Вибрация и шум

План:

1. Причины возникновения высоких уровней шума и вибрации оборудования.

2. Основные методы борьбы с шумом и вибрацией.

3. Снижение шума и вибрации в подшипниковых узлах.

4. Снижение шума и вибрации в зубчатых передачах и редукторах.

5. Снижение шума и вибрации вызванных неуравновешенностью вращающихся деталей.

6. Снижение шума газодинамических процессов.

7. Снижение вибрации путем вибропоглощения и виброизоляции.

Так что же такое вибрация и шум? И почему с ними надо бороться?

Вибрацией в технике часто называют колебания с малой амплитудой и малым периодом. А если в воздухе происходят колебательные движения, то появляются звуковые волны, которые мы можем услышать, если конечно человеческое ухо воспринимает частоту этих волн. Поэтому в дальнейшем мы не будем разделять эти два понятия.

Классификация с точки зрения санитарных норм

Способ передачи

По способам передачи различают:

• общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

• локальную вибрацию, передающуюся через руки или ноги человека, а также через предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями.

Источник возникновения

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;

• 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, вентиляторы и т.д.

Возникновение вибрации

Вибрация возникает в самых разнообразных технических устройствах вследствии несовершенства их конструкции, неправильной эксплуатации, внешних условий (например рельеф дорожного полотна для автомобилей), а так же специально генерируемая вибрация. Основные встречающиеся источники, и условия возникновения вибраций.

Причиной усиления вибрации может быть резонанс.

Математически вибрацию описать достаточно сложно.

Одним из инструментов для создания математической модели может быть Теория катастроф.

Существуют компьютерные программы для расчёта вибраций, вибрационных и шумовых полей.

Вибрации в технике, конструкциях и природе

• Работающие электродвигатели, особенно плохо балансированные.

• Работающее дерево-, и металлообрабатывающее оборудование.

• Газотурбинные двигатели самолетов и др. транспортных средств.

• Судовые дизельные двигатели и трансмиссия.

• Двигатели внутреннего сгорания и трансмиссия автомобилей.

• Бетоноуплотнительные машины.

• «Разгрузочные вибраторы» железнодорожных вагонов.

• Вибрация трансформаторов и соленоидов.

• Дрожание нагревательных обмоток муфельных печей.

• Дрожание водопровода и систем отопления при наличии «воздушных пробок».

• Вибрации напряженных металлоконструкций.

• Вибрации железобетонных конструкций вследствие неравномерного теплового нагрева.

• Низкочастотные вибрации музыкальных установок.

• Инфразвуковые боевые генераторы.

• Вибрации ракетных двигателей при работе.

• Природные вибрации — землетрясения, атмосферные разряды.

• Плохое состояние дорожного покрытия (для автомобилей), рельсы (для поездов).

• Вибрации газопроводов, углепроводов и нефтепроводов при перекачке сырья.

• Вибрации башен, дымовых труб, антенн, при знакопременных ветровых нагрузках.

• Вибрации ручного электроинструмента: дрели, отбойные молотки и др.

Допустимый уровень вибрации

Нормирование технологической вибрации как общей, так и локальной производится в зависимости от ее направления в каждой октавной полосе(1,6-1000 Гц) со среднеквадратическими виброскоростями (1,4-0,28)10^-2м/сек, и логарифмическими уравнениями виброскорости (115-109 Дб), а так же виброускорением (85-0,1 м/сек²). Нормирование общей технологической вибрации производится также в 1/3 октавных полосах частот (1,6-80 Гц).

Измерение вибрации

Для измерения вибрации, и дополнительной оценки уровня шума, применяются специализированные виброметры, и универсальные шумовиброметры:

• ВР—1: Отечественный/измерение вибрации.

• ВИП—2:Отечественный/измерение шума и вибрации.

• ИШВ—1:Отечественный/измерение шума, вибрации(в комплект входят октавные фильтры).

• РГТ: Германия/измерение шума и вибрации.

• Брюль и Къер: Дания/измерение шума и вибрации.

Воздейстие на организм

Действие вибраций на человека различно. Оно зависит от того, вовлечён ли в неё весь организм или часть, от частоты, силы и продолжительности и пр.

Воздействие вибрации может ограничиться ощущением сотрясения (паллестезия) или привести к изменениям в нервной, сердечно-сосудистой, опорно-двигательной системах.

Борьба с шумом и вибрацией

Основными методами борьбы с разного рода шумами и вибрацией являются:

• Уменьшение шума и вибрации в источнике их возникновения: совершенствование конструкции (расчёт фундамента, системы амортизаторов).

• Звукопоглощение и виброизоляция.

• Установка глушителей шума и вибрации, экранов.

• Рациональное размещение работающего оборудования и цехов.

• Применение средств индивидуальной защиты (беруши, наушники).

• Вынесение шумящих агрегатов и устройств от мест работы и проживания людей, зонирование.

Классификация шумов

По спектру

Шумы по статистическим характеристикам подразделяются на стационарные и нестационарные.

По среде распространения

Подводные шумы

В последнее время появились данные, что мощные двигатели кораблей и подводных лодок, и особенно гидролокаторы и сонары сильно мешают подводным обитателям, пользующимся гидролокационным способом общения и поиска добычи.

Особенно страдают некоторые виды китов и дельфинов.

Некоторые необъяснимые ранее случаи массовой гибели китов, их "выбрасывания на берег" теперь нашли объяснение. В ряде случаев явление может быть связано с военными учениями, в ходе которых млекопитающие глохнут, и теряют способность ориентироваться.

Отдельные категории шумов

Белый шум – стационарный шум, спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот. Примерами белого являются шум водопада или шум Шотки на клеммах большого сопротивления. Название получил от белого света, содержащего электромагнитные волны частот всего видимого диапазона электромагнитного излучения.

В природе и технике «чисто» белый шум (то есть белый шум, имеющий одинаковую спектральную мощность на всех частотах) не встречается (ввиду того, что такой сигнал имел бы бесконечную мощность), однако под категорию белых шумов попадают любые шумы, спектральная плотность которых одинакова (или слабо отличается) в рассматриваемом диапазоне частот.

Белый шум находит множество применений в физике и технике. Одно из них – в архитектурной акустике. Для того, чтобы скрыть нежелательные шумы во внутренних пространствах зданий, генерируется постоянный белый шум низкой амплитуды.

"Розовый шум" (в строительной акустике) – шум, у которого уровень звукового давления изменяется в октавной полосе частот. Обозначение: С;

"Шум дорожного движения" (в строительной акустике) – обычный шум оживленной магистрали, обозначение: Ctr

Измерение шумов

Для количественной оценки шума используют усредненные параметры, определяемыми на основании статистических законов. Для измерения характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др.

Уровень шума чаще всего измеряют в децибелах.

Источники шума

Источниками акустического шума могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума — различные двигатели и механизмы. Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций.

Неакустические шумы

Радиоэлектронные шумы — случайные колебания токов и напряжений в радиоэлектронных устройствах, возникают в результате неравномерной эмиссии электронов в электровакуумных приборах (дробовой шум, фликкер-шум), неравномерности процессов генерации и рекомбинации носителей заряда (электронов проводимости и дырок) в полупроводниковых приборах, теплового движения носителей тока в проводниках (тепловой шум), теплового излучения Земли и земной атмосферы, а также планет, Солнца, звёзд, межзвёздной среды и т.д. (шумы космоса).