2015-10-16
2622
Вибрация, возникающая при работе машин, механизмови их элементов, носит характер сложного (иногда импульсного) колебания. Сложный периодический колебательный процесс можно представить в виде суммы гармонических функций:
, (2.1)
где 
-амплитуда i -й гармоники;
-фаза i -й гармоники;
t – время, с;
- период колебаний.
Вибросмещение на основной (несущей) частоте:
, (2.2)
где 
- угловая частота колебаний, c-1;
-основная частота колебаний, Гц.
Виброскорость и виброускорение - соответствуют первой и второй производным по времени вибросмещения. Амплитудные значения виброскорости к виброускорения соответственно равны:
; 
(2.3)
Для оценки воздействия вибраций на организм человека проводят спектральный анализ, рассматривая зависимости средних квадратических значений амплитуд виброскоростей и виброускорений от частоты. Для удобства построения спектрограмм вибрации весь интересующий интервал делят на октавные или третьоктавные полосы частот. Октавная полоса частот (октава), это полоса частот, верхняя fв и нижняя fн частоты которой связаны соотношением fв = 2·fн.
|
|
|
Tpeтьoктaвнaя полоса частот (третьоктава) - такая полоса частот верхняя и нижняя частоты которой связаны соотношением 
. Средняя частота, полосы определяется как среднегеометрическая из значений граничных частота. Ввиду широких пределов изменения параметров вибраций используют логарифмические уровни (в дБ) виброскорости Lv и виброуокорения La:
; 
, (2.4)
где V - значение виброскорости, м/c;
L - значение виброускорения м/с2;
V0 =5×10-8 м/с и 
=10-6 м/с2 - опорные значения виброскорости и виброускорения.
Гигиеническую оценку вибрации воздействующей на человека в производственных условиях, необходимо производить, согласно ГОСТ 12.1.012-90 [21].
По способу передачи на человека вибрация подразделяется на:
а) общую, передающуюся через опорные поверхности сидящего или стоящего человека;
б) локальную, передающуюся через руки человека.
Для санитарного нормирования и контроля используются средние квадратичные значения виброскорости V или виброускорения a иих логарифмические уровни - для локальной вибрации в октавных полосах частот, а для общей вибрации в октавных или трегьоктавных полосах частот.
Общую вибрацию в зависимости от условий труда подразделяют на три категории [21]. В таблице 2.1 приведены допустимые параметры общей вибрации категории 3а (технологической) на постоянных рабочих в производственных помещениях.
Таблица 2.1 - Допустимые значения параметров общей вибрации категории 3а [21]
| Среднегеометрическая. частоты, Гц | Виброускорения | Виброскорости | ||||||
| м/с2 | дБ | м/с . 10-2 | дБ | |||||
| Третьоктава | Октава | Третьоктава | Октава | Третьоктава | Октава | Третьоктава | Октава | |
| 1,60 | 0,090 | 0,14 | 0,90 | 1,30 | ||||
| 2,00 | 0,080 | 0,64 | ||||||
| 2,50 | 0,071 | 0,46 | ||||||
| 3,15 | 0,063 | 0,10 | 0,32 | 0,45 | ||||
| 4,00 | 0,056 | 0,23 | ||||||
| 5,00 | 0,056 | 0,18 | ||||||
| 6,30 | 0,056 | 0,11 | 0,14 | 0,22 | ||||
| 8,00 | 0,056 | 0,12 | ||||||
| 10,00 | 0,071 | 0,12 | ||||||
| 12,50 | 0,090 | 0,20 | 0,12 | 0,20 | ||||
| 16,00 | 0,112 | 0,12 | ||||||
| 20,00 | 0,140 | 0,12 | ||||||
| 25,00 | 0,180 | 0,40 | 0,12 | 0,20 | ||||
| 31,50 | 0,220 | 0,12 | ||||||
| 40,00 | 0,285 | 0,12 | ||||||
| 50,00 | 0,355 | 0,80 | 0,12 | 0,20 | ||||
| 63,00 | 0,455 | 0,12 | ||||||
| 80,00 | 0,560 | 0,12 |
Для общей вибрации категории Зв на рабочих местах в помещениях для работников умственного труда допустимые значения должны быть умножены на коэффициент 0,14, а уровни - уменьшены на 17 дБ. Вибрация, удовлетворяющая гигиеническим нормам, ни в одной из третьоктавных (или октавных) полос не должна превышать приведенные значения.
|
|
|
Вредное воздействие вибрации на человека зависит от времени действия. Нормы вибрации установлены для производственных помещений при длительности воздействия на человека 480 мин. При времени фактического воздействия 10мин < t < 480 мин значения нормируемых параметров вибрации ut, приведенных выше, или их уровней 
определяются по формулам:
; 
. (8.5)
где ut, Lt – допустимые значения параметров вибрации и их уровней при длительности ее воздействия t;
u480, L480 – допустимые значения параметров вибрации и их уровней при длительности ее воздействия 480 мин;
t –время воздействия, мин.
Для снижения параметров вибрации на работающем и проектируемом оборудовании до нормируемых величин в инженерной охране труда применяют такие методы виброзащиты, как виброизоляция, динамическое гашение колебаний, демпфирование и др. Одним из наиболее эффективных является виброизоляция. Этот метод реализуется путем введения дополнительной упругой связи между источником вибрации и защищаемым объектом [22, 23].
Степень реализации виброзащитыможно охарактеризовать коэффициентом динамичности:
. (2.6)
где к - коэффициент динамичности;
с - жесткость, Н/м;
х0 – амплитуда динамического вибросмещения, м;
- собственная частота колебаний, c-1;
- частота вынуждающей силы, c-1;
Зависимость k от частотного отношения 
выражается формулой (2.7) и графически представлена на рисунке 2.1:
(2.7)
где - частотное отношения, 
.
Рисунок 2.2 - Зависимость коэффициента динамичности от частотного отношения
Из графика следует:
1) если 
, то 
, т.е. вынуждающая сила действует как статическая, полностью передаваясь основанию;
2) при 
имеет место резонанс, который может стать причиной аварийной или предаварийной ситуации;
3) при 
; 
и эффективность виброизолятора возрастает с увеличением 
. Поэтому условием хорошей работы виброизоляторов является 
. Опытом установлено, что при 
эффективность виброизоляторов составляет 
%.
Приближенно эффективность виброизоляторов U (%) определяют через коэффициент динамичности k:
; (2.8)
ослабление уровня вибрации 
(дБ) оценивают по формуле:
; (2.9)
демпфирующие свойства не идеально упругого виброизолятора характеризуются относительным демпфированием 
b / .
Серийно выпускаемые виброизоляторы классифицируются по виду материала упругого элемента или способу введения демпфирования. Различают резинометаллические, пружинные и цельнометаллические виброизоляторы с сухим трением, а также недемпфированные. К последним относят виброизоляторы, демпфирующие свойства которых определяются внутренним трением в материале упругого элемента.
Упругим элементом резинометаллических виброизоляторов является фасонный резиновый массив, соединенный с деталями металлической арматуры о помощью вулканизации. Достоинства виброизоляторов этого типа заключается в простотеих конструкции, в широком диапазоне изменения их упругих характеристик, определяющихся как маркой применяемой резины, так и конфигурацией упругого элемента. Свойства резины определяют ограничения на применение этих виброизоляторов при неблагоприятных условиях эксплуатации: повышенная или пониженная температура и влажность, наличие масел, паров бензина, кислот, щелочей. Упругий элемент пружинных виброизоляторов представляет фасонную пружину - коническую или экспоненциальную. По сравнению с резинометаллическими виброизоляторами пружинные обладают большим ресурсом работы, их упругие характеристики гораздо меньше зависят от внешних условий, могут работать в агрессивных средах. Демпфирование в виброизоляторах этого типа создается искусственно. Кроме того они рекомендуются для виброизоляции оборудования, имеющего скорость вращения n<1800 об/мин, резинометаллические при n> 1800 об/мин.
|
|
|
