Виброаппарат: устройство и применение¶

Виброаппарат — общее название группы устройств и приборов, действие которых основано на создании механических колебаний (вибрации) определённой частоты и амплитуды, передаваемых рабочему органу, обрабатываемой среде или телу человека. Термин объединяет как промышленное и строительное оборудование, так и бытовые и медицинские приборы, поэтому конкретное значение зависит от отрасли применения. Общими для всех виброаппаратов являются источник колебаний (электродвигатель с эксцентриком, электромагнит, пневматический или гидравлический привод), система передачи вибрации и рабочий орган.

¶Принцип действия

Основой работы виброаппарата служит преобразование энергии привода в возвратно-поступательные или вращательные колебания. Наиболее распространённый способ — вращение вала электродвигателя с закреплённым на нём дебалансом (неуравновешенным грузом). Возникающая центробежная сила создаёт вибрацию, частота которой равна частоте вращения вала, а амплитуда регулируется массой дебаланса и его смещением относительно оси. В электромагнитных виброаппаратах колебания создаются переменным магнитным полем, воздействующим на якорь с возвратной пружиной. Пневматические и гидравлические модели используют пульсирующее давление рабочей среды.

Ключевые характеристики любого виброаппарата — частота колебаний (измеряется в герцах или колебаниях в минуту), амплитуда (в миллиметрах), вынуждающая сила и направление колебаний. По характеру колебаний различают аппараты с круговой, эллиптической и направленной (линейной) вибрацией.

¶Виды и классификация

Виброаппараты классифицируют по назначению, типу привода и области применения.

¶Строительные и промышленные

К этой группе относятся виброплиты, вибротрамбовки, глубинные и поверхностные вибраторы для бетона, вибропогружатели свай, вибросита и виброконвейеры. Виброплита — самоходное или ручное устройство с плоской рабочей плитой, применяемое для уплотнения грунта, песка и асфальта при дорожных и земляных работах. Глубинный вибратор представляет собой гибкий вал с наконечником, погружаемым в бетонную смесь для удаления пузырьков воздуха и повышения плотности бетона. Вибросита используются для разделения сыпучих материалов по фракциям, а виброконвейеры — для перемещения грузов под действием направленных колебаний.

¶Медицинские и косметологические

В медицине и косметологии виброаппаратами называют приборы для вибрационного массажа, физиотерапии и воздействия на ткани. Вибрационный массаж применяется при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, в восстановительной медицине и для улучшения кровообращения. Аппараты для вибромассажа могут быть ручными, настольными или в виде массажных насадок; интенсивность и частота регулируются. Отдельную группу составляют стоматологические и лабораторные виброаппараты, например вибрационные смесители для оттискных материалов.

¶Бытовые

Бытовые виброаппараты включают массажёры, вибромассажные накидки и подушки, а также устройства для ухода за телом. Их действие основано на низкочастотной вибрации, воздействующей на мышцы и кожу. К бытовой категории иногда относят вибротренажёры (виброплатформы), имитирующие нагрузку за счёт колебаний платформы.

¶Применение

Области применения виброаппаратов определяются их типом.

• Строительство: уплотнение грунтов, бетона и асфальта, погружение свай, просеивание инертных материалов.
• Промышленность: транспортировка и сортировка сыпучих материалов, виброабразивная обработка деталей, виброуплотнение литейных форм.
• Медицина и реабилитация: вибромассаж, физиотерапия, восстановление после травм.
• Быт: массажёры, виброплатформы, устройства для ухода.
• Лаборатории: вибростенды для испытаний, вибросмесители.

Вибростенды занимают особое место: они служат для испытаний техники и конструкций на устойчивость к вибрационным нагрузкам и применяются в авиастроении, автомобилестроении и приборостроении.

¶Технические параметры

При выборе виброаппарата учитывают:

• частоту колебаний — от десятков до нескольких тысяч герц в зависимости от задачи;
• амплитуду — от долей миллиметра в точных приборах до нескольких миллиметров в строительной технике;
• вынуждающую (возмущающую) силу, определяющую эффективность уплотнения или воздействия;
• мощность привода и тип питания;
• массу и габариты, влияющие на мобильность;
• уровень шума и вибрации, передаваемой на оператора.

Для строительных машин важны также площадь рабочей плиты, глубина уплотнения и скорость передвижения.

¶Безопасность и нормирование

Длительное воздействие вибрации на человека относится к вредным производственным факторам и может вызывать вибрационную болезнь. В Российской Федерации уровни вибрации на рабочих местах нормируются санитарными правилами, а для операторов виброаппаратов предусмотрены защитные мероприятия: виброизоляция рукояток, ограничение времени работы, применение средств индивидуальной защиты (антивибрационные рукавицы). Производители обязаны указывать уровень вибрации в технической документации. Медицинские виброаппараты имеют ограничения по времени процедуры и противопоказания, среди которых — онкологические заболевания, тромбозы, острые воспалительные процессы.

¶История и развитие

Вибрационные машины начали применяться в строительстве в первой половине XX века: вибрирование бетонной смеси для повышения её плотности стало массовым приёмом в 1920–1930-х годах. В дальнейшем появились виброплиты и вибротрамбовки для дорожных работ, а во второй половине века — вибрационные сита и конвейеры в промышленности. Развитие электроники позволило создавать компактные бытовые и медицинские виброаппараты с регулируемой частотой. Современные модели используют частотное регулирование, автоматику и цифровое управление параметрами.

¶См. также

Смежные понятия: вибрация, виброплита, вибромассаж, вибростенд, виброизоляция.