压路机振动对精密仪器影响的研究

作者:查重猫     发表时间:2021-03-17 00:23:36   浏览次数:35



  摘要以无锡某地道路施工近距离经过尼康光学仪器厂为研究背景,对现场道路边和厂区内精密仪器所在位置的环境振动进行测试。对测试数据进行统计和处理,得出振动压路机振动速度以及铅垂向Z振级衰减规律,预测厂区精密仪器处振动幅值;并与实测值进行对比。结合国际通用的VC标准,以此评价压路机振动对精密仪器的影响。研究结果表明,压路机引起的地面振动速度和铅垂向Z振级随振心距的增大逐渐减小,衰减规律符合负幂函数关系曲线。预测精密仪器位置处振速v=3.974×10-2mm/s,介于VC-A和VC-B曲线之间,满足企业提出的精密仪器振动控制标准。预测精密仪器位置处铅垂向Z振动级VLZ=67.519db,接近VC-A曲线限值,基本满足企业提出的控制标准。在不考虑精密仪器基础隔振系统的影响下,预测值基本符合环境振动分析仪测量值。

  关键词振动压路机精密仪器VC标准Z振级

  当前,在城市公路新建以及改建过程中,振动压路机特别是重型压路机由于压实效果好,工作效率高,在公路修建过程中应用越来越广泛。然而一些路线规划不可避免地穿过工厂、医院或科研机构,对里面精密仪器的正常使用造成影响,这类包括地铁、火车运行,压路机碾压等造成的环境振动对精密仪器的影响已成为了目前亟待解决的问题。国内众多学者对此做了大量的研究工作,粟润德[1]研究了地面振动叠加对精密仪器正常使用可能带来的影响,提出了地面振动存在一个“等振频率”。张鹏飞[2]通过建立有限元模型,分析铁路环境振动对精密仪器影响,得出振动幅值随距离的衰减规律。张志峰,冯忠绪等[3,4]通过量纲法分析和对实际监测数据回归分析,提出压路机引起的振动衰减规律符合负幂函数关系曲线。杨凯[5]从Z振级和地震烈度的角度分析路基碾压振动对环境的影响。于梅,武文山[6,7]通过对比国内外相关标准,对精密仪器测量和评价方法进行了深入的研究。

  本文以无锡某地道路施工近距离经过尼康光学仪器厂为研究背景,对现场道路边和厂区内精密仪器所在位置处的环境振动进行测试。根据其工程特性,分析以振动压路机为主的施工机械作业时对厂区内精密仪器造成的影响,通过分析压路机振动的衰减规律及其对精密仪器的影响程度,以期为该地铁施工过程和振动控制提供参考依据和建议。

  1现场测试

  1.1施工机械技术参数

  本次测试主要涉及到的工程机械为徐工XS262MP振动压路机。振动压路机主要技术参数有:压路机激振力、静质量、静线压力、振动频率等。具体参数见表1。

  1.2测试仪器及布置

  1.2.1测试仪器

  现场路边测试采用成都交博科技公司生产的L20型爆破测振仪,传感器为DH610低频速度传感器,频率响应范围为0.1~100Hz;厂房内采用的是AWA6256B+型环境振动分析仪,用于测试精密仪器所在位置的环境振动值VLZ10。

  1.2.2仪器布置

  车间外沿厂区路边布置4个测点(A1、A2、A3、A4),与振动点距离分别为12m、15m、30m、45m,旨在研究施工机械作业影响范围和振动衰减规律。车间内重点保护仪器共4台,距离压路机振动源处约100m,根据与企业协商确定需布置2个测点,分别在MAIS和UA3P设备所在位置地面。具体仪器布置及测点位置如图1所示。

  2测试结果与分析

  2.1振速衰减统计规律

  描述振动的参数包括:振幅、频谱和持时,其中振幅是指以振动速度、加速度或位移表述的峰值或有效值。施工机械振动主要研究的即是地面振动振幅的大小和其变化规律。

  目前,针对环境振动对精密仪器的影响与评价,国内尚没有统一的标准,国际上广泛采用的是ISO2631—2标准和VC标准(vibrationcriteria),它们均限定了精密设备环境振动允许值。ISO2631—2标准名称为“机械振动与冲击—人体暴露于全身振动的评价—第二部分:建筑物内的振动(1~80Hz)”,该标准给出了建筑物内环境振动限制的建议[10];VC标准采用1/3倍频程带宽速度谱的形式,共绘有7条曲线,从VC-A到VC-G,每条曲线对应一类精密仪器环境振动允许值[11]。表3中给出了两种标准的环境振动允许值。

  在对尼康光学仪器厂实际监测过程中,利用AWA6256B+型环境振动分析仪,针对车间内精密仪器(MAIS和UA3P设备)两个测点的铅垂向Z振级VLZ10开展了测试,每次测试时长为15min,测试结果如图6所示。结合尼康公司初步提出的精密设备振动控制标准为63db,从图6中测试结果可以看出,两个测点的背景振动分别为58.85db和54.45db,平均值为56.65db,此值只比企业提出的控制标准63db小10%;振动压路机振动工作时的振级分别为72.85db和68.45db,平均值为70.65db,比控制标准大约12.1%;因此,在地面施工时,重点要注意振动压路机工作时的振动控制。

  结合压路机振动速度衰减公式:v=272.74r-1.918,当振心距r=100m时,振速v=3.974×10-2mm/s,介于VC-A和VC-B曲线之间;铅垂向Z振级衰减公式VLZ=160.378r-0.188,当振源距为100m时,反算出来的振动级为67.519db,接近VC-A曲线限值,在不考虑精密仪器基础隔振系统的影响,预测值基本符合环境振动分析仪测量值。

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  3结论

  1)厂区内背景振动平均值为56.65db,比企业提出的控制标准63db小10%,说明设备的控制标准要求比较高;振动压路机工作时的振级平均值为70.65db,比企业控制标准大约12.1%;因此振动压路机作业应该是今后施工控制的重点。

  (2)压路机引起的地面振动速度和铅垂向Z振级随振心距的增大逐渐减小,衰减规律符合负幂函数关系曲线。衰减公式分别为振速:v=27.274r-1.918,Z振级:VLZ=82.907r-0.211;预测距振源100m远精密仪器位置处振速:v=3.974×10-2mm/s,铅垂向Z振级:VLZ=67.519db;在不考虑精密仪器基础隔振系统的影响下,预测值基本符合环境振动分析仪测量值。

  (3)为满足精密仪器振动监测需求,应尽快指定统一的国家标准,为环境振动对精密仪器的影响与评价提供依据。——论文作者:程琳王长柏*许彪徐丹

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