8.1.2. Вібрациія

Вібрацією називаються вимушені механічні коливання споруд машин, механізмів і їх елементів. Розрізняють корисну вібрацію, використовувану в різних технологічних процесах, і шкідливу, таку, що передається людині або різним об'єктам, на які вібрація негативно впливає. Джерелом вібрації є зазвичай неврівноважені маси, що обертаються. Дисбаланс може бути викликаний неоднорідністю матеріалу тіла, що обертається, неспівпаданням його центру мас з віссю обертання, нерівномірною деформацією деталей при нерухомих посадках і ін. Причиною вібрації можуть бути також рухомі зворотно-поступальні кривошипно-шатунові і кулісні механізми, вібромеханізми і тому подібне Інколи вібрації створюються ударами деталей одна об одну - зчіпними муфтами, зубчастими колесами.

Найпростішою вібрацією є гармонічне коливання по синусоїдальному закону. Основними параметрами такої вібрації є частота f, період Т, і три амплітуди: зсуву x_m – найбільше відхилення точки, що коливається, від положення рівноваги; коливальній швидкості v_m - максимальне із значень швидкості точки, що коливається; коливального прискорення a_m – максимальне із значень прискорення точки, що коливається. Величини v_m и a_m є відповідно першою і другою похідними від x_m.

На практиці зазвичай доводиться мати справу з складною вібрацією, що є сумою декількох гармонійних коливань різної амплітуди, частоти і фаз. При цьому величини зсуву, швидкості і прискорення постійно міняються в деякому обмеженому інтервалі. Тому вібрацію можна охарактеризувати усередненою величиною одного з параметрів за певний проміжок часу. Зазвичай використовують середньоквадратичне значення параметра.

Для зручності аналізу вібрації змальовують у вигляді спектрів, на яких представляються залежності амплітуди зсуву, швидкості і прискорення від частоти. Весь діапазон частот вібрації розбитий на октавні смуги з наступними стандартними середньогеометричними частотами: 1; 2; 4; 8; 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 Гц.

Абсолютні значення параметрів вібрації (коливального зсуву, швидкості і прискорення) змінюються в дуже широкий межах (до мільйона разів). Тому на практиці оперують рівнями цих параметрів, аналогічними рівням звукового тиску і інтенсивності звуку і вимірюваними також в дб.

Основними характеристиками вібрації є спектри рівнів коливальної швидкості. Рівень коливальної швидкості L_v (дб), званий також рівнем віброшвидкості або рівнем вібрації, визначається по співвідношенню

(8.10)

де v_Д – діюче (середньоквадратичне) значення віброшвидкості, м/с.; v₀ = 510^-8 м/с. – діюче порогове значення віброшвидкості.

Вібрація підкоряється тим же фізичним законам, що і звукові коливання, тому між рівнями віброшвидкості вібруючої поверхні і звукового тиску що виникає при цьому в повітрі шуму є певна кореляційна залежність. Зменшуючи тим або іншим способом інтенсивність вібрації джерела, можна понизити і рівень створюваного шуму.

8.2. Допустимі шуми і вібрації

Нормованими параметрами шуму є рівні (у дб) середньоквадратичного звукового тиску, вимірюваного за шкалою С шумоміра в октавних смугах частот із стандартними середньогеометричними частотами. В сукупності ці рівні утворюють спектр шуму.

Для орієнтовної оцінки постійного або переривистого шуму можна користуватися рівнем звуку, зміряним за шкалою шумоміра в дба.

Непостійні шуми, що коливаються в часі, прийнято оцінювати еквівалентними рівнями шуму. Еквівалентним (по енергії) рівнем звуку в дба для даного непостійного шуму є рівень звуку постійного широкосмугового неімпульсного шуму, що надає на людину таку ж дію, як і даний непостійний шум. У таблиці. 8.2. приведені нормативні рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку і еквівалентні рівні звуку на постійних робочих місцях, в робочих зонах і на території промислових підприємств, приміщень житлових і суспільних будівель, територій мікрорайонів і житлових кварталів.

Сукупність восьми нормативних рівнів звукового тиску називається граничним спектром (ГС). Кожен з граничних спектрів має свій індекс, визначуваний нормативним рівнем звукового тиску в октавній смузі з середньогеометричною смугою 1000 Гц. У всіх граничних спектрах з підвищенням частоти (неприємніший шум) нормативні рівні звукового тиску знижуються. Значення нормативних рівнів звуку в дба чисельно відповідають індексам граничних спектрів, збільшеним на 5 дба (наприклад, спектру ГС-45 відповідає 50 дба).

Залежно від характеру шуму, місця розташування об'єкту і часу доби нормативні значення октавних рівнів звукового тиску і рівнів звуку повинні коректуватися відповідно до даних таблиці 8.3. Допустимий рівень звукового тиску в октавній смузі частот (рівень звуку) дорівнює нормативному, визначеному по таблиці 8.2., складеному з сумою поправок, що вносяться, по таблиці 8.3.

Допустимі промислові вібрації обмежуються санітарними нормами, що регламентують граничні значення параметрів вібрації, - середньоквадратичні значення коливальної швидкості і її рівні в дб. Санітарні норми обмежують загальну вібрацію робочих місць: сидінь, підлоги, робочих майданчиків в октавних діапазонах з середньогеоиетричними значеннями частот 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц. Санітарні норми встановлюють гранично допустимі параметри локальної вібрації поверхонь контакту (вібруючих часток інструменту, органів ручного управління) в октавних смугах частот з середньогеометричними значеннями 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 Гц.

Допустимі значення параметрів загальної і локальної вібрації приведені в таблиці 8.4. Допустимі значення загальної вібрації відносяться до безперервної дії вібрації на постійних робочих місцях протягом робочого дня (8 годин). При дії загальної вібрації менше 4 годин допустимі рівні збільшуються на 3 дб, при дії менше 2 години - на 6 дб, менше 1 години - на 9 дб.

При нормованих рівнях локальної вібрації допускається працювати не більше 320 хв. Із зменшенням сумарної тривалості дії локальної вібрації її допустимі рівні можуть бути підвищені.