Пример решения задачи № 4

Рассчитать пассивную виброизоляцию под вентиляционную установку и установить ее эффективность.

Вариант 10.

Вес вентиляционной установки (электродвигатель, вентилятор, железобетонная плита) – Р = 400 кгс;

Частота вращения электродвигателя n = 1050 об/мин.

Расчетная амплитуда вертикальных колебаний установки - a_z=0, 0028.

Решение

1. Вычертим эскиз расчетной схемы установки:

1 – эл. двигатель;

2 – вентилятор;

3 – железобетонная плита;

4 – 4 пружины.

2. Самостоятельно примем соотношение частот вынужденных и собственных колебаний в пределах допустимых значений:

3. Виброизоляторы примем из четырех одинаковых пружин. Примем: допустимое напряжение на кручение для пружинной стали Rs = 4, 3× 10³ кгс/см²; модуль сдвига G = 8 × 10⁵ кгс/см²; индекс пружины С=4; К=1, 40.

4. Определим:

а) частоту вынужденных и свободных колебаний:

где f – частота вынужденных колебаний, Гц;

n – частота вращения электродвигателя, n=1050 об/мин.

Гц; f = 17, 5 Гц.

f = 3f₀; f₀ – частота собственных колебаний, Гц.

f₀ = Гц; f₀ = 5, 83 Гц.

б) необходимый статический прогиб Х_ст:

м; X_ст = 7, 4 мм.

в) общую жесткость пружин:

где: Р – вес вентиляционной установки; Р = 400 кгс.

f₀ – частота собственных колебаний; f₀ = 5, 83 Гц.

и жесткость одной пружины:

где: n – число пружин; n = 4.

г) диаметр проволоки цилиндрических винтовых пружин:

где

кгс.

см.

d = 8, 3 мм» 9 мм; d = 9 мм.

д) число рабочих витков пружин:

где d₁ – диаметр пружин, принятый по ГОСТу.

d₁ = 10 мм = 1 см.

i» 12

е) высоту пружины под рабочей нагрузкой до соприкосновения витков:

H = (i_n - 0, 4) × d; i_n = 2

H = (2 – 0, 4) × 0, 9 = 1, 44» 1, 5 см

H = 1, 5 см = 15 мм

ж) полное число витков пружины:

при i < 7 × i_n; 12 < 7 × 2 = 14; 12 < 14; i + 1, 5 = 12 + 1, 5» 14

з) коэффициент передачи при виброизоляции:

в %, где n – число колебаний в минуту.

и) эффективность акустической виброизоляции:

b = (1 - m) × 100 где m - динамический коэффициент

b = (1 – 0, 125) × 100 = 87, 5%; b = 87, 5%

5. Выводы: пассивная виброизоляция равна

ВН = 20lg дБ

ВН = 20× lg = 20× lg8 = 20 × 0, 9 = 18 дБ

Итак: пассивная виброизоляция равна 18 дБ и эффективность равна 87, 5 % и таким образом от четырех одинаковых пружин 12, 5% динамических сил от вибрации электродвигателя будет передано основанию и 87, 5 – изолировано.

Пример решения задачи № 5

Установить эффективность звукопоглощающих облицовок стен и потолка помещения станции. Помещение построено из кирпича, внутри оштукатурено и окрашено клеевой краской, полы деревянные, окна двойные в деревянных переплетах.

Вариант 10.

Площадь, м²:

пола – 300 м²;

потолка – 300 м²;

стен – 4800 м²;

Площадь, занятая окнами – 12%;

Характеристика шума оборудования при среднегеометрической частоте октавных полос, Гц:

63 – 82;

125 – 71;

250 – 75;

500 – 64;

1000 – 59;

2000 – 54;

4000 – 50;

8000 – 36;

Доступный уровень принять по предельному спектру – 45;

Решение

1. Вычертим расчетную схему звукопоглощающей конструкции:

1 – кирпичная стена

2 – штукатурка

3 – клеевая краска

4 – древесноволокнистые плиты (ГОСТ 4598-60)

2.Самостоятельно выберем звукопоглощающие материалы и установим для них коэффициенты звукопоглощения. В качестве звукопоглощающих облицовок стен и потолка помещения станции выберем древесноволокнистые плиты (ГОСТ 4598-60).

h = 12 мм; r = 200 – 500 кт/м³; d = 50 мм

Коэффициент звукопоглощения определим по (Е. В. Бобин «Борьба с шумом и вибрацией на железнодорожном транспорте» М.: Транспорт, 1973 г.)

Таблица 7

Таблица 8

см. табл. 22 стр. 84 Е. В. Бобин «Борьба с шумом и вибрацией на ж.д. транспорте».

3. Определим: а) звукопоглощение для каждой октавной полосы при заданных материалах:

Таблица 9

Умножением площадей ограждений на соответствующие им коэффициенты звукопоглощения рассчитываем для всех октавных полос:

Примеры: А₁ = S₁ · a₁ = 4800 · 0, 01 = 48

A₁ = S₁ · a₁ = 300 · 0, 1 = 30 и т.д.

б) то же при выбранных материалах.

Таблица 10

Умножением площадей ограждений на соответствующие им коэффициенты звукопоглощения рассчитываем для всех октавных полос:

Пример: А₂ = S₂a₂ = 300 · 0, 2 = 60

A₂ = S₂a₂ = 4800 · 0, 2 = 960 и т.д.

в) снижение шума для всех октавных полос: общее снижение шума СШ в помещении, достигаемое при увеличении звукопоглощения от А₁ до А₂ можно определить по формуле:

дБ

где А₁ и А₂ – означают суммарное звукопоглощение до и после облицовки помещения. Оно равно сумме произведений отдельных коэффициентов звукопоглощения a на соответствующую им площадь S различных материалов (А = å a × S).

СШ₆₃ = 10 lg 10lg 3, 13 = 10 × 0, 4955» 5; СШ₆₃ = 5;

СШ₁₂₅ = 10 lg 10 lg 3, 0016 = 10 × 0, 1771» 5; СШ₁₂₅ = 5

СШ₂₅₀ = 10 lg 10 lg 4, 6817 = 10 × 0, 6702» 7; СШ₂₅₀ = 7

СШ₅₀₀ = 10 lg 10 lg 6, 3797 = 10 × 0, 8048» 8; СШ₅₀₀ = 8

СШ₁₀₀₀ = 10 lg 10 lg 6, 0301 = 10 × 0, 7796» 8; СШ₁₀₀₀=8

СШ₂₀₀₀ = 10 lg 10 lg 7, 5656 = 10 × 0, 8785» 9; СШ₂₀₀₀=9

СШ₄₀₀₀ = 10 lg 10 lg 7, 9462 = 10 × 0, 9004» 9; СШ₄₀₀₀=9

СШ₈₀₀₀ = 10 lg 10 lg 8, 1198 = 10 × 0, 9096» 9; СШ₈₀₀₀ = 9

4. Полученные результаты сведем в таблицу 11 и сравним с требованиями санитарных норм и сделаем выводы:

Таблица 11.

Относительно допустимого уровня по ПС-45 есть небольшие отклонения от нормы по применению облицовочных плит, стен и потолка, а по санитарным нормам превышений нет, поэтому применение звукопоглощающих облицовок стен и потолка эффективно и окончательно примем древесноволокнистые плиты ГОСТ 4598-60.

Пример решения задачи № 6

Произвести проверочный расчет снижения уровня шума в помещении дежурного персонала со стороны погрузочно-разгрузочной площадки грузового двора за счет экрана (постройки сплошного забора из железобетонных панелей).

Вариант 10. Расстояние от экрана:

До источника шума – 25 м;

До помещения – 30 м;

Уровни звукового давления, дБ, на погрузочно-разгрузочной площадке при среднегеометрических частотах:

63 – 72;

125 – 88;

250 – 83;

500 – 77;

1000 – 75;

2000 – 73;

4000 – 70;

8000 – 50;

Высота экрана – 2, 75 м.

Решение

1. Вычертим расчетную схему экрана:

Условные обозначения:

ИШ – источник шума относительно экрана

РТ – расчетная точка (помещение)

Х – расстояние от ИШ до экрана

Рис. 9

У – расстояние от экрана до РТ

2. Принять, что расчетная точка и источник шума расположены на одном уровне.

3. Расчетные уровни звукового давления L в октавных полосах частот на погрузочно-разгрузочной площадке грузового двора и предельный спектр в зоне помещения дежурного персонала (на расстоянии у=30 м) заданы ниже:

Допустимый уровень принять по предельному спектру ПС-60.

Согласно рис. 37 стр. 123 «График предельных спектров шума» (Охрана труда в грузовом хозяйстве железных дорог» В. И. Бекасов, М.: Транспорт 1984 г.).

4. Недостающие данные принять самостоятельно.

5. Определить:

а) критерии W:

при расположении источника шума и рабочего места на одном уровне:

h = H - k, где Н – высота экрана, 2, 75 м.

k – высота расчетной точки, 1, 25 м

h = 2, 75 – 1, 25 = 1, 50 м; h = 1, 50 м

при l = 5, 4 м; W₁ = = 3, 37

при l = 2, 72 м; W₂ = =4, 71

при l = 1, 36 м; W₃ = 6, 63

при l = 0, 68 м; W₄ = 9, 64

при l = 0, 34 м; W₅ = 13, 25

при l = 0, 17 м; W₆ = 19, 27

при l = 0, 085 м; W₇ = 26, 5

при l = 0, 043 м; W₈ = 35, 33

б) по графику на рис. 44 (б) стр. 135 («Охрана труда в грузовом хозяйстве железных дорог» В. И. Бекасов М.: Транспорт 1984 г)

Находим DL – величину снижения шума

DL₁ = 23 дБ; DL₂ = 26 дБ; DL₃ = 30 дБ; DL₄ = 32 дБ; DL₅ = 34 дБ; DL₆ = =36 дБ; DL₇ = 38 дБ; DL₈ = 41 дБ.

г) уровни с учетом их снижения:

6. Сравним полученные уровни шума с предельно допустимыми и сделаем выводы:

Применение экрана (сплошной забор из железобетонных панелей) позволило значительно снизить уровень шума в помещении дежурного персонала со стороны погрузочно-разгрузочной площадки грузового двора.

Пример решения задачи № 7

В целях защиты от поражения электрическим током необходимо заземлить электрооборудование, питающееся от низковольтного щита подстанции. Электрическая сеть с изолированной нейтралью напряжением 380/220 В.

Вариант 10

Климатическая зона – I;

Длина вертикального электрода – 270 см;

Длина горизонтального электрода – 5 см;

Ширина объединяющей стальной полосы – 6 см;

Глубина расположения верхнего конца вертикального электрода -90см

Род грунта – песок.

Решение

1. Вычертим расчетную схему устройства заземления:

1 – вертикальный электрод;

2 – горизонтальный электрод;

3 – электрооборудование

Примем:

Расположение заземлителей по замкнутому контуру.

2. Нормируемые значения заземляющего устройства принять равным

4 Ом. R₃=4 Ом.

3. Определим:

а) расчетное удельное сопротивление грунта:

стр. 216 С. П. Бузанов «Охрана труда на ж.д. станциях» М. Транспорт 1986 г.

где: r - удельное сопротивление грунта; Для песка: r = 7 × 10² Ом× м (стр. 215 С. П. Бузанов);

к – повышающий коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления грунта в течении года в зависимости от климатической зоны и типа применяемых электродов.

По табл. 8.3. стр. 216 С. П. Бузанов «Охрана труда на ж. д. станциях» определим к = 1, 5; (климатическая зона – I, длина вертикального электрода – 2, 7 м).

r_расч = 1, 5 × 7 × 10² = 1050 Ом× м

б) сопротивление растекания одиночного трубчатого заземлителя:

стр. 217 С. П. Бузанов «Охрана труда...».

где: l – длина заземлителя, находящегося в земле, l = 270 см = 2, 7 м;

d – внешний диаметр заземлителя, d = 5 см = 0, 05 м;

t – глубна заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м

2, 25 м; t = 2, 25 м

t₀ = 90 см; t₀ = 0, 9 м

= 142, 33 × (lg 108 + 0, 5 × × lg 1, 86)=142, 3 × (2, 0334 + 0, 5 × 0, 2695) = 308, 6» 309 Ом;

R₀ = 309 Ом

в) потребное количество электродов:

приняв схему расположения заземлителей – по замкнутому контуру, находим приближенное число заземлителей:

n`=78

Взаимоэкранирование учитывается коэффициентом использования заземлителей h_з. Этот коэффициент всегда меньше единицы. (по табл. 8.4 стр. 219 С. П. Бузанов «Охрана труда...»

(т.е. отношение расстояния между заземлителями и длиной вертикального электрода);

а = l = 2, 7 м

Тогда = 1; n` = 78 находим h₃ = 0, 38 (методом интерполяции)

n₃ = 204 ед.

г) длину объединяющей стальной полосы:

по контуру: l _п = а × n₃; a = l = 2, 7 м; l _п = 2, 7 × 204 = 550, 8 м

окончательно l _п = 551 м.

д) сопротивление растеканию полосового заземлителя:

(без учета экранирования между полосами и заземлителями)

где: l _п – общая длина соединительных полос, м; l _п = = 551 м

в_п – ширина полосы, м; в_п = 0, 06 м

t_п – глубина заложения полосы, м; t_п = t₀ = 0, 9 м

Ом;

R_п^¢ = 4, 93 Ом

R_п=R_п^¢ h_п

где: h_п – коэффициент использования соединительных полос в контуре (табл. 8.4 стр. 219) заземлителей, зависящих от , числа и схемы расположения заземлителей

(методом интерполяции)

R_п = 4, 93 × 0, 1 = 0, 493 Ом; R_п = 0.5 Ом

е) общее сопротивление заземлителя и сравним с нормативным значением:

где: ^¢ - сопротивление растеканию тока заземлителей (труб) при итоговых значениях n₃ и ;

n₃ – принятое число заземлителей;

h₃^¢ - коэффициент использования заземлителей (без учета влияния соединительной полосы), соответствующий n₃.

Ом; Ом

; Ом

R_сл = 0, 45 Ом; R_сл < R₃; 0, 45 Ом < 4 Ом

4. Выводы: R₃ = 4 Ом

n₃ = 204 ед.

l _п = 551 м

и общее сопротивление R_сл не превышает предельно допустимых значений R₃ (0, 45 Ом < 4 Ом).

Пример решения задачи № 8

В целях обеспечения разгрузки вагонов необходимо подобрать канатные подвески с крюками.

Вариант 10

Номинальная масса груза – 3800 кг;

Расстояние между точками закрепления:

по длине – 3 м;

по ширине – 1, 5 м;

Угол наклона ветви стропа от вертикали - 45°;

Число ветвей стропа – 4;

Решение

1. Вычертим расчетную схему строповочных устройств:

2. Коэффициент запаса прочности принять равным 6. К₃ = 6

3. Определим:

а) Наибольшее натяжение ветви каната:

где: S – расчетное усилие, приложенное к стропу, кН;

Q – вес поднимаемого груза, Н;

m – общее число ветвей стропа;

a - угол между направлением действия расчетного усилия стропа;

к – коэффициент, зависящий от угла наклона a ветви стропа к вертикали

к = 1, 42 при a = 45°

13, 23 кН; S = 13, 23 кН

1 кг = 9, 81 Н; Q = 9, 81 × 3800 = 37278 Н = 37, 28 кН

Q = 9, 81 × М, где М – 3800 кг и m = 4

б) Установим разрывное усилие на канат:

R ³ k₃S

где S – наибольшее натяжение ветви каната;

К₃ – коэффициент запаса (к₃=6).

R = К₃ × S = 6 × 13, 23 = 79, 38 кН. К₃=6; R=79, 38 кН.

в) По табл. III.1 стр. 33 («Справочник строителя» Г. Г. Орлов, М. Стройиздат 1985 г). Выбираем канат типа ТК 6х37 (ГОСТ 3071-74) диаметром 13, 5 мм с временным сопротивлением разрыву проволоки 1600 МПа, имеющий разрывное усилие 82400 Н.

4. Выбираем канат d = 13, 5 мм тип ТК 6х37 (ГОСТ 3071-74).

Пример решения задачи № 9

Определить экономическую эффективность от внедрения комплекса мероприятий по научной организации труда, которые позволяют снизить утомляемость грузчиков и повысить безопасность выполнения грузовых операций на станции.

Вариант 10.

Потери рабочего времени по временной нетрудоспособности в течении года:

До реализации мероприятий n₁ = 1200 дн;

После реализации n₂ = 400 дн;

Средний размер ущерба за 3 года, причиненный станции, R_у = 1400 тенге/день;

Единовременные затраты на реализацию мероприятий,

А = 1350000 тенге;

Увеличение отчислений на амортизацию, D = 79000 тенге;

Расчетная среднемесячная численность рабочих, N_р = 135 чел.;

Решение

1. Принять годовой фонд времени одного рабочего Ф = 234 дня.

2. Нормативный коэффициент сравнительной эффективности Е_н = 0, 15

3. Определим:

а) относительную экономию численности рабочих N_ч в результате сокращения потерь времени по формуле:

; N_ч» 3, 5

б) прирост Ф производительности труда П_т, % по формуле:

; П_т = 2, 66%

в) экономию от сокращения профзаболеваний и производственного травматизма Э_г за год в тенге;

Э_г = (1200 × 400) × 1400 = 1120000 тенге

г) годовой экономический эффект:

Э₀ = Э_г - D - Е_н × А

Э₀ = 1120000 – 79000 – 0, 15 × 1350000 = 838500 тенге;

Э₀ = 838500 тенге

д) срок окупаемости:

года

4. Выводы:

Экономическая эффективность от внедрения комплекса мероприятий по научной организации труда на станции следующая:

а) относительная экономия численности рабочих

N_ч = 3, 5» 4 чел./день;

б) прирост производительности П_т = 2, 66 %;

в) экономия от сокращения профзаболеваний и производственного травматизма Э_г = 1120000 тенге;

г) годовой экономический эффект Э₀ = 838500 тенге

д) срок окупаемости Т = 1, 3 года, т.е. по всем показателям имеем высокую эффективность от применения НОТ.

Пример решения задачи № 10

Определить площадь фрамуг для естественной вентиляции зала ожидания вокзала.

Решение

1. Вычертим схему размещения фрамуг:

2. Соотношение площадей фрамуг приточных и вытяжных принять равным 1, 25, т.е. площадь приточных больше вытяжных проемов на 25%.

3. Определить:

а) необходимый воздухообмен в зале, исходя из тепловыделения людей, находящихся в зале:

G = m × Q_изб / [c (t_ух – t_н)]

где: m – коэффициент, учитывающий долю теплоты, поступающей в рабочую зону (при отсутствии опытных данных примем m = 1);

Q_изб – избыточная явная теплота, отводимая из помещения вентиляцией;

с – удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1, 005 кДж/(кг× К);

t_ух – температура воздуха, уходящая в приемные отверстия вытяжной вентиляции;

t_н – температура приточного воздуха, поступающего в помещение.

Q_изб = Q_выд – Q_{тепл. пот}

_{С= 1, 005} кДж / (кг·к) = 1005

где: Q_выд – количество тепловыделений от людей;

Q_{тепл.пот}–количество теплоты, теряемой наружными ограждениями

Q_{тепл. пот} = 0 – (примем самостоятельно).

и тогда Q_изб = Q_выд.

Q_выд. = 115 × 300 = 34500 Дж/с

G = 1 × 34500/1005× (24-19, 9) = кг/с

G = 8, 37 × 3600 = 30132 кг/с

1 час = 3600 с; G = 30132 кг/с;

б) расстояние от нейтральной плоскости до центра верхних и нижних вентиляционных фрамуг по формуле:

где: Н – расстояние между центрами фрамуг = 4, 5 м;

F₁ и F₂ – площади фрамуг приточных и вытяжных , тогда F₁ = 1, 25 × F₂; если F₂ = 1, то F₁ = 1, 25

Q_в – плотность воздуха внутри зала;

Q_н – плотность воздуха снаружи;

Q_ух – плотность уходящего из зала воздуха;

Q_в = Q_ух = 1, 16 кг/м³ и Q_н = 1, 204 кг/м³ (примем самостоятельно)

м

в) находим t_ср:

°С и Q_ср = 1, 176 кг/м³

г) расстояние от нейтральной зоны до центра приточных отверстий h₁ = 4, 5 м – 2, 8 м = 1, 7 м; h₁ = 1, 7 м

д) площади вентиляционных фрамуг:

m = 0, 65 - коэффициент расхода, учитывающий потери давления на сжатие струи при проходе ее через отверстие;

g = 9, 81 м/с² – ускорение.

, 0м²

м²

4. Произведем проверку выполненного расчета:

; F₁ = 1, 25 × F₂ = 1, 25 × 11, 2 = 14 м²

Значит расчет произведен правильно и окончательно примем

F₁ = 14 м²; F₂ = 11, 2 м²

Пример решения задачи № 11

Определить расчетное и необходимое время эвакуации людей из помещений согласно обеспечению требования СНиП 2.10.02-85 (на 1 июля 1991 г.).

Вариант 10

Категория производства – Б;

Объем помещения – 35 000 м³;

Число людей на первом участке – 85;

Длина участка:

первого l ₁ – 40 м

второго l ₂ – 10 м

третьего l ₃ – 2, 5 м

Ширина участка:

первого d₁ – 2, 7 м

второго d₂ – 2, 6 м

третьего d₃ – 1, 85 м

Решение

1. Выберем расчетную схему путей эвакуации

Рис.14

1 – дверной проем

Согласно требованиям СНиП II-М. 2-72* предприятия железнодорожного транспорта по взрывной, взрывопожарной и пожарной безопасности подразделяются на шесть категорий. Из них к взрывопожароопасной относится категория производства Б.

2. Среднюю площадь горизонтальной проекции человека в летней одежде примем f = 0, 1 м².

3. Ширину дверного проема примем равной 1, 6 м

4. Определим:

а) плотность людского потока на первом участке:

где Д_i – плотность людского потока на i-том участке;

N_i – число людей на i-том участке;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека;

l _i – длина i-того участка;

d_i – ширина i-того участка.

; Д_i = 0, 08 м²/м²» 0, 1 м²/м²

б) скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке: согласно табл. XVII.1 стр. 238 («Справочник строителя» Г. Г. Орлов, М., Стройиздат, 1986 г.)

V₁ = 80 м/мин

в) время движения людского потока на первом участке:

мин

г) интенсивность движения людского потока на участках пути и соответствующие скорости движения:

q_i = Д_i × V_i

q_i = 0, 1× 80 = 8 м/мин; q_i = 8 м/мин

или табл. XVII.1 стр. 238, тоже q_i =8 м/мин

где d_i, d_i-1 – ширина рассчитываемого i-го и предшествующего ему i-1 участка пути, м;

q_i, q_i-1 – значение интенсивности движения потока по рассматриваемому i-му и предшествующему i-1 участкам пути, м/мин.

м/мин;

м/мин;

м/мин;

м/мин.

д) расчетное время эвакуации людей t_р определяют как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути t_i по формуле:

t_p = t₁ + t₂+ … + t_i

t_p = t₁ + t₂ + t₃

t₁ = 0, 5 мин; мин; мин

t_p = 0, 5 + 0, 12 + 0, 02 = 0, 64 мин; t_p = 0, 64 мин

е) необходимое время эвакуации людей. Согласно табл. XVII.3 стр. 242 («Справочник строителя» Г. Г. Орлов, М., Стройиздат, 1985 г.)

Т. к. объем помещений 35 000 м³, то методом пропорции мин определяем необходимое время эвакуации людей из помещений (0, 875 мин.)

t_н.d. = 0, 875 мин

5. Выводы:

Таким образом, требование t_p t_н.d. выполнено: 0, 64 0, 875