Вопрос 80: Вибрация. Инженерно-технические средства защиты от вибрации. Методы определения вибрационного воздействия на операторов машин.
Динамические условия эксплуатации ряда машин и механизмов, устройств исследовательского и технологического оборудования требуют инженерных решений, при которых значительно уменьшается вибрационное воздействие на обслуживающий персонал.
К таким решениям следует отнести разработку виброизоляционных систем или отдельных виброизоляторов, применение которых значительно снижает колебательные движения (вибрацию) машин и механизмов в процессе их эксплуатации.
Вместе с тем некоторые технологические процессы предусматривают вибрационное воздействие на обрабатываемый объект с целью получения конечного продукта.
Однако, несмотря на полезность в ряде случаев
применения вибрационного воздействия
технологической или исследовательской практике,
должна быть решена основная задача,
заключающаяся в обеспечении нормальных условий
работы обслуживающего персонала и исключающих
интенсивное вибрационное воздействие на человека.
Ее решение сводится к разработке и внедрению в
практику эффективных вибросистем и
виброизоляторов.
Расчет виброизоляции проводят применительно к
конкретным виброизоляционным системам и
условиям их эксплуатации.
В
ибрационное
воздействие на операторов машин
проявляется в передаче механических
колебаний от виброисточника операторам.
Объекту (оператору) передается от
виброисточника определенное количество
энергии Е,
величина которой зависит от:
кинетической энергии вибросмещаемого объекта при эксплуатации вибросистемы, его массы m, виброскорости v;
п
отенциальной
энергии виброисточника ( k
– коэффициент упругости объекта
вибрационного воздействия, x
– амплитуда вибрационного смещения
объекта),
Численные значения рассматриваемого параметра Е могут быть определены из равенства:
Средняя величина энергии, передаваемой от виброисточника виброобъекту:
где Т- время накопления дозы вибрации
Или, с учетом (согласно ГОСТ 12.1.012-78) дозы вибрации
(7)
(8)
Поскольку среднее значение кинетической энергии
(9)
То с учетом (1) и (3) уравнение (2) запишется в виде
(10)
Следовательно, для оценки величины дозы вибрации необходимо знать суммарное количество кинетической энергии, переданной вибросистемой единице массы виброобъекта.
В свою очередь, суммарное количество кинетической энергии, переданной единице массы виброобъекта, определяется по методике, применяемой в виброметрии, и сводится к определению средней величины квадрата виброскорости процесса.
В этой связи, используя рассматриваемую методику, необходимо учитывать гигиенические нормы вибрации при вибрационном воздействии 8ч в сутки (по ГОСТ 12.1.812-78, СН 3044-84)
Гигиеническими нормами вибрации при 8-часовом рабочем дне предусмотрены допустимые значения нормируемого параметра- виброскорости для работы в производственных помещениях или при транспортно-технических условиях. Согласно этим санитарным нормам, условия работы виброобъекта должны быть таковы, чтобы виброскорость при транспортно-технических работах не превышала 0,56 ∙ 10-2 м/с, а на рабочих местах в производственных помещениях – 0,2∙10-2 м/с
Что касается локальной вибрации, то для безопасной работы в этих условиях виброскорость, согласно требованиям ГОСТ 12.1.012-78, не должна превышать 4∙10-2м/с
Приведенные нормативные значения виброскорости должны учитываться при расчетах дозы вибрации для виброобъекта, работающего на конкретном виброисточнике.
Наряду с рассмотренными используют и другие методы оценки вибрационного воздействия на человека.
Одним из таких методов является метод оценки вибрационного воздействия по величине логарифмических уровней виброскорости или виброускорения.
(11)
где v – реальная скорость вибрации или виброускорения
(12)
где a - реальное ускорение вибрации.
Допустимые (опорные) значения виброскорости и виброускорения соответственно:
И
Если принять, что общая или локальная вибрация действует на виброобъект по одной из осей координат x, y или z ортогональной системы, то средняя мощность вибрации запишется в виде:
(13)
Где Rez - действительная часть детерминированной дробно-рациональной функции z(ω), называемой входным импедансом в точке приложения силы. Для удобства практических расчетов средней величины мощности вибрации эту формулу удобно записать, преобразовав интеграл в сумму интегралов для каждого из которых определен интервал интегрирования в октавных или третьоктавных полосах частот.
Используя теорему о среднем, запишем ее в виде:
(14)
- средняя величина мощности вибрации;
-
среднегеометрическая
частота;
-
среднеквадратическое
значение виброскорости в i
- той полосе частот; 
- действительная часть входного импеданса, рассчитанная для среднегеометрической частоты i - той полосы частот
З
аписав
эту формулу в логарифмическом масштабе,
получим удобную для расчета уровней
мощности вибрации формулу:
(15)
-
октавный или третьоктавный уровень
мощности вибрации в i-той
полосе частот.
Величина определяется из равенства , где
-
уровень взвешивающего значения импеданса,
в котором z
– взвешивающее значение импеданса.
Уровни мощности вибрации могут быть определены также при наличии данных о виброускорении процесса вибрации.
Для этих условий формула (13) запишется в виде:
(16)
Где - взвешивающее значение инерцианса;
- уровень виброскорости для i-той
п
олосы
частот;
- среднеквадратичное ускорение в i-той
полосе частот.
П
оследующая
оценка уровней мощности вибрации
проводится при, где:
- уровень взвешивающего инерцианса
I0=2,54∙10-5кгс – пороговое(опорное) значение инерцианса;
Le=10lg(a2-a02) – уровень виброускорения, в котором a0=3,15∙10-4 м/с2
При расчетах средней мощности вибрации и
уровня мощности вибрации следует
ориентироваться на нормативные значения этих
параметров.
Изложенные методы определения
вибрационного воздействия на оператора машин
позволяют оценить параметры вибрационного
воздействия и определить их критериальные
значения, обеспечивающие оптимальные
условия вибрационного воздействия на человека
при эксплуатации вибросистем