Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Охрана труда. Оценка виброакустических факторов. Учебное пособие
.pdf
По характеру спектра различают вибрации:
- узкополосные, у которых контролируемые параметры в
одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15 дБ
превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах;
- широкополосные – с непрерывным спектром шириной
более одной октавы.
По временным характеристикам виброакустические
процессы подразделяются:
а) на постоянные, для которых величина нормируемых
параметров изменяется не более, чем в два раза (на 6 дБ) за
время наблюдения;
б) непостоянные, для которых величина нормируемых
параметров изменяется более, чем в два раза (на 6 дБ) за время
наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной
времени 1 с в том числе:
- колеблющиеся во времени, для которых величина
нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;
- прерывистые, когда контакт человека с процессом
прерывается, причем длительность интервалов, в течение
которых имеет место контакт, составляет более 1 с;
- импульсные, из одного или нескольких импульсов
воздействий (например, удар, выстрел), каждый длительностью
менее 1 с.
По частотному составу в октавных полосах частот
вибрации подразделяются на:
- низкочастотные – с преобладанием максимальных уровней
на частотах 1 – 4 Гц для общих вибраций; 8 – 16 Гц для
локальных вибраций);
- среднечастотные – 8 – 16 Гц для общих вибраций; 31,5 –
63 Гц для локальных вибраций;
- высокочастотные – 31,5 – 63 Гц для общих вибраций и 125
– 1000 Гц – для локальных вибраций.
Гигиеническая оценка вибрации. СанПиН 1.2.3685-21
11
«Гигиенические нормативы и требования к обеспечению
0
20lg
u
u
Lu
2
0
1
()
T
u U T dt
T
2
1
n
ii
i
u u k
0,1
1
10lg 10
ki
ui
n
LL
u
i
L
безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды
обитания» проводится определенным методом, таким,
например, как:
а) частотный (спектральный) анализ нормируемого
параметра;
б) интегральная оценка по частоте нормируемого
параметра;
в) интегральная оценка с учетом времени вибрационного
воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню
нормируемого параметра.
Спектральная оценка заключается в том, что уровень Lu или
среднеквадратическое значение кинематического параметра
(виброскорость или виброускорение) представляется в виде
октавного или 1/3 октавного спектра:
где и и U – среднеквадратическое и амплитудное значение
измеряемого параметра в момент времени t;
и0 – пороговое значение: u0 = 5⸱10
виброскорости и 1⸱10
При интегральной оценке нормируется корректируемое
абсолютное значение параметра (0) или его логарифмический
уровень (
корректирующих фильтров или рассчитываться с применением
выражений:
;
-8
-6
м/с2 при измерении виброускорения.
), которые могут измеряться с помощью
м/с при измерении
;
12
,
,
где п – число частотных полос октавного или 1/3 октавного
фильтра в нормируемом диапазоне частот;
и
– среднеквадратическое значение и логарифмический
уровень параметра в i-й полосе частот;
и – соответствующие весовые коэффициенты.
Значения весовых коэффициентов приводятся в
нормативных документах. Они учитывают различную
чувствительность человека к частоте и направлению действия
вибрации (рис. 3). При действии локальной вибрации реакция
организма не зависит от направления действия, и
корректирующая характеристика представлена одной кривой.
При общей вибрации различают два направления действия:
горизонтальное и вертикальное.
При воздействии на работающих в течение рабочего дня
(смены) как постоянной с перерывами, так и непостоянной
вибрации (общей или локальной) для оценки условий труда
измеряют или рассчитывают с учетом продолжительности их
действия:
- эквивалентный (по энергии) корректированный уровень
изменяющейся во времени вибрации. Это корректированный
уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое
же среднеквадратическое корректированное значение
виброускорения или виброскорости, что и данная непостоянная
вибрация в течение интервала времени измерения;
- корректированный уровень вибрации – одночисловая
характеристика вибрации, определяемая как результат
энергетического суммирования уровней вибрации в полосах
частот с учетом поправок на частотную чувствительность тела
человека.
13
Рис. 3 – Положительное направление осей
14
Измерение вибрации. Основным прибором для измерений
служит виброметр, а первичным преобразователем –
акселерометр (рис. 4).
При вибрационном возмущении на пьезоэлемент
акселерометра действует масса силой, пропорциональной
ускорению в соответствии с законом Ньютона. В результате на
разъем подается сигнал, пропорциональный ускорению.
Общая масса современных акселерометров колеблется в
пределах 0,5–100 г, в зависимости от чувствительности при
частотном диапазоне от 0,5 Гц до 30 кГц и более. Акселерометр
такой конструкции надежен в работе, имеет широкий
динамический диапазон и мало зависит от внешних условий.
Так как вибрация нормируется в трех плоскостях для
оптимизации процесса измерений, целесообразно применять
соответствующие трехканальные системы. Современные
виброметры, оснащенные трехкомпонентным акселерометром
(рис. 5), проводят последовательный опрос каналов в реальном
масштабе времени с выдачей результатов на одну
измерительную цепочку.
Рис. 4 – Устройство пьезоакселерометра: 1 основание; 2 –
пьезоэлемент; 3 – масса; 4 корпус; 5 – упругий элемент; 6
разъем.
15
Рис. 5 – Трехкомпонентный акселерометр
Нормирование вибрации. Вибрация нормируется в
абсолютных единицах (виброскорость и виброускорение) и
относительных, дБ. Возможно получение спектральной
характеристики и интегральной оценки воздействующего
кинематического параметра.
При измерении и оценке параметров вибрации применяются
следующие нормативные документы:
- ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. Вибрационная безопасность.
Общие требования.
- СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и
требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности
для человека факторов среды обитания».
- МУ № 3911-85. Методические указания по проведению
измерений и гигиенической оценке производственных
вибраций.
Определены допустимые значения уровней виброускорения
для 8-часового рабочего дня (смены) в зависимости от
категории и направления действия общей вибрации (рис. 6).
16
2
экв
1
1
n
ii
i
U U t
T
экв
0,1
1
1
10lg 10
i
n
L
ui
i
Lt
T
1
n
i
i
Tt
Рис. 6 – Нормированные уровни виброускорения для вибраций
различных категорий
При специальной оценке условий труда вибрация
оценивается с учетом времени воздействия в виде интегральной
оценки по эквивалентно-корректируемому значению
виброскорости или виброускорения (или их логарифмических
уровней в дБ) в соответствии с выражениями:
;
,
где Ui – корректированное по частоте значение измеряемого
параметра виброскорости (м/с) или виброускорения (м/с2) в i-м
измерении;
17
;
ti – время реализации i-го измерения;
Фактор
Класс условий труда
Допустимый
2
Вредный 3
Опасный
4
3.1
3.2
3.3
3.4
Превышение ПДУ до, дБ (дБА)
Вибрация локальная.
Эквивалентный
корректированный
уровень виброскорости,
дБ
≤ ПДУ
3,0
6,0
9,0
12,0
> 12,0
Вибрация общая.
Эквивалентный
корректированный
уровень виброскорости,
≤ ПДУ
6,0
12,0
18,0
24,0
> 24,0
2
2
μω
ω
m
F
V
C
m
L
– эквивалентный уровень параметра, дБ;
uэкв
п – общее число интервалов измерения вибрации.
В зависимости от превышения допустимых значений для
вибрации определены классы условий труда (табл. 1).
Таблица 1 – Классы условий труда в зависимости от
вибрации рабочих мест
Способы защиты от вибраций в механических системах
Для определения путей снижения вибраций в механической
системе можно использовать связь между амплитудой
возмущающей силы Fm и амплитудой виброскорости колебания
системы V в виде
,
18
0
12πC
fm
где μ – коэффициент сопротивления (потерь);
m – масса системы;
ω = 2πf – круговая частота вибраций;
f – частота вибраций;
с – коэффициент жесткости системы.
Анализ этого соотношения позволяет определить
следующие способы снижения виброскорости.
Снижение виброактивности источника вибрации
(уменьшение силы Fm). Поскольку причиной вибрации являются
возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные
силовые воздействия, то общим подходом к снижению
виброактивности является уменьшение энергии возмущающих
сил за счет уменьшения частоты вращения и уменьшения
вращающихся масс, а также перераспределение этой энергии во
времени. Способы снижения виброактивности:
- балансировка вращающихся частей машин;
- уменьшение зазоров в соединениях;
- повышение точности изготовления деталей;
- замена металлических деталей механизмов на
пластмассовые с высокими демпфирующими свойствами.
Отстройка системы от резонансных частот. Собственная
частота f0 механической системы определяется по формуле
,
поэтому для ее изменения следует изменять массу системы
(обычно за счет увеличения массы) или ее жесткость за счет
введения ребер жесткости и т.п.
Вибропоглощение (вибродемпфирование) – применение
специальных материалов или покрытий, рассеивающих энергию
механических колебаний в результате необратимого
19
преобразования ее в тепловую при деформациях, возникающих
2
0
1
1
T
f
f
в материале, из которого изготовлена конструкция, и в местах
соединения ее элементов. Методы демпфирования конструкций:
- изготовление элементов конструкций из материалов,
обладающих большим коэффициентом потерь (чугун, сплавы
меди и др.)
- нанесение на элементы конструкций вибродемпфирующих
покрытий (ВДП) (жесткие, армированные, мягкие);
- использование вибродемпфирующих засыпок из сухого
песка, чугунной дроби, жидкостных прослоек.
Виброизоляция – метод заключается в ослаблении связи
между источником вибрации и объектом защиты путем
размещения между ними виброизолирующего устройства
(виброизолятора);
Динамическое вибропоглощение – присоединение к
защищаемому объекту дополнительной механической системы,
изменяющей характер его колебаний. Применяется в случаях,
когда собственная частота колебаний объекта близка к частоте
возмущающей силы (условие резонанса) и по каким-либо
причинам нет возможности их развести.
Основное назначение демпфирующего устройства
(демпфера) – снижать амплитуду колебаний в резонансе. При
этом частота собственных колебаний объекта защиты падает
незначительно и может быть оставлена без внимания. Положив
D = 0, выражение для коэффициента передачи получим в виде
,
графическая зависимость которого выражается следующим
образом (рис. 7).
Если техническими средствами не удается снизить уровень
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]