9. Характеристики вибрации, определяющие ее действие

НА ЧЕЛОВЕКА, И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ВИБРОИЗОЛЯЦИИ

Вибрацией принято называть механические колебания с малыми перемещениями при частотах более 0,8 Гц. Составляющую перемещения, описывающего вибрацию, называют виброперемещением. Первую производную виброперемещения по времени называют виброскоростью, а вторую производную – виброускорением. При анализе действия вибрации на человека виброперемещения и их производные относятся к тем элементам машин и сооружений, с которыми соприкасается тело человека (сиденья, платформы, перекрытия зданий, рукоятки механизированного инструмента и т.п.) (рис. 9.1). Действие вибрации на организм человека определяется четырьмя основными характеристиками: интенсивностью, спектральным составом, направлением действия и длительностью воздействия.

9.1. Показатели интенсивности вибрации

Различают размерные и безразмерные показатели интенсивности вибрации. К размерным показателям относятся амплитудные или среднеквадратические значения виброперемещения, виброскорости и виброускорения, измеренные на рабочем месте.

Среднеквадратическое значение виброперемещения у при гармонических колебаниях определяется по закону у = А_уsinωt:

. (9.1)

Соответственно среднеквадратические значения виброскорости σ_v и виброускорения σ_а:

, (9.2)

, (9.3)

где A_v и A_а – амплитуды виброскорости и виброускорения.

К безразмерным показателям интенсивности колебаний относятся логарифмические уровни. В общем случае логарифмическим уровнем называется характеристика, сравнивающая две одноименные физические величины, пропорциональная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значения величины. Для энергетических величин (энергии, мощности и т.п.) логарифмический уровень, измеряемый в белах (Б)¹, , или в децибелах (дБ) - L_ω = , где ω – оцениваемое значение величины, ω₀ – исходное значение величины.

Для перемещения скорости, ускорения, силы и т.п. логарифмический уровень, измеряемый в децибелах, . Исходные значения при определении логарифмического уровня колебаний для перемещения у₀ = 8·10^-12 м, для скорости v₀ = 5·10^-8 м/с, для ускорения а₀=3·10^-4 м/с^2.

При гармонических колебаниях с частотой f в герцах имеем: . Соответствующие логарифмические уровни колебаний, определяемые по амплитудным значениям:

, , . (9.4)

При нормировании вибрации часто указывают только логарифмические уровни виброскорости. Тогда логарифмические уровни виброперемещения и виброускорения в предположении, что колебания – гармонические, можно найти по соотношениям, следующим из (9.4):

При у₀ = 8·10^-12 м, υ₀ = 5·10^-8 м/с, а₀ = 3·10^-4 м/с² имеем L_y = L_υ + 60 – 20 lg f, L_a = L_υ – 60 – 20 lg f.

9.2. Показатели спектрального состава вибрации

При нормировании вибрации ее спектральный состав, т.е. совокупность частот гармонических составляющих, оценивается по отдельным полосам частот. Полосой частот называется совокупность частот в рассматриваемых пределах, определяемых граничными частотами ( верхней и нижней). Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 10, называется декадной полосой (декадой). Если это соотношение равно 2, то полоса частот называется октавной (октавой). Употребляется также третьоктавная полоса (треть октавы), у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно . Для каждой полосы указывается среднегеометрическая частота, равная квадратичному корню из произведения граничных частот. В табл. 9.1 приведены среднегеометрические частоты и соответствующие им граничные частоты в октавных и третьоктавных полосах.

Таблица 9.1

Граничные значения октавных и треть-октавных частотных полос

Среднегеометрические частоты, Гц	Граничные значения частотных полос, Гц		Среднегеометрические частоты, Гц	Граничные значения частотных полос, Гц
	1/3 октавы	октавы		1/3 октавы	октавы
0,8	0,7-0,89	0,7-1,4	12,5	11,2-14,1	11-22
1,0	0,89-1,12		16	14,1-17,8
1,25	1,12-1,4		20	17,8-22,4
1,6	1,4-1,78	1,4-2,8	25	22,4-28,2	22-44
2,0	1,78-2,24		31,5	28,2-35,5
2,5	2,24-2,8		40	35,5-44,7
3,15	2,8-3,5	2,8-5,6	50	44,7-56,2	44-88
4,0	3,5-4,4		63	56,2-70,8
5,0	4,4-5,6		80	70,8-89,1

Окончание табл. 9.1

Среднегеометрические частоты, Гц	Граничные значения частотных полос, Гц		Среднегеометрические частоты, Гц	Граничные значения частотных полос, Гц
	1/3 октавы	октавы		1/3 октавы	октавы
6,3	5,6-7,1	5,6-11,2	100	89,1-112,2	88-177
8,0	7,1-8,9		125	112,2-141,3
10	8,9-11,2		160	141,3-177,8