29. Фізичні характеристики вібрації і її дія на людину. Нормування вібрацій.

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИБРАЦИИ И ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА. НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИЙ.

В соответствии с ГОСТ 24346—80 (СТ СЭВ 1926— 79) «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. В одних случаях их источниками являются возвратно-поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, вибротрамбовки, агрегаты виброформования и т.п.); в других случаях неуравновешенные вращающиеся массы (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков и т. п.). Иногда вибрации создаются ударами деталей (зубчатые зацепления, подшипниковые узлы и т. п.). Величина дисбаланса во всех случаях приводит к появлению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса может явиться неоднородность материала вращающегося тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения, деформация деталей от неравномерного нагрева при горячих и холодных посадках и т. п.

Воздействие вибраций на человека чаще всего связано с колебаниями, обусловленными внешним переменным силовым воздействием на машину либо на отдельную ее систему. Возникновение такого рода колебаний может быть связано не только с силовым, но и с кинематическим возбуждением, например, в транспортных средствах при их движении по неровному пути.

Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону, являются: амплитуда виброперемещеиия Хт, амплитуда колебательной скорости Vт , амплитуда колебательного ускорения ат период колебаний Т, частота f, связанная с периодом колебаний соотношением f=1/Т.

Вибросмещение в случае синусоидальных колебаний определяют по формуле х = хт sin (ωt +φ), где ω — угловая частота (ω= 2лf); φ — начальная фаза вибросмещения. В большинстве случаев начальная фаза в задачах охраны труда значения не имеет и может не учитываться.

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 длящихся синусоидальных колебаний с различными периодами и амплитудами. В случае периодического процесса частоты этих составляющих кратны основной частоте процесса: f = n f1 (n =1, 2, 3,..., f1 – основная частота процесса).

Амплитуды гармоник определяют по известным формулам разложения в ряд Фурье. Если же процесс не имеет определенного периода (случайные или кратковременные одиночные процессы), то число таких синусоидальных составляющих становится бесконечно большим, а их частоты распределяются непрерывным образом, при этом амплитуды определяют разложением по формуле интеграла Фурье.

Таким образом, спектр периодического или квазипериодического колебательного процесса является дискретным (рис. 1,а, б), а случайного или кратковременного одиночного процесса — непрерывным (рис. 1,е). Чаще всего в дискретном спектре наиболее ярко выражена основная частота колебаний. Если процесс представляет собой сложение нескольких периодических процессов, частоты отдельных составляющих в его спектре могут быть не кратными друг другу, т. е. имеет место квазипериодический процесс (рис. 1,6). Если же процесс есть результат суммирования нескольких периодических и случайных процессов, спектр его является смешанным, т. е. изображается в виде непрерывного и дискретного спектров, наложенных друг на друга (рис. 1,г).

Рис. 1. Спектры вибраций