4. Частотные спектры шума и вибрации.

Важнейшей характеристикой колебательного процесса (шума и вибрации) является его частотный спектр.

Спектр - совокупность различных значений, которые могут принимать физическая ве­личина. Для колебательных процессов - это совокупность простых гармоничных колебаний, на которые может быть разложен сложный колебательный процесс.

Разложение сложного колебательного процесса на простейшие составляющие называ­ется частотным анализом процесса, а величину указывающую на характер распределения параметров по частотному диапазону - его частотным спектром.

Периодические колебания (с периодом Т) сложной формы могут быть представлены путем разложения (в тригонометрический ряд Фурье) в виде суммы гармоник (синусоид) с часто­тами, кратными основной частоте fo = 1/Т. Такие гармоники образуют дискретный или линейчатый спектр.

Линейчатый - совокупность монохроматических волн с определенным набором волн, частоты которых образуют непрерывную последовательность.

Непериодические колебания сложной формы можно представить (с помощью интеграла Фурье) в виде суммы бесконечного числа гармоник, образующих сплошной спектр.

Как правило, колебательные процессы машин имеют смешанный спектр, состоящий из непрерывной части, внутри которой располагаются четко выраженные дискретные гармони­ки.

Спектральный анализ. Частотные спектры шума и вибрации анализируют в октавных полосах частот, полуоктавных и третьоктавных.

Октавной называется полоса частот, в которой отношение верхней fв к нижней fн граничных частот равно 2, т.е. fв/ fн = 2. Для полуоктавной полосы это отношение равно = 1,414; для третьоктавных - = 1,260.

Результаты измерений относят к среднегеометрическим частотам полос, которые определяются по формуле:

f = (15)

Среднегеометрические частоты нормированы, а анализаторы спектра шума имеют фильтры с определенными по ГОСТ 12090-66 среднегеометрическими частотами: 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 350, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц

Нормирование шума и вибрации. Установлено, что длительное воздействие шума или вибрации сказывается на здоровье человека.

Первоначально считали, что шум вызывает только ухудшение слуха, но затем было доказано, что под его воздействием изменяется внутричерепное и кровяное давление, нарушается острота зрения, ослабляется внимание, увеличивается расход энергии при одинаковой физической нагрузке, замедляется скорость реакции т.к. шум угнетает деятельность нервной системы.

Вибрация так же вызывает неблагоприятные изменения в организме. Если действию вибрации подвергаются только руки (при работе с пневмоинструментом: отбойные, кле­пальные, рубильные молотки, пневмосверла и т.п.), то возникает локальное заболевание, так называемая виброболезнь рук. Под действием вибрации наблюдаются спазмы кровеносных сосудов, руки теряют чувствительность к холоду, пальцы грубеют, наблюдается окостенение сухожилий мышц и ряд других физиологических изменений, ведущих к инвалидности (силь­ные боли в руках).

Под воздействием общей вибрации, когда воздействию подвергается все рабочее место и весь организм человека (например, при уплотнении бетона вибраторами, при работе на тракторе, бульдозере и т.п.) возникают различные расстройства нервной и сердечно - сосу­дистой систем, головные боли, зрительные расстройства, нарушение работы мышечного ап­парата, желудочно-кишечного тракта и т.д.

Так как местная и общая вибрации действуют на организм по разному, для них устанавливают и различные нормы предельно допустимых значений вибраций. Предельно допустимые уровни местной вибрации установлены в ГОСТ 17770-72, а общей вибрации - в СН-245-71.

Нормируемыми параметрами вибрации являются: амплитуда перемещений (мм) и ко­лебательная скорость (м/с или мм/с).

Вертикальные перемещения А = 0, 25 мм и f== 10 Гц причиняют неприятные ощущения. Горизонтальные с А = 0, 07 мм и f= 5 Гц переносятся тяжело. При колебаниях с частотой до 20 Гц и больших амплитудах (морская качка и т.п.) реагируют центры равновесия человече­ского тела. Эти колебания вызывают "морскую болезнь", но не виброболезнь. Виброболезнь возникает в диапазоне частот 35 - 250 Гц. Собственные частоты колебаний человеческого тела лежат в области 4-6, 10-12 и 20 - 25 Гц.

Предельно допустимые уровни вибраций.

Местная вибрация		Общая вибрация
Частота, Гц	Предельно допуст. амплитуда, мм	Частота Гц	Амплитуда, мм
20	1, 5	доЗ	0, 6 - 0, 4
30	1, 0	3-5	0, 4-0, 15
35	0, 4	5-8	0, 15-0, 05
50	0, 15	8-15	0, 05-0, 03
60	0, 04	15-30	0, 03-0, 009
80	0, 02	30-50	0, 009-0, 007
100 и более	0, 005	55-75	0, 007-0, 005
		75-100	0, 005-0.003