12. Лабораторна робота №5. Дослідження виробничої вібрації

Мета роботи: вивчити положення і вимоги по вібрації, методику вимірювань, пристрій і роботу приладів для вимірювання вібрації.

1. Порядок проведення роботи:

1. Вивчити пристрій вимірника шуму і вібрації PSI-202, порядок його настройки і роботи.

2. Зміряти рівень вібрації L_Q в крапках А і Б без віброізоляції і занести в табл. Таблиця 6 .24.

3. Встановити джерело вібрації на віброгасящі подушки, зміряти рівень вібрації в крапках А і Б і занести в табл. Таблиця 6 .24.

4. Виробити розрахунок значень L'_V, V і L_V занести в табл. Таблиця 6 .24.

5. Побудувати графіки залежностей логарифмічних рівнів вібрації від частоти коливань (зміряних і нормованих санітарними нормами).

2. Загальні відомості

Вібрацією називається рух точки або механічної системи, при якій відбувається коливання характеризуючих її скалярних величин – процес почергового зростання і убування (звично в часі) значень якої-небудь величини

Джерелами виникнення вібрації є транспортні машини і механізми, що застосовуються в технологічних процесах. Вібрація, на відміну від повітряного шуму, є «малим» коливанням пружних тіл, що передається людині або безпосередньо від джерел вібрації, або по елементах конструкції виробничих будівель, машин, механізмів, а також споруд. Вібрація зростає при роботі механізмів з неврівноваженими масами або механізмів ударної дії по конструкціях, жорстко пов'язаних з джерелом вібрації.

За способами передачі на людину вібрація розділяється на загальну, передається через опорні поверхні на тіло людини і локальну (місцеву), що передається через руки людини. Загальна вібрація залежно від джерела виникнення підрозділяється на:

а) транспортну, яка впливає на операторів рухомих машин і транспортних засобів при їх русі по місцевості (автомобілі, трактори, комбайни, будівельно-дорожні машини, снігоочисники);

б) транспортно-технологічну, яка впливає на операторів машин з обмеженим переміщенням по відповідно підготовленим поверхням (самохідний гірничошахтний рейковий транспорт, екскаватори, підйомні крани, бетоноукладачі, напільний виробничий транспорт);

в) технологічну, (верстатне устаткування, електричні машини, насоси, вентилятори і інше стаціонарне устаткування).

Загальну вібрацію зазнають транспортні робітники, оператори вантажопідйомних кранів. Локальну (місцеву) вібрацію відчувають працюючі з ручним електро- і пневмоінструментом.

Вплив вібрації на людину залежить від її спектрального складу (1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц), напряму дії (вертикальна, горизонтальна), місця контакту (загальна, локальна) і тривалості дії. Вібрації з частотою до 1 Гц можуть викликати заколисування, але не приводять до вібраційної хвороби. Найбільш небезпечні вібрації в діапазоні частот 1-30 Гц, в якому знаходяться основні резонансні частоти тіла людини і його окремих органів. Так, власні (резонансні) частоти більшості внутрішніх органів знаходяться в діапазоні 6-8 Гц, голови 25-30  Гц, хребта 4-6 Гц і ін.

Шкідливий вплив вібрації може виявлятися як в дії на функціональну, так і фізіологічний стан людини. У першому випадку це виражається підвищенням стомлюваності, збільшенням реакції і, кінець кінцем, приводить до зниження продуктивності праці і якості роботи. У другому випадку вібрація сприяє розвитку нервових захворювань, порушенню серцево-судинної діяльності, запаморочення і головного болю, поганого сну і самопочуття, зниженої працездатності, ураженню м'язових тканин і суглобів, що зрештою приводить до виникнення професійних захворювань. Віброхвороба (неврит) відноситься до групи профзахворювань, ефективне лікування якої можливе лише на ранній стадії інакше – необоротні зміни, що приводять до інвалідності.

Локальна вібрація викликає спазми судин рук, передпліччя, серця.

Основними величинами, що характеризують вібрації, є частота коливань f, Гц, амплітуда зсуву А, мм, коливальна швидкість V, м/с, прискорення а, м/с².

Амплітуда зсуву використовується як критерій для обмеження вібрації агрегатів і їх фундаментів; амплітуда коливальної швидкості поверхні характеризує рівень виникаючого шуму; амплітуда прискорення визначає діючі динамічні сили.

Вібрації звичайно оцінюють по рівню вібрації, вимірюваному в логарифмічних одиницях – децибелах (дБ):

, (Формула 6.20)

, (Формула 6.21)

де V, а – поточні значення віброшвидкості і віброприскорення; V₀ = 5 · 10^-8 м/с, а = 3 · 10^-4 м/с² – порогові значення віброшвидкості і віброприскорення, прийняті за міжнародними стандартами.

Вібрація, як складний коливальний процес, може бути розділена на прості складові. Такий процес, званий частотним аналізом, реалізується за допомогою електричних фільтрів, кожний з яких «вирізує» із загальної картини вібрації певну смугу частот, яка характеризується граничними частотами (f₁ – нижня і f₂ – верхня граничні частоти), шириною і середньою частотою f_CP (Гц), за яку звичайно приймають середню геометричну частоту.

. (Формула 6.22)

Смуга, в якій f₂ / f₁ = 2 називається октавою. В цьому випадку говорять, що аналіз виробляється в октавних смугах частот. Якщо f₂ / f₁ = 2^1/3 =1,26 – то ширина смуги рівна 1/3 октави (третьоктавний аналіз). У даній роботі використовуються октавні фільтри.

Оскільки вібрація при її постійній дії робить шкідливий вплив на людину, то її величина нормується. Це нормування регламентується рядом ГОСТів і санітарних норм (ГОСТ 12.1.012-78, СН 245-71). Розрізняють гігієнічне і технічне нормування вібрацій. У першому випадку проводять обмеження параметрів вібрації робочих місць і поверхні контакту з руками працюючих, виходячи з фізіологічних вимог, що виключають можливість виникнення вібраційної хвороби. У другому випадку здійснюють обмеження параметрів вібрацій з урахуванням не тільки вказаних вимог, але і технічного досягнення на сьогоднішній день для даного виду машин рівня вібрації.

Гігієнічну оцінку вібрації, діючої на людину у виробничих умовах, проводять за допомогою спектрального частотного аналізу, інтегральної оцінки по частоті нормованого параметра і дози вібрації.

При спектральному частотному аналізі нормованими параметрами є середньоквадратичні значення віброшвидкості V (і їх логарифмічні рівні L_х) щодо V₀ = 5 · 10^-8 м/с або віброприскорення а для загальної вібрації – в октавних або 1/3 октавних смугах частот; для локальної вібрації – в октавних смугах частот