoryjnych do dalszych badań wybrano (pod kątem możliwości zastosowania do ochrony przed drganiami w środowisku pracy) 19. Wybrane materiały poddano testowi przyspieszonego starzenia. Polegał on na zanurzeniu próbek materiałów w 35% roztworze technicznego nadtlenku wodoru H₂O₂. Próbki materiałów, w przypadku których na podstawie oceny wzrokowej nie stwierdzono uszkodzeń ani zmian wymiarów geometrycznych, ponownie przebadano na opracowanym stanowisku do badań parametrów technicznych materiałów i ustrojów do ochrony przed drganiami mechanicznymi na stanowiskach pracy. Dla 10 wybranych materiałów przeprowadzono badania skuteczności redukcji drgań tych materiałów w warunkach rzeczywistych pod kątem ich skuteczności ograniczania drgań działających w sposób ogólny oraz przez kończyny górne.

Badania materiałów przeznaczonych do ochrony pracownika przed drganiami ogólnymi w warunkach rzeczywistych polegały na pomiarach przyspieszeń drgań w trzech kierunkach układu współrzędnych (X, Y, Z), w warunkach bez zastosowania materiału (przyspieszenia drgań odniesienia) oraz po zastosowaniu materiału jako ochrony przed drganiami. Rejestrowano jednocześnie 6 sygnałów drganiowych: 3 sygnały odniesienia: a_refX’, a_refY’, a_refZ’ rejestrowane na badanych stanowiskach pracy, na podłożu oraz 3 sygnały przyspieszeń drgań: a_X, a_Y, a_Z rejestrowane w bezpośrednim sąsiedztwie stóp operatora stojącego na macie wykonanej z badanego materiału do redukcji drgań ogólnych.

Na podstawie sygnałów przyspieszeń drgań rejestrowanych na poszczególnych stanowiskach wyznaczono charakterystyki częstotliwościowe badanych próbek materiałów.

Zadanie 3.Z.02. Przykładowe widma przyspieszeń drgań na podłożu oraz w bezpośrednim sąsiedztwie stóp operatora stojącego na macie wykonanej z materiału a na stanowisku 1

Dla każdego materiału wyznaczono zakresy częstotliwości, w których wykazywał on właściwości redukujące drgania we wszystkich trzech kierunkach X, Y, Z na danym stanowisku. Stwierdzono, że nie jest możliwe wyznaczenie jednego zakresu częstotliwości skuteczności ochrony danego materiału przed drganiami w warunkach rzeczywistych. Zakresy częstotliwości skuteczności tego samego materiału są różne w zależności od stanowiska pracy, na którym został on zastosowany. Wiąże się to m.in. z rodzajem drgań występujących na stanowisku, dominującymi częstotliwościami czy występowaniem rezonansów. Zaobserwowano dużą zgodność (z błędem poniżej 10%) wartości współczynników przenoszenia drgań uzyskiwanych w warunkach laboratoryjnych przy nacisku jednostkowym 0,028 MPa i uzyskiwanych w warunkach rzeczywistych na stanowiskach pracy, na których występowało narażenie na drgania działające przez kończyny górne (w analogicznym kierunku pomiarowym). Jest to bardzo użyteczne przy szacowaniu wartości współczynnika przenoszenia drgań w kierunku Z (T_hz) na podstawie wyników badań laboratoryjnych. W uzyskanych wynikach tego porównania wykazano ponadto, że zastosowane obciążenie podczas badań laboratoryjnych o wartości 0,028 MPa jest bardziej zbliżone do rzeczywistych warunków użytkowania materiałów przeznaczonych do ochrony przed drganiami niż zaproponowane w normie PN-EN ISO 13753:2002 dotyczącej badań materiałów przeznaczonych do konstrukcji rękawic antywibracyjnych. Uzyskane wyniki badań laboratoryjnych materiałów umożliwiają ocenę przydatności materiałów do ochrony przed drganiami w środowisku pracy lub/i jako element wibroizolacji maszyn/urządzeń.

W ramach upowszechniania wyników zadania opracowano 2 artykuły do czasopisma o zasięgu krajowym oraz 1 do czasopisma o zasięgu międzynarodowym. Opracowano i wygłoszono 1 referat na konferencji o zasięgu krajowym oraz 1 – o zasięgu międzynarodowym.

Jednostka: Pracownia Drgań Mechanicznych

Okres realizacji: 01.01.2015 – 31.12.2016