10

Цели работы:

1. Ознакомление с общими сведениями о вибрации и вредным воз-

действием ее на организм человека.

2. Изучение нормируемых параметров вибрации.

3. Изучение способов измерения некоторых параметров вибрации и

сопоставление их с сани­тарными нормами.

2. Ознакомление с методами и средствами защиты от вибрации.

3. Изучение способа оценки качества применяемой виброизоля­ции.

1. Теоретическая часть

1.1. Общие сведения

Определившиеся тенденции и прогнозы развития техники свидетельствуют о том, что качественные изменения механизмов и машин достигаются главным образом за счет увеличения скоростных и силовых параметров при одновременном снижении их материалоемкости. Это неизбежно обуславливает возрастание динамических нагру­зок, механических воздействий и, следовательно, вибрационной активности выпус­каемых машин и производственного оборудования. Распространению вибрации на со­временных предприятиях способствует также широкое использование механизмов и машин ударного, возвратно-поступательного, вибрационного принципов действия, транспортирующих агрегатов, ручных и передвижных машин различных типов и на­значения.

Производственная вибрация выступает как вредное явление прежде всего к са­мим машинам, так как интенсифицирует износ, снижает их надежность и долговеч­ность, повышает уровни излучаемого шума и т.п. В этой связи по интенсивности виб­рации принято судить о качестве машины и ее техническом состоянии. Распространя­ясь по строительным конструкциям и грунту, вибрация воздействует на другие объ­екты, вызывая разрушение строительных конструкций, трубопроводов различного на­значения и ухудшая работу приборов и точных станков. И, наконец, контакт человека с вибрирующими объектами отрицательно сказывается на его здоровье и работоспо­собности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда, а также развивается профзаболевание – вибрационная болезнь, которая в последние годы во всех развитых странах занимает 2-е место в профзаболеваниях.

В соответствии с ГОСТ 24346 – 80 под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убы­вание обычно во времени значений какой – либо величины, его характеризующей.

По механизму генерации различают вибрации с силовым, кинематическим и па­раметрическим возбуждением.

Силовое возбуждение вибрации– это возбуждение вибрации системы вынуж­дающими силами и (или) моментами. Источниками их являются: возвратно-поступа­тельные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные вибраторы и перфораторы, вибротрамбовки, виброплиты, вибробункеры и т.п.); неуравновешан­ные вращающиеся массы (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков, вентиляторы и т.п.); ударные системы (ковоч­ные и штамповочные молоты, подшипниковые узлы, зубчатые передачи и т.п.).

Кинематическое возбуждение вибрации– возбуждение вибрации системы сооб­щением каким-либо ее точкам заданных движений, не зависящих от состояния сис­темы. Причинами его являются воздействие профиля дороги на автомобили и строи­тельно-дорожные машины, электрокары и ручные тележки в помещениях, колебания пола помещений и т.п.

Параметрическое возбуждение вибрации– это возбуждение колебаний (вибрации) системы не зависящим от состояния системы изменением во времени одного или нескольких ее параметров (массы, момента инерции, коэффициентов жесткости и сопротивления). Источниками являются двигатели внутреннего сгорания при изменении давления газов в цилиндрах, пневматические двигатели и т.п.

По характеру изменения во времени различают колебания детерминированные (периодические или почти периодические), случайные (стационарные или нестацио­нарные) и импульсные или затухающие, которые могут быть простыми и сложными.

Сложные колебательные процессы могут быть представлены в виде простых гармонических (синусоидальных) колебаний с помощью ряда Фурье.

Колебания подразделяются на свободные и вынужденные. Свободные колебания – колебания (вибрация) системы, происходящие без переменного внешнего воздейст­вия и поступления энергии из вне. Вынужденные колебания – колебания (вибрация) системы, вызванные и поддерживаемые силовым и (или) кинематическим возбужде­нием.

Основными величинами, характеризующими вибрацию, происходящую по сину­соидальному закону, являются: амплитуда виброперемещения S_а– величина наиболь­шего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда вибро­скоростиV_а– максимальное значение скорости колеблющейся точки; амплитуда виб­роускоренияа_а – максимальное значение ускорения колеблющейся точки; период ко­лебанийТ – наименьший интервал времени, через который при периодических коле­баниях (вибрации) повторяется каждое значение колеблющейся величины, характери­зующей вибрацию, и частота колебанийf – величина, обратная периоду колебаний.

Виброскорость и виброускорение связаны с виброперемещением и частотой ко­лебаний соотношениями:

V =2   f  Sиa = (2   f)²  S(1.1)

Учитывая, что абсолютные значения величин, характеризующих вибрацию, из­меняются в очень широких пределах, в практике виброакустических исследований и инженерных расчетах используют логарифмические уровни колебаний. Под ним по­нимается сравнительная характеристика колебаний двух одноименных физических ве­личин, пропорциональная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исход­ного значений величины

L= 20 lq (b  b_о^-1), (1.2)

где b– оцениваемое значение величины (скорость, ускорение и т.п.);b_о– ис­ходное значение величины (скорости, ускорения и т.п.).

Так, например, уровни виброскорости и виброускорения определяются соответ­ственно как

L_V = 20  lq (V  V_o^-1) и L_A = 20  lq (a  a_o^-1),

где Vиа– оцениваемые значения соответственно виброскорости и виброуско­рения;V_oиа_о – исходные (пороговые) значения виброскорости и виброускорения. Согласно меж­дународ­ному соглашению принятоV_о= 510^{- 8}м/с иа_о= 310^-4м/с².

Уровни колебаний (вибрации) измеряются в децибелах (дБ).

В общем случае физическая величина, характеризующая вибрацию (например, виброскорость) является некоторой функцией времени: V = V(t). Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в виде суммы бесконечно долго длящихся гармонических (синусоидальных) колебаний с различными амплитудами и периодами. В случае периодических колебаний частоты этих составляющих кратны основной частоте колебаний (процесса):f_n = n  f₁, гдеn= 1,2,3,..;f₁– основная частота колебаний.

Основной характеристикой в производственной безопасности или охране труда является спектр вибрации, под которым понимается совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания (вибрации), в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих. Периодическим и почти периодическим колебаниям соответствует дискретный спектр, непериодическим – не­прерывный спектр. Если колебания представляют собой наложение периодических и случайных колебаний, то спектр имеет смешанный характер.

Интенсивность вибрационных воздействий на человека, приборы и другие объ­екты зависит от частоты. Поэтому весь диапазон частот колебаний принято разбивать на отрезки (полосы частот) и определять уровни вибрации для каждой полосы в от­дельности. В качестве стандартных частотных полос при оценке вибрационной безо­пасности принимают октавные полосы, у которых отношение верхних граничных час­тот к нижним частотам равно 2. Каждую октавную полосу принято обозначать средне­геометрическим значением ее граничных частот, определяемым по формулам

f_c = (f_max  f_min) ^0,5 = 2 ^0,5 f_min  1,41 f_min , (1.3)

где f_min – нижняя, аf_max– верхняя граничная частота, Гц, причемf_max =2f_min.

При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные, для которых f_max= 2^1/3f_min1,26f_min. Например, первая октавная полоса имеет граничные частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частотаf_c= 1 Гц; следующая, соответственно 1,4….2,8 Гц и 2 Гц и т. д.

По способу передачи на человека различают общую, передающуюся через опор­ные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передаю­щуюся через руки человека, вибрацию.

Общая вибрация в соответствии с ГОСТ 12.1.012 – 90 и СН 2.2.4/2.1.8.566 – 96 в зависимости от ее источ­ника подразделяется на три категории:

1 – транспортная вибрация, воздействующая на операторов самоходных и при­цепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофонам и дорогам, в т.ч. при их строительстве;

2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов ма­шин с ограниченной подвижностью, перемещающихся только по специально подго­товленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок;

3 «а» – технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования или передающаяся на рабочее место, не имеющее источников вибрации;

3 «б»­ технологическая вибрация, передающаяся на рабочие места, где нет ге­нерирующих вибрацию машин;

3 «в» – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом.

Вибрация в зависимости от времени действия подразделяется на:

 постоянную, при которой величина контролируемого параметра за время наблю­дения изменяется не более чем в два раза (на 6 дБ);

 непостоянную, при которой величина контролируемого параметра изменяется более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с по­стоянной времени 1 с, в том числе колеблющуюся, прерывистую и импульсную.