Вибрационные параметры. Основные характеристики вибраций. Классификация вибраций. Нормы общей вибрации

VIII. Производственные вибрации

1. Основные параметры вибрации

Малые механические колебания , возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называются вибрацией. Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия, которые возникают:

При возвратно-поступательных движениях систем (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, вибротрамбовки и т.п.);

В результате наличия неуравновешенных вращающихся масс (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков и т.п.);

При ударах деталей (зубчатые зацепления, подшипниковые узлы).

Область распространения вибрации называется вибрацион­ной зоной.

Параметры, характеризующие вибрацию. Вибрация характе­ризуется скоростью (v, м/с) и ускорением (а, м/с 2) колеблющей­ся твердой поверхности. Обычно эти параметры называют вибро­скоростью и виброускорением. Величины виброскорости и виброускорения, с которыми приходится иметь дело человеку, изменяются в очень широ­ком диапазоне. Оперировать с цифрами большого диапазона очень неудобно. Кроме того, органы человека реагируют не на абсолютное изменение интенсивности раздражителя, а на его относительное изменение. В соответствии с законом Вебера-Фехнера, ощущения человека, возникающие при различ­ного рода раздражениях, в частности вибрации, пропорцио­нальны логарифму количества энергии раздражителя. Поэто­му в практику введены логарифмические величины - уровни виброскорости и виброускорения:

,	(1)
,	(2)

где υ и а – виброскорость и виброускорение;

υ 0 и а 0 – пороговые значения виброскорости и виброускорения. υ 0 =5*10 -8 м/с, а 0 =3*10 -4 м/с 2 . Измеряются уровни в специальных единицах - децибелах (ДБ).

Производственную виб­рацию классифицируют по следующим признакам (рис.1):

Способ передачи вибрации;

Направление действия вибрации;

Временная характеристика вибрации;

Характер спектра вибрации;

Источник возникновения вибрации (рис.2).

Рисунок 1– Классификация производственных вибраций

Действие вибрации на человека зависит от частоты и уровня вибрации, продолжительности воздействия, места приложения вибрации, направления оси вибрационного воздействия, индивидуальных способностей организма человека воспринимать вибрацию, условий возникновения резонанса и ряда других условий.

Вопрос 2. Гигиеническое нормирование вибрации. Воздействие виборации на организм человека

Действие вибрации на человека зависит от частоты и уровня вибрации, продолжительности воздействия, места приложения вибрации, направления оси вибрационного воздействия, индивидуальных способностей организма человека воспринимать вибрацию, условий возникновения резонанса и ряда других условий. Колебательные процессы присущи живому организму, в частности человеку - ритмичные колебания серд­ца, крови, биотоков мозга. Внутренние органы человека (печень, почки, желудок, сердце и т. д.) можно рассматривать как колеба­тельные системы с упругими связями. Собственная частота внут­ренних органов f = 3...6 Гц. Собственная частота головы челове­ка относительно плечевого пояса - 25...30 Гц, относительно ос­нования, на котором находится человек, - 4...6 Гц. При совпадении собственных частот внутренних органов человека и отдельных частей его тела с частотой вынужденной вибрации возникает явление резонанса , при котором резко возрастает ам­плитуда колебаний органов и частей тела. При этом могут воз­никнуть болевые ощущения в отдельных органах, а при очень высоких уровнях вибрации - даже травмы, разрывы связок, артерий.

Рисунок 3 – Влияние вибрации на человека

Яв­ление резонанса для человека возникает при низкочастотной вибрации. Колебания с частотой менее 0,7 Гц получили название качки. Качка не вызывает серьезных нарушений в организме человека, но происходят нарушения в вестибулярном аппарате Метиска, а у людей со слабым вестибулярным аппаратом может возникнуть так называемая морская болезнь, при которой возникает головокружение, тошнота, рвота. После прекращения качки это состояние через некоторое время исчезает.

При частотах вибрации менее 16 Гц кроме явлений резонанса у человека возникает подавленное состояние, чувство страха, треноги, угнетается центральная нервная система. При воздействии вибрации в организме человека происходят функциональ­ные и физиологические изменения, представленные в таблице 1.

Таблица 1– Изменения в организме человека при воздействии вибрации

Вибрационная болезнь (виброболезнь) - профессиональное заболевание, вызванное длительным воздействием на организм вибрации. Формы и стадии виброболезни представлены в таблице 2

Таблица 2- Симптомы стадий заболевания виброболезнью

Гигиеническое нормирование вибрации.

При нормировании вибрации учитывают ее категорию в зависимости от вида ее источника.

Нормы вибрации установлены для трех взаимно перпендикулярных направлений вдоль осей ортогональной системы координат.

Различают санитарно-гигиеническое и техническое нормирование вибрации.

В первом случае производят ограничение параметров вибрации рабочих мест и поверхности контакта с конечностями работающих, исходя из физиологических требований, и снижающих возможность возникновения вибрационной болезни.

Во втором случае осуществляют ограничение параметров вибрации с учетом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации.

Санитарно-гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования», СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Документы устанавливают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий, подвергающихся воздействию локальной вибрации, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин.

Допустимые значения устанавливаются отдельно для общей и локальной виб­рации. Общая вибрация нормируется в диапазонах октавных по­лос со среднегеометрическими значениями частот 2, 4, 8, 16, 4,5, 63 Гц (для транспортной вибрации дополнительно норми­руется вибрация в октавной полосе c f СГ = 1 Гц). Локальная вибрация нормируется в диапазонах частот с f СГ = 16, 31,5, 63, 125, 250. 500, 1000 Гц. Нормы установлены для продолжительности рабочей смены в 8 часов.

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости v (и их логарифмические уровни L v) или виброускорения а (L а) для локальных вибраций в октавных полосах частот, а для общей вибрации – в октавных или третьоктавных полосах.

Нормативные значения для производственных вибраций и вибраций в помещениях жилых и общественных зданий приведены в Санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Для технологической вибрации категории 3а эти значения даны в таблице 3.

Таблица 3 – Предельно допустимые значения вибрации категории 3а (для производственных рабочих мест)

Для локальной вибрации корректированные нормативные значения (по осям X л, Y л, Z л) по виброускорению составляют 2,0 м/с 2 и 126 дБ, по виброскорости - 0,002 м/с и 112 дБ. Допустимые значения представлены в таблицах 4 – 5.

Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости от времени фактического воздействия вибрации (Т), не превышающего 480 мин (8-ми часовой рабочий день), определяется по формуле:

,

(3)

где - допустимое значение виброскорости для длительности воздействия 480 мин.

Таблица 4 – Санитарные нормы одночисловых показателей вибрационной нагрузки на оператора для длительности смены 8 ч

Таблица 5 – Гигиенические нормы вибрации по ГОСТ 12.1.012 (извлечение)

Вопрос 3. Параметры, характеризующие акустические колебания (шум). Классификация производственного шума

Одним из видов движения являются волны . Отличительной особенностью этого движения, делающей его уникальным, является то, что в волне распространяются не сами частицы вещества, а изменения в их состоянии (возмущения). Если какое-либо тело совершает колебания в упругой среде , то оно воздействует на частицы среды, прилегающие к телу, и застав­ляет их совершать вынужденные колебания. Среда вблизи колеблющегося тела деформируется и в ней возникают упругие силы. Эти силы действуют на все более удаленные от тела частицы среды, выводя их из положения равновесия. Постепенно все частицы среды вовлекаются в колебательное движение. Упругие волны называются звуковымиили акустическими,если соответствующие им механические деформации среды имеют малые амплитуды. Отличие упругих волн в среде от любого другого упорядоченного движения ее частиц состоит в том, что распространение волн не связано с переносом вещества среды из одного места в другое на большие расстояния.

Часто акустические колебания называют звуком , а область их распространения - звуковым полем. Громкость звука зависит от интенсивности звука, т.е. определяется амплитудой колебаний в звуковой волне. Наибольшей чувствительностью органы слуха обладают к звукам с частотами от 700 до 6000 Гц. Единица измерения уровня громкости звука – фон . Шумом принято называть апериодические звуки различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум - это всякий неблагоприятно воспринимаемый человеком звук. Как и всякая волна, звуковая волна характери­зуется скоростью распространения колебаний в ней. С длиной волны λ, и частотой колебаний ν скорость υ связана формулой:

где ρ – плотность среды (кг/м 3);

ρ*с – удельное акустическое сопротивление (Пас/м), равное 410 Па*с/м для воздуха, 1,5*10 6 Па*с/м – для воды, 4,8*10 7 Па*с/м – для стали;

υ – колебательная скорость (м/с).

При распространении звука со скоростью звуковой волны происходит перенос энергии, которая характеризуется интенсивностью звука. Интенсивность звука I (Вт/м 2) - это энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени, отнесенная к площади по­верхности, через которую она распространяется

где р - звуковое давление, Па;

р 0 - пороговое звуковое давление, равное 2 10 -5 Па.

Уровень интенсивности звука

где I - интенсивность звука, Па;

I 0 - пороговая интенсивность звука, равная 10 -12 Вт/м 2 . В качестве пороговых значений приняты минимальные значения звукового давления и интенсивности звука, которые слышит человек при частоте звука в 1000 Гц, поэтому они получили названия порогов слышимости.

Важной характеристикой, определяющей распространение шума и его воздействие на человека, является его частота. Так же как и для вибрации, диапазон звуковых частот разбит на октавные полосы (f 1 /f 2 = 2), характеризуемые их среднегеометрическими частотами f СГ

Классификация производственного шума. Шум классифицируется по частоте, спектральным и временным ха­рактеристикам, природе его возникновения (рис. 3) По частоте акустические колебания различаются на инфразвук (f < 16 Гц), звук (16 < /< 20 000 Гц), ультразвук (/ > 20 000 Гц). Акустические колебания звукового диапазона подразделяются на низкочастотные (менее 350 Гц), среднечастотные (от 350 до 800 Гц), высокочастотные (свыше 800 Гц) (рис. 4).

Рисунок 4 – Классификация акустических колебаний по частоте

По спектральным характеристикам шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы и тональный (дискретный), в спектре которого имеются выражен­ные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значительно выше уровня звука на других частотах). Примером широкополосного шума может являться шум реактивного самолета, тонального - шум дисковой пилы, с спектре шума которой имеется ярко выраженная частота с доминирую­щим уровнем звука.

По временным характеристикам шум подразделяется на по­стоянный и непостоянный. Постоянным считается шум, уровень которого в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБ; непостоянным - если это изменение превышает 5 дБ. Непостоянные шумы в свою очередь разделяются на колеб­лющиеся, уровень звука которых изменяется непрерывно во вре­мени (например, шум транспортных потоков); прерывистые, уровень звука которых изменяется ступенчато (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в которых уровень звука оста­ется постоянным не менее 1 с (например, шум прерывисто сбра­сываемого из баллонов сжатого воздуха); импульсные, представ­ляющие собой звуковые импульсы, длительностью менее 1 с (например, шум агрегатов и машин, работающих в импульсном режиме).

По природе возникновения шум можно разделить на механиче­ский, аэродинамический, гидравлический, электромагнитный. Механические шумы возникают по следующим причинам: на­личие в механизмах инерционных возмущающих сил, возникаю­щих из-за движения деталей механизма с переменными ускоре­ниями; соударение деталей в сочленениях вследствие неизбеж­ных зазоров; трение в сочленениях деталей механизмов; ударные процессы (ковка, штамповка, клепка, рихтовка) и ряд других. Основными источниками возникновения шума механического происхождения являются подшипники качения и зубчатые передачи, а также неуравновешенные вращающиеся части машин.

Аэродинамические шумы возникают в результате движения на, обтекания газовыми (воздушными) потоками различных тел. Аэродинамический шум возникает при работе вентиляторов, компрессоров, газовых турбин, Причинами аэродинамического шума являются вихревые процессы, возникающие в потоке рабочей среды при обтекании тел и выпуске свободной струи газа; пульсации рабочей среды, вызываемые вращением лопастных колес вентиляторов, турбин; колебания, связанные с неоднородностью и пульсациями потока. Аэродина­мический шум - один из самых значительных по уровню звука.

Гидравлические шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитация, турбулентность, гидравлические удары). Например, в насосах источником гидравлического шума является кавитация жидкости у поверхностей лопаток насоса при высоких окружных скоростях вращения рабочего колеса.

Вибрация – ритмичные колебания твердых тел разной частоты и силы, при которых происходит поочередное увеличение или уменьшение во времени характеризующих ее величин.

Вибрация характеризуется амплитудой колебаний, виброскоростью в м/с, виброускорением в м/с2.

Различают вибрацию:

Транспортную, действующую на операторов подвижных машин и средств передвижения по дорогам, местности;

Транспортно-технологическую, действующую на операторов машин с ограниченным перемещением в цеха, горных выработках и т.п.;

Технологическую, действующую на операторов стационарных машин и на других рабочих через пол, которая в свою очередь делится на вибрацию:

а) на постоянных рабочих местах производственных помещений;

б) на рабочих местах складов, столовых, бытовых и других помещений, где нет источников вибрации;

в) на рабочих местах заводоуправлений, медпунктов …. и других помещений для работников умственного труда.

По механизму действия на организм различают:

Общую вибрацию рабочего места (пола, сидения), которая бывает вертикальной ("вниз") и горизонтальной ("переднезадняя", "боковая");

Локальную вибрацию механизмов управления (рычагов, рукояток инструментов), действующую на руки и ноги, а часто и на грудь при необходимости нажима на руки с инструментом.

Вертикальная вибрация действует вдоль оси тела, которая обозначается буквой Z, а горизонтальная, переднезадняя и боковая - буквами X и У.

Локальная вибрация обозначается буквами Хл, которая совпадает с осью, проходящей через место охвата рукой руля, инструмента, а оси Zл, Ул - в направлении прикладывания силы руки.

По частотному составу вибрацию разделяют на низкочастотную (в пределах октав 2, 4, 8, 16 Гц), среднечастотную (8, 16, 31,5, 63 Гц) и высокочастотную (31,5, 63, 125,250, 500, 1000 Гц).

Измерение вибрации проводят в трех взаимоперпендикулярних направлениях (по трем осям) с помощью того же прибора ИШВ-003 (рис. 33.4) согласно инструкции - приложение 7.

Гигиеничная оценка локальной вибрации дается в октавных полосах средне-геометрических частот 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500 и 1000 Гц, а общей вибрации - в октавных полосах с частотами 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц или в трехоктавных полосах от 0,8-80 Гц. (табл. 3).

Таблица 3 Предельно допустимые уровни вибрации (Извлечение из СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96) 1. Нормы локальной вибрации

Нормы общей вибрации

Примечание: Нормы установлены для продолжительности рабочей смены 8 часов.

Таблица 4 Нормативные уровни вибрации в жилых помещениях

(Извлечение из СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96)

Продолжительное действие вибрации на организм приводит к развитию вибрационной болезни, основными проявлениями которой являются спазмы сосудов концов пальцев рук (при локальной вибрации) или ног (при общей вибрации), снижение их температуры, ощущение онемения, потеря тактильной и температурной чувствительности. Спазмы сосудов сопровождаются сильными болями. В дальнейшем развиваются атрофия мышц, контрактуры, деформации пальцев и прочее.

Экспериментальная часть

3.1. Задание по работе:

3.1. Определите в дБ уровень звукового давления Р=2∙102 н/м2.

3.2. Звуковое давление в цехе № 1 Р=2∙102 н/м2, в цехе № 2 Р=2∙10-2 н/м2. На сколько дБ уровень шума в цехе №1 больший, чем в цехе №2?

3.3. Во сколько раз шум в помещении, ориентированного окнами к проезжей части улицы (60 дБ), больше чем шум той же частоты в помещении с окнами, ориентированными во двор (40 дБ)?

3.4. Рассчитайте общий уровень шума в цехе, где работают 3 станка, которые создают соответственно уровни звукового давления 90, 80 и 75 дБ?

3.5. Уровень шума на расстоянии 1 м. от работающей центрифуги составляет 75 дБА. Какой уровень шума будет на расстоянии 10 м. от работающей центрифуги?

3.6. Во сколько раз будет превышать силу звука один из двух работающих станков, если разность интенсивностей их шума равняется 20 дБ?

3.7. В генераторном цехе электростанции на постоянных рабочих местах проведены замеры параметров общей технологической вибрации. Результаты замеров:

Составьте спектрограмму. Дайте гигиеническую оценку полученным результатам. При решении задач воспользуйтесь приложениями

3.2. Приборы и оборудование:

1. Шумовая камера.

2. Динамики.

3. Шумомер типа «ШУМ-1-М».

4. Измеритель шума и вибрации ВШВ-003.

Вопросы для самоподготовки

41. Звук, шум. Определение понятий.

4.2. Физические характеристики шума, единицы его измерения.

4.3. Интенсивность звука, определение понятия громкости.

4.4. Диапазон частот звука, которые воспринимаются органом слуха человека.

4.5. Классификации шума.

4.6. Действие шума на орган слуха. Специфическое и неспецифичное действие шума. Шумовая болезнь. Понятие звукового комфорта, мероприятия по борьбе с шумом.

4.7. Определение вибрации. Классификация вибраций.

4.8. Физические характеристики вибрации. Виброскорость и виброускорение. Единицы измерения параметров вибраций, их спектральный состав. Сотрясения. Прямолинейные и угловые ускорения и перегрузки.

4.9. Биологическое действие вибрации, основные симптомы вибрационной болезни.

4.10. Приборы для измерения уровней и спектрального состава шума и вибрации, порядок работы с ними.

4.11. Мероприятия по снижению неблагоприятного действия шума и вибрации на организм человека. Основы и принципы гигиенического нормирования шума и вибрации

Литература

1. СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

2. СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»

3. Р 2.2.2006-05. «Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса», утв. Главным госуд. Сан. Врачом России 29.07.2005 г.

4. ГОСТ 12.1.003-83 Шум. Общие требования безопасности.

5. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и другие. Под общ. Ред. С.В. Белова. - М: Высшая школа, 2000.

6. Пчелинцев В.А., Коптев Д.Е., Орлов Г.Г. Охрана труда в строительстве: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа. 1991, - 272 с.

7. Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. С-П. 2000.

Приложение 1

УЧЕБНАЯ ИНСТРУКЦИЯ

Похожая информация.

Вибрация – колебательные движения материальной точки или механической системы. Причиной возбуждения вибрации являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия, кинематическое возбуждение при движении транспортных средств по неровному пути и т.д.

Основными физическими параметрами вибрации являются:

Частота f 0 , Гц;

Период колебаний Т, с;

Амплитуда виброперемещения А, м;

Амплитуда колебательной скорости V, м/с;

Амплитуда колебательного ускорения W, м/с 2 .

Эти параметры находятся в следующей зависимости:

Базовая частота предельного спектра для общей вибрации равна 63 Гц, для локальной- 125 Гц

Гигиеническими характеристиками вибрации, определяющими её воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости и её логарифмические уровни. Вибрация оценивается логарифмическим уравнением виброскорости в децибелах.

Логарифмический уровень виброскорости определяют по выражению: (3)

где: V 0 – пороговое значение виброскорости, равное 5 10 –8 м/с.

Пороговое значение виброскорости – это то значение виброскорости, при котором человек едва начинает ощущать действие вибрации.

Логарифмический уровень виброускорения вычисляют по формуле: , дБ (4)

где W o – пороговое значение виброускорения, W o =3 10 –4 , м/с 2 .

Классификация вибраций

По_способу передачи-на человека вибрации подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.

По направлению действия вибрация бывает - действующей вдоль осей ортогональной системы координат X, У, Z - для общей вибра­ции, где Z - вертикальная ось, а А" и У- горизонтальные оси; дей­ствующей вдоль всей ортогональной системы координат Х р, Y p , Z p - для локальной вибрации, где ось Х р совпадает с осью мест охвата (руко­ятки, рулевого колеса и др.), а ось Z p лежит в плоскости, образованной осью Х„ и направлением подачи или приложения силы.Общая вибрация по источнику ее возникновения подразделяется на транспортную, возникающую в результате движения по местности; транспортно-техническую, которая появляется при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении или при перемещении по специально подготовленной части производст­венного помещения, промышленной площадки; технологическую, кото­рая возникает при работе стационарных машин или. передается на рабо­чие места, не Имеющие источников вибрации.

43.прохождение звуковой волны преграды

Звуковые волны при встрече с преградой стично отражаются и частично преломля-тся. Часть преломленной энергии поглоща­ется в материале преграды. Оставшаяся часть звуковой энергии проникает за преграду (рис. 11.2). Количество отражений и преломле­ний энергии зависит от частоты колебаний, угла падения фронта волны на преграду и фи­зических свойств ограждающих конструкций.

Способность материалов и конструкций по­глощать звуковую энергию характеризуется коэффициентом звукопоглощения а, который равен отношению звуковой энергии, поглощен­ной материалом Е потл , к падающей звуковой энергии 4,а Д:

а=£= »<1. Отражение звука от преграды характеризу­ется коэффициентом отражения Р, равным от­ношению отраженной от поверхности энергии £ отр к падающей звуковой энергии:

Рис. 11.2. схемы отражения, поглощения и прохождения звуковой энергии при встрече с преградой (Е ппд - падающая звуковая энергия: Е отр – отраженная преградой звуковая энергия; Е погл. - прошедшая за преграду звуковая энергия)

Звукоизоляция.

Звукоизоляция – применение звукоизолирующих ограждений на путях распространения воздушного шума. Эффект снижения шума достигается путем отражения звуковых волн от звукоизолирующих ограждений. Звукопоглощение достигается облицовкой ограждающих поверхностей помещения специальными пористыми материалами, уменьшающие отражение звуковых волн от поверхностей, встречаемых ими на путях распространения. Звуковая энергия, попадая в поры звукопоглотительных материалов, переходит в тепловую в результате многократного отражения от стенок пор. Наиболее интенсивно преобразуют энергию звуковых колебаний в тепловую пористые и рыхлые материалы, которые и применяют для
:получения высокогозвукопоглощающего эффекта.

45 Звукопоглощение.

Для звукопоглощения используют способность строительных материалов и конструкций рассеивать энергию звуковых колебаний. При падении звуковых волн на звукопоглощающую поверх­ность, выполненную из пористого материала (например, пенопласта) значительная часть акустической энергии расходуется на приведение в колебательное движение воздуха в порах, что вызывает его разогрев. При этом кинетическая энергия звуковых колебаний преобразуется в.тепловую, которая рассеивается в окружающем пространстве.

Наиболее интенсивно преобразуют энергию звуковых колебаний в тепловую пористые и рыхлые материалы, которые и применяют для получения высокого звукопоглощающего эффекта.

Виброизоляция.

Виброизоляционная защита является одним из эффективных способов защиты рабочих мест, оборудования и строительных конструкций of вибраций, вызываемых работой машин и механизмов. Виброизоляция -это способ вибрационной защиты, заключающийся в уменьшении пере­дачи вибрации от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств (виброизоляторов), помещаемых между ними

Для создания вибробезопасных машин при их конструировании при­меняют методы, снижающие параметры вибраций воздействием на источник возбуждения, а для машин со встроенным рабочим местом до­полнительно методы вибрации, установленные ГОСТ 12.4.046-78 При проектировании технологических процессов и производственных зданий и сооружений должны быть выбраны машины с наименьшими значениями параметров вибрационных характеристик, зафикси­рованы рабочие места (зоны), на которых работающие могут подвергаться воздействию вибраций; разработана схема размещения машин с учетом создания минимальных уровней вибрации на рабочих местах; произведены расчеты (оценки) ожидаемых уровней вибрации на рабочих местах; выбраны строительные решения оснований и перекрытий для установки машин, обеспечивающие гигиенические нормы вибрации на рабочих местах; выбраны и рассчитаны необходимые средства вибро- защиты машин или рабочего места оператора, позволяющие вместе со строительными решениями обеспечить гигиенические нормьь вибраций на рабочих местах.

Пружинные виброизоляторы эффективны на низких частотах, резиновые – на высоких (более 30 Гц).

Классификация вибрации.

Что такое вибрация. Ее источники.

В соответствии с ГОСТ 24346-80 (СТСЭВ 1926-79) Вибрация. Термины и определения. под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при которой происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Принято различать общую и локальную вибрацию. Общая вибрация действует на весь организм человека через опорные поверхности - сиденье, пол; локальная вибрация оказывает действие на отдельные части тела.

Вибрация может измеряться с помощью как абсолютных, так и относительных параметров.

Абсолютными параметрами для измерения вибрации являются вибросмещение, виброскорость и виброускорение.

Основной относительный параметр вибрации - уровень виброскорости, который определяется по формуле

LV = 10 lg V2 / V02 = 20 lg V / V0,

где V - амплитуда виброскорости, м/c ;

V0 = 5*10-8 м/с- пороговое значение виброскорости.

Требования к параметрам вибрации установлены стандартом ГОСТ 12.1.012-90 Вибрационная безопасность. Общие требования, СН2.2.4/2.1.8.566 - 96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми являются кинематические параметры: средние квадратичные значения виброскорости V (и их логарифмические уровни LV) или виброускорения а - для локальных вибраций в октавных полосах частот; для общий вибрации в октавных и 1/3 октавных полосах частот.

В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:

§ локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента ;

§ локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента ;

§ общая вибрация 1 категории - транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр." Пример: тракторы, грузовые автомобили, скутеры, мотоциклы, мопеды;

§ общая вибрация 2 категории - транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п. Пример: краны, напольный производственный транспорт;

§ общая вибрация 3 категории - технологическая вибрация, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Пример: станки, литейные машины.

§ общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников. Пример: вибрация от проходящего трамвая.

§ общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников. Пример: лифты, холодильники.

Классификация вибраций, воздействующих на человека.Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характераконтакта с источниками вибрации) условно подразделяют на:- общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего илистоящего человека;- локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.Примечание. Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья,контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится клокальной вибрации.В производственных условиях нередко имеет место сочетание действий местной иобщей вибрации. По источнику возникновения вибраций различают:- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированногоинструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами иоборудованием;- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированногоинструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей иобрабатываемых деталей;- общую вибрацию 1 категории – транспортную вибрацию, воздействующую начеловека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средствпри движении по местности и дорогам (в том числе при их строительстве).К источникам транспортной вибрации относят:Ø тракторы сельскохозяйственные и промышленные, самоходныесельскохозяйственные машины (в том числе комбайны);Ø автомобили грузовые (в том числе тягачи, катки и т.д.);Ø снегоочистители, самоходный горношахтный рельсовый транспорт;- общую вибрацию 2 категории - транспортно-технологическую вибрацию,воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся поспециально подготовленным поверхностям производственных помещений,промышленных площадок, горных выработок.К источникам транспортно-технологической вибрации относят:Ø экскаваторы, краны промышленные и строительные, машины длязагрузки мартеновских печей в металлургическом производстве;Ø горные комбайны, шахтные погрузочные машины;Ø путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственныйтранспорт;- общую вибрацию 3 категории - технологическую вибрацию, воздействующую начеловека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочиеместа, не имеющие источников вибрации.К источникам технологической вибрации относят:станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование,литейные машины, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы,оборудование для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства,очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки), установки химической инефтехимической промышленности и др.Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и другихпроизводственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро,лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов,конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работниковумственного труда;- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешнихисточников:Ø городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытыелинии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта;Ø промышленных предприятий и передвижных промышленных установок(при эксплуатации гидравлических и механических прессов, бетономешалок,дробилок, строительных машин и др.);- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутреннихисточников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов(лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральныемашины и т.п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильноеоборудование), предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных ит.д. По частотному составу вибрации выделяют:- низкочастотные вибрации (1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц - для локальныхвибраций);- среднечастотные вибрации (8-16 Гц - для общих вибраций, 31,5-63 Гц - длялокальных вибраций);- высокочастотные вибрации (31,5-63 Гц - для общих вибраций, 125-1000 Гц -для локальных вибраций). По временным характеристикам вибрации выделяют:- постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяетсяне более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;- непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметровизменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемыхпараметров непрерывно изменяется во времени;б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается,причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт,составляет более 1 с;в) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационныхвоздействий (например, ударов) каждый длительностью менее 1 с.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с 2 ; период колебаний Т, сек.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний:

М/c 2 , (2.5.27)

где f- число колебаний в 1 c;

A- амплитуда колебаний, м.

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспортировании жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах укладки бетона с применением вибрационных агрегатов.

Вибрацию не синусоидального характера всегда можно представить в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.

Для исследования вибрации весь диапазон частот (так как и для шума) разбивается на основные диапазоны. Среднегеометрические значения частот, на которых исследуют вибрацию, следующие: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Уровни вибраций измеряются не на каждой отдельной частоте, а в некоторых полосах (интервалах) частот октавных и третьоктавных. У октавных отношение верхних границ частот к нижней fв/fн=2, а у третьоктавных. Учитывая, что абсолютные значения параметров характеризующих вибрацию, применяются в широких пределах, на практике пользуются понятием уровней параметров виброскорости (V) и виброускорения (W).

Согласно ГОСТ 12.1.012-90 ”Вибрация, общие требования безопасности” (ССБТ). Логарифмитические уровни виброскорости Lv и виброускорения Lw определяются по формуле:

где V, W-колебательная скорость,м/с и виброускорение, м/с? ;

V 0 , Wо -пороговые значения скорости и ускорения м/с, м/с 2 .

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое значение имеет частота вибраций. Частоты порядка 35-250 Гц наиболее характерные при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к частоте колебания человеческого организма или отдельных органов и равные 6-10 Гц (собственная частота колебаний рук и ног 2-8 Гц, живота 2-3 Гц, груди 1-12 Гц). Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда частота колебаний равна 6-10 Гц. Частота колебания небольших судов совпадает с частотой колебания среды и у людей появляется чувство опасности, страха. Моряки стремятся покинуть корабль. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызывать нарушения деятельности сердечно-сосудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может перейти в «церебральную» форму (поражение центральной нервной системы), практически неизлечимую.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.039-95 по способу передачи на человека, вибрация подразделяется на: общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека; локальную (местную), передающуюся в основном через руки человека(рис.2.5.10.).

Рис. Направление координат осей при общей вибрации (а и б) и локальной(в):

а - положение стоя; б - положение сидя; Z - вертикальная ось, перпендикулярная к поверхности; Х - горизонтальная ось от спины к груди; ось Y - горизонтальная от правого плеча к левому; при действии локальной ибрации,положение руки на сферической и цилиндрической поверхности.

Вибрация действует вдоль осей ортогональной системы координат XYZ (для общей вибрации Z-вертикальная, перпендикулярная опорной поверхности; Х - горизонтальная от спины к груди; У - горизонтальная от правого плеча к левому).

При локальной вибрации ось Хл совпадает с осью охвата, ось Zл лежит в плоскости Xл и направлена на подачу или приложение силы. Общая вибрация по источнику её возникновения подразделяется на: транспортную, возникающую при движении машин; транспортно-технологическую, возникающую при работе машин, выполняющих технологическую операцию; технологическую, которая возникает при работе стационарных машин.

Меры защиты от вибрации.
Вибробезопасные условия труда обеспечиваются:
- применением вибробезопасных машин (механизмов);
- применением средств защиты;
- организационно-технических мероприятий;
- проектировочным решением, обеспечивающими нормы вибраций на рабочих местах.
Вибробезопасность машин (механизмов) достигается:виброизоляцией их по ГОСТ 12.4.046-78 за счет установки на фундаменты, виброизолированные от пола специальные амортизаторы (прокладки из войлока,резины, пружины т.п. (рис.35, 36); балансировкой вращающихся частей; применением виброизолирующих мастик и др.
Организационно-технические меры включают: проведение проверок вибрации не реже 1 раза в год при общей вибрации и двух раз в год при локальной вибрации, а также после ремонта машин; и при начале их эксплуатации; исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны (ограждения, знаки, надписи), введение определенного режима работ, недопущение к работе лиц, моложе 18 лет и не прошедших медосмотр, проведение повторного ежегодного медосмотра.
При проектировании технологического процесса и помещений предусматриваются меры снижающие вибрацию на путях ее распространения согласно ГОСТ 12.4.046-78. По этому стандарту методы виброзащиты по организационному признаку подразделяются на: методы коллективной и индивидуальной защиты - снижение вибрации воздействием на источник ее; снижение силового возбуждения вибрации уравновешиванием, балансировкой, изменением частоты вибрации, снижение вибрации на путях ее распространения; снижение вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом, введение дополнительных устройств в конструкцию машин и строительные конструкции (домгферы, пружины (рис.37), применение демпфирующих покрытий; снижение вибрации исключением контакта оператора - дистанционное управление, автоматический контроль, сигнализация, ограждение.
Средства виброзащиты делятся на:
- средства виброизоляции - демпфирование, упругие прокладки, введение инерционного элемента;
- средства динамического вибропогашения - ударные виброгасители (пружинные, маятниковые); динамические виброгасители (пружинные, маятниковые, эксцентриковые, гидравлические).
Средства индивидуальной защиты подразделяются на средства:
- для рук оператора (рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки)
ГОСТ 12.4.002-74. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общетехнические требования:
- для ног оператора (специальную обувь, подметки, наколенники)
ГОСТ 12.4.024-76. Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования.