Нормирование вибраций

Основным нормативным документом в области вибрации является ГОСТ 12.1.012-90 "ССБТ. Вибрационная безопасность". В соответствии с ним гигиеническая оценка воздействия вибрации на человека производится одним из следующих методов:

– частотный (спектральный);

– интегральный;

– метод доз.

а) б)

Рис. 1. Направление действия общей вибрации:

а – положение стоя; б – положение сидя

а)

б)

Рис. 2. Направление действия общей вибрации:

а – при охвате цилиндрических, торцовых и близких к ним поверхностей;

б – при охвате сферических поверхностей

При частотном (спектральном) методе нормируемыми параметрами в

пределах каждой октавной полосы частот являются:

– среднеквадратичные значения виброскорости V (м/с) или их логарифмические уровни L_v (дБ) для общей вибрации;

– среднеквадратичные значения виброускорения W (м/c²) или их логарифмические уровни L_w (дБ) для локальной вибрации.

В соответствии с международными стандартами октавные полосы частот составляют следующий ряд: 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Из этого ряда общая вибрация включает в себя полосы частот 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц; соответственно локальная вибрация - 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500,1000 Гц.

Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней = 2, называется октавой. Среднегеометрическая частота в октаве определяется из выражения:

. ( 3 )

Логарифмические уровни виброскорости L_v (дБ) определяются по выражению:

, ( 4 )

где V_o = 510^–8 м/с – пороговое значение виброскорости.

При интегральном методе нормируемыми параметрами являются кор-ректированные значения виброскорости V_k (м/с) или их логарифмические уровни L_vk (дБ), измеряемые с помощью специальных фильтров или вычисляемые по формулам из ГОСТ 12.1.012-90.

Для определения логарифмического уровня следует подставить зна-

чение V_k вместо V в формуле (4).

При оценке вибраций дозой нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение V_э, определяемое из выражения:

, ( 5 )

где V – допустимое значение виброскорости, определяемое по вышеприведенным методам из условия воздействия вибрации в течение всей смены (480 мин.);

t – фактическое время воздействия вибрации за рабочую смену, мин.

Для определения логарифмического уровня следует подставить значение V_э вместо V в формуле (4).

Метод защиты путем виброизоляции

Одним из методов защиты рабочих мест от воздействия вибрации является виброизоляция источника и человека. Снижение вибрации здесь достигается установкой упругих элементов (амортизаторов) между источником вибрации и рабочим местом. Амортизаторы выполняются из стальных пружин, различных сортов резины, упругих видов пластмасс, упругих оболочек со сжатым воздухом и др.

Основным показателем, определяющим качество виброзащиты, является коэффициент передачи КП, физический смысл которого отношение амплитуды вибросмещения (виброскорости V_в, виброускорения W_в, силы F_в) виброизолированного основания A_в к амплитуде вибросмещения (виброскорости V_и, виброускорения W_и, силы F_и) в источнике вибрации A_и:

( 6 )

Коэффициент передачи в системах, где можно пренебречь трением (стальные пружины), может быть рассчитан по формуле:

, ( 7 )

где f – частота вынужденных колебаний источника, Гц;

f_o – частота собственных колебаний виброизолированного основания, Гц.

Коэффициент передачи в системах, обладающих большим внутренним трением (резиновые амортизаторы), может быть рассчитан по формуле:

, ( 8 )

где ;

b – относительное демпфирование, зависящее от сорта резины и задаваемое по справочникам.

Если b = 0, формула (8) переходит в формулу (7).

Чем меньше значение коэффициента передачи КП, тем выше степень виброизоляции. Например, пружинные амортизаторы имеют коэффициент передачи Однако, оптимальные соотношения = 3…4, что соответствует значениям

Частота собственных колебаний виброизолированной машины, установленной на стальные пружинные амортизаторы, с ошибкой 4-8% определяется по формуле:

( 9 )

где K – жесткость амортизатора, Н/м²;

M – масса виброизолированной машины, кг;

X_ст – статическая осадка амортизатора под действием массы виброизолированной машины, м;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Таким образом, для расчета частоты собственных колебаний достаточно определить величину X_ст:

X_ст = H_о – H_гр, ( 10 )

где H_о – высота пружины в ненагруженном состоянии, м;

H_гр – высота пружины в нагруженном состоянии, м.

Из формулы (9) следует, что для изменения f_o, а следовательно и для изменения КП, нужно изменить либо массу M виброизолированной машины, либо жесткость K пружинного амортизатора.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА