Основные параметры вибрации

Классификация вибрации.

Что такое вибрация. Ее источники.

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

Принято различать общую и локальную вибрацию. Общая вибрация действует на весь организм человека через опорные поверхности - сиденье, пол; локальная вибрация оказывает действие на отдельные части тела.

Вибрация может измеряться с помощью как абсолютных, так и относительных параметров.

Абсолютными параметрами для измерения вибрации являются вибросмещение, виброскорость и виброускорение.

Основной относительный параметр вибрации - уровень виброскорости, который определяется по формуле

LV = 10 lg V2 / V02 = 20 lg V / V0,

где V - амплитуда виброскорости, м/c;

V0 = 5*10-8 м/с- пороговое значение виброскорости.

Требования к параметрам вибрации установлены стандартом ГОСТ 12.1.012-90 Вибрационная безопасность. Общие требования, СН2.2.4/2.1.8.566 - 96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми являются кинематические параметры: средние квадратичные значения виброскорости V (и их логарифмические уровни LV) или виброускорения а - для локальных вибраций в октавных полосах частот; для общий вибрации в октавных и 1/3 октавных полосах частот.

В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:

§ локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента;

§ локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента;

§ общая вибрация 1 категории — транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр.' Пример: тракторы, грузовые автомобили, скутеры, мотоциклы, мопеды;

§ общая вибрация 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п. Пример: краны, напольный производственный транспорт;

§ общая вибрация 3 категории — технологическая вибрация, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Пример: станки, литейные машины.

§ общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников. Пример: вибрация от проходящего трамвая.

§ общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников. Пример: лифты, холодильники.

Классификация вибраций, воздействующих на человека.Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характераконтакта с источниками вибрации) условно подразделяют на:- общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего илистоящего человека;- локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.Примечание. Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья,контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится клокальной вибрации.В производственных условиях нередко имеет место сочетание действий местной иобщей вибрации. По источнику возникновения вибраций различают:- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированногоинструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами иоборудованием;- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированногоинструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей иобрабатываемых деталей;- общую вибрацию 1 категории – транспортную вибрацию, воздействующую начеловека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средствпри движении по местности и дорогам (в том числе при их строительстве).К источникам транспортной вибрации относят:Ø тракторы сельскохозяйственные и промышленные, самоходныесельскохозяйственные машины (в том числе комбайны);Ø автомобили грузовые (в том числе тягачи, катки и т.д.);Ø снегоочистители, самоходный горношахтный рельсовый транспорт;- общую вибрацию 2 категории - транспортно-технологическую вибрацию,воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся поспециально подготовленным поверхностям производственных помещений,промышленных площадок, горных выработок.К источникам транспортно-технологической вибрации относят:Ø экскаваторы, краны промышленные и строительные, машины длязагрузки мартеновских печей в металлургическом производстве;Ø горные комбайны, шахтные погрузочные машины;Ø путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственныйтранспорт;- общую вибрацию 3 категории - технологическую вибрацию, воздействующую начеловека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочиеместа, не имеющие источников вибрации.К источникам технологической вибрации относят:станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование,литейные машины, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы,оборудование для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства,очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки), установки химической инефтехимической промышленности и др.Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и другихпроизводственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро,лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов,конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работниковумственного труда;- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешнихисточников:Ø городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытыелинии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта;Ø промышленных предприятий и передвижных промышленных установок(при эксплуатации гидравлических и механических прессов, бетономешалок,дробилок, строительных машин и др.);- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутреннихисточников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов(лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральныемашины и т.п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильноеоборудование), предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных ит.д. По частотному составу вибрации выделяют:- низкочастотные вибрации (1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц - для локальныхвибраций);- среднечастотные вибрации (8-16 Гц - для общих вибраций, 31,5-63 Гц - длялокальных вибраций);- высокочастотные вибрации (31,5-63 Гц - для общих вибраций, 125-1000 Гц -для локальных вибраций). По временным характеристикам вибрации выделяют:- постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяетсяне более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;- непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметровизменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемыхпараметров непрерывно изменяется во времени;б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается,причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт,составляет более 1 с;в) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационныхвоздействий (например, ударов) каждый длительностью менее 1 с.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с²; период колебаний Т, сек.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний:

,м/c, (2.5.26)

,м/c², (2.5.27)

где f- число колебаний в 1 c;

A- амплитуда колебаний, м.

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспортировании жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах укладки бетона с применением вибрационных агрегатов.

Вибрацию не синусоидального характера всегда можно представить в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.

Для исследования вибрации весь диапазон частот (так как и для шума) разбивается на основные диапазоны. Среднегеометрические значения частот, на которых исследуют вибрацию, следующие: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Уровни вибраций измеряются не на каждой отдельной частоте, а в некоторых полосах (интервалах) частот октавных и третьоктавных. У октавных отношение верхних границ частот к нижней fв/fн=2, а у третьоктавных. Учитывая, что абсолютные значения параметров характеризующих вибрацию, применяются в широких пределах, на практике пользуются понятием уровней параметров виброскорости (V) и виброускорения (W).

Согласно ГОСТ 12.1.012-90 ”Вибрация, общие требования безопасности” (ССБТ). Логарифмитические уровни виброскорости Lv и виброускорения Lw определяются по формуле:

; (2.5.28)

где V, W-колебательная скорость,м/с и виброускорение, м/с?;

V_0,Wо -пороговые значения скорости и ускорения м/с, м/с².

Вибрация_, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое значение имеет частота вибраций. Частоты порядка 35-250 Гц наиболее характерные при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к частоте колебания человеческого организма или отдельных органов и равные 6-10 Гц (собственная частота колебаний рук и ног 2-8 Гц, живота 2-3 Гц, груди 1-12 Гц). Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда частота колебаний равна 6-10 Гц. Частота колебания небольших судов совпадает с частотой колебания среды и у людей появляется чувство опасности, страха. Моряки стремятся покинуть корабль. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызывать нарушения деятельности сердечно-сосудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может перейти в «церебральную» форму (поражение центральной нервной системы), практически неизлечимую.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.039-95 по способу передачи на человека, вибрация подразделяется на: общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека; локальную (местную), передающуюся в основном через руки человека(рис.2.5.10.).

Рис. Направление координат осей при общей вибрации (а и б) и локальной(в):

а - положение стоя; б - положение сидя; Z - вертикальная ось, перпендикулярная к поверхности; Х - горизонтальная ось от спины к груди; ось Y - горизонтальная от правого плеча к левому; при действии локальной ибрации,положение руки на сферической и цилиндрической поверхности.

Вибрация действует вдоль осей ортогональной системы координат XYZ (для общей вибрации Z-вертикальная, перпендикулярная опорной поверхности; Х - горизонтальная от спины к груди; У - горизонтальная от правого плеча к левому).

При локальной вибрации ось Хл совпадает с осью охвата, ось Zл лежит в плоскости Xл и направлена на подачу или приложение силы. Общая вибрация по источнику её возникновения подразделяется на: транспортную, возникающую при движении машин; транспортно-технологическую, возникающую при работе машин, выполняющих технологическую операцию; технологическую, которая возникает при работе стационарных машин.

Меры защиты от вибрации.
Вибробезопасные условия труда обеспечиваются:
- применением вибробезопасных машин (механизмов);
- применением средств защиты;
- организационно-технических мероприятий;
- проектировочным решением, обеспечивающими нормы вибраций на рабочих местах.
Вибробезопасность машин (механизмов) достигается:виброизоляцией их по ГОСТ 12.4.046-78 за счет установки на фундаменты, виброизолированные от пола специальные амортизаторы (прокладки из войлока,резины, пружины т.п. (рис.35, 36); балансировкой вращающихся частей; применением виброизолирующих мастик и др.
Организационно-технические меры включают: проведение проверок вибрации не реже 1 раза в год при общей вибрации и двух раз в год при локальной вибрации, а также после ремонта машин; и при начале их эксплуатации; исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны (ограждения, знаки, надписи), введение определенного режима работ, недопущение к работе лиц, моложе 18 лет и не прошедших медосмотр, проведение повторного ежегодного медосмотра.
При проектировании технологического процесса и помещений предусматриваются меры снижающие вибрацию на путях ее распространения согласно ГОСТ 12.4.046-78. По этому стандарту методы виброзащиты по организационному признаку подразделяются на: методы коллективной и индивидуальной защиты - снижение вибрации воздействием на источник ее; снижение силового возбуждения вибрации уравновешиванием, балансировкой, изменением частоты вибрации, снижение вибрации на путях ее распространения; снижение вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом, введение дополнительных устройств в конструкцию машин и строительные конструкции (домгферы, пружины (рис.37), применение демпфирующих покрытий; снижение вибрации исключением контакта оператора - дистанционное управление, автоматический контроль, сигнализация, ограждение.
Средства виброзащиты делятся на:
- средства виброизоляции - демпфирование, упругие прокладки, введение инерционного элемента;
- средства динамического вибропогашения - ударные виброгасители (пружинные, маятниковые); динамические виброгасители (пружинные, маятниковые, эксцентриковые, гидравлические).
Средства индивидуальной защиты подразделяются на средства:
- для рук оператора (рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки)
ГОСТ 12.4.002-74. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общетехнические требования:
- для ног оператора (специальную обувь, подметки, наколенники)
ГОСТ 12.4.024-76. Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования.

Дата добавления: 2015-04-23