Защита от вибраций и шума. Введение
Эффективность борьбы с шумом и вибрацией зависит от полноты изучения физической сущности их возникновения и распространения. С точки зрения физики принципиальной разницы между шумом и вибрацией нет. Субъективно человек воспринимает шум органами слуха, а вибрацию - осязанием.
Однако, с методической точки зрения удобнее начинать изучение проблемы с вибрации, так как механические колебания, которые неизбежно сопровождают работу любых механизмов и машин составляют собственно саму вибрацию. Механические колебания, воспринимаемыми органами слуха, называются звуком.
1. Механические колебания.
Под вибрацией обычно понимают колебания тела, обусловленные его инерцией и упругими свойствами.
Простейшими механическими колебаниями являются гармонические, описываемые уравнениями вида:
y=sin
t,
(Рис.1).
(1)
Рис. 1. Простое синусоидальное колебание,
где: y - текущее отклонение рассматриваемой точки тела или среды относительно положения равновесия;
А - амплитуда колебания, т.е., наибольшее отклонение от среднего положения, мм;
2А - полный размах колебания, мм;
=
2
/Т
-круговая (циклическая, угловая) частота
колебаний, рад./сек;
Т - период колебаний, т.е., время между двумя соседними состояниями точки;
t - текущее время, сек.
Кроме периода колебаний в практике применяют понятие частоты колебаний: f = 1/Т, показывающее число колебаний в секунду. Частота колебаний выражается в Герцах (1 Гц = 1 колебание в секунду).
Диапазон частот, воспринимаемый человеческим ухом, находится в пределах 16 – 25.000 Гц. У животных (кошек, собак) частотные диапазоны слуха имеют другие значения.
Скорость равна первой производной
У`
=А
cos
t
мм/сек
(2)
и ускорение
y**
=-A2
sin
t
мм/сек2
(3)
колебания точки являются гармоническими, что видно из первой и второй производных уравнения (1).
ВЫВОД: при гармоническом колебании амплитуды колебательной скорости и ускорения пропорциональны амплитуде колебательного перемещения.
Знание численных значений частоты, амплитуд перемещения, скорости ускорения, т.е. основных величин вибрации звеньев машин необходимо в практике для анализа динамики машин и оценки санитарных условий их работы.
Амплитуда ускорения характеризует действующие динамические силы (т.е. явление отдачи на ладонную поверхность рук при работе с ручными виброинструментами).
В отличие от рассмотренных незатухающих гармонических колебаний, которые имеют постоянную амплитуду и частоту, в практике гораздо чаще встречаются периодические и не гармонические колебания (рис.2).
Рис. 2. Периодические колебания.
Периодические колебания можно рассматривать как сумму простых гармонических колебании с различной частотой, амплитудой и величиной начальных фаз. Периодические колебания являются сложными колебаниями, получающимися наложением (сложением) простых гармонических колебаний друг на друга.