5.5. Защита от инфра- и ультразвука

В промышленности строительных материалов ультразвук используют для определения концентрации, вязкости, плотности, наличия примесей, степени полимеризации жидких и газообразных веществ, а также в дефектоскопии металлов.

Высокие уровни ультразвуковых колебаний ведут к изменениям в центральной нервной системе, и через нее отрицательно влияют на многие функции организма человека. Это проявляется в изменении состава крови, нарушении работы сердца, изменении кровяного давления, повышенной утомляемости, головных болях, ухудшении слуха.

Защита от вредного действия ультразвука может быть обеспечена следующими способами:

1) применением звукоизолирующих кожухов, изготавливаемых из листовой стали и обклеиваемых листовой резиной, а также многослойных

кожухов из стали, пластмассы, резины. Эффективность защиты кожухами достигает 60…80 дБ;

2) устройством экранов, кабин, располагаемых между ультразвуковой установкой и рабочим;

3) применением дистанционного управления и систем автоблокировок, отключающих генераторы ультразвука при нарушении звукоизоляции; применением рабочими резиновых перчаток.

Инфразвуковые колебания с частотой ниже 16 Гц возникают при работе низкочастотных механизмов: бетоносмесителей, краскотерок, ударных виброплощадок, вентиляторов, поршневых компрессоров. Колебания высокой интенсивности ведут к функциональным расстройствам в организме человека, которые проявляются в виде снижения внимания, некоторого нарушения координации движения, повышенной утомляемости, чувства тошноты.

Снижение уровня инфразвуковых колебаний можно достигнуть: путем увеличения частоты вращения низкочастотных механизмов; повышением жесткости конструкций большой длины; изъятием элементов, генерирующих инфразвук (резиновые защитные фартуки виброплощадок).

6. Характеристика производственной вибрации

Вибрацией называются механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом изменении ими формы, которую они имели в статическом состоянии. Длительное действие вибрации на человека может вызвать вибрационную болезнь, различные нервные заболевания, снижение производительности труда.

Установлено, вибрации в диапазоне частот 75-120 Гц и амплитудой менее 0,01 нм не ощущается, в диапазоне частот 50-65 Гц и амплитудой выше 0,03 нм являются сильными раздражителями.

Наиболее сильное физиологическое воздействие оказывают вибрации с частотой 5-6 Гц, т.к. эти частоты близки к частоте собственных колебаний человека и поэтому может наступить разрушительный резонанс. Вибрации с частотой более 1000 Гц воспринимаются как давление определенной силы.

6.1. Физические величины, характеризующие вибрацию

Простейшей вибрацией является гармоническое синусоидальное колебание.

x = x₀ sin(ωt+φ), (1)

где x – виброперемещение, м; x₀ – амплитуда виброперемещения, м; t – время, с; ω – угловая частота колебания; φ – начальная фаза колебания.

Здесь ω = 2π·f = , где f – частота колебания, Гц; Т – период колебания, с.

Характеристиками вибрации являются три величины:

- виброперемещение х, м (см. формулу (1));

- виброскорость V, м/с;

- виброускорение а, м/с² .

Виброскорость и виброускорение показывают, с какой скоростью и ускорением соответственно перемещаются частицы вибрирующей конструкции.

Виброскорость и виброускорение гармонического колебания определяются как первая и вторая производные от виброперемещения соответственно:

V = x' = x₀ ωcos(ωt+φ). (2)

А = V' = x'' = - x₀ ω ² sin(ωt+φ). (3)

При исследованиях вибраций зданий и сооружений, а также машин и механизмов чаще всего имеют место непериодические, т.е. негармонические колебания. В этом случае вибрация является случайной функцией времени и не может быть описана с помощью формул (1) - (3). Поэтому для того, чтобы охарактеризовать вибрацию на практике, используются среднеквадратические значения виброускорения, м/с² .

Виброскорость и виброускорения реальных конструкций изменяются в очень широких пределах. Для измерения этих величин и изображения их на графиках используются логарифмические единицы:

- логарифмический уровень виброскорости L_v , дБ:

L_v = 20 lg , дБ, (4)

где V – среднеквадратическое значение виброскорости, м/с; V₀ = 5·10^-8 , м/с, - опорное значение виброскорости; логарифмический уровень виброускорения L_а , дБ:

L_а = 20 lg , дБ, (5)

где а - среднеквадратическое значение виброускорения, м/с² ; а₀ =1·10^-6 ,м/с² , - опорное значение виброускорения.