При частоте колебаний ниже 1 Гц тело человека движется как единое целое – внутренние органы не испытывают относительных перемещений. Такие колебания хотя и неприятны, но не опасны (качка). Следствием такой вибрации является морская болезнь. Большинство внутренних органов имеют собственную частоту колебаний в диапазоне6–9 Гц. Воздействие на организм человека внешних колебаний с такими же частотами очень опасно, так как они могут вызвать механические повреждения или даже разрыв органов. Длительное воздействие интенсивной общей вибрации может быть причиной вибрационной -бо лезни – нарушений физиологических функций организма, обусловленных преимущественно воздействием вибрации на центральную нервную систему.

Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, раздражительности, пониженной работоспособности, нарушений сердечной деятельности.

При частотах выше 100 Гц вибрация может действовать только как локальная. Локальная вибрация при длительном воздействии вызывает спазмы сосудов, вследствие чего происходит ухудшение снабжения кровью конечностей.

Кроме того, локальная вибрация воздействует на нервные окончания, мышечные и костные ткани, выражающиеся в нарушении чувствительности кожи, окостенений сухожилий мышц, болях и отложениях солей в суставах кистей рук и пальцев, что приводит к деформациям и уменьшению подвижности суставов. Одновременно наблюдаются нарушения деятельности центральной нервной системы.

Организм особенно чувствителен к вертикальным сотрясениям, когда человек стоит на вибрирующей поверхности. Наиболее вредным для человека является одновременное действие вибрации, шума и низкой температуры.

1.2. Параметры вибрации и их нормирование

1.2.1. Вибрация характеризуется тремя параметрами: смещением из положения равновесия, колебательной скоростью и колебательным ускорением.

Исходя из психофизиологических соображений и для удобства вычислений, параметры вибрации выражают в логарифмических единицах. Эти логарифмические единицы называют уровнями, выражают в децибелах и обозначают буквой L с соответствующим индексом:

– уровень смещения L = 20 lg x ;

– уровень колебательной скорости L v = 20 lg V ;

– уровень колебательного ускорения L a = 20 lg a , a0

где x 0 , V 0 , a 0 – опорные значения, установленные международными соглаше-

ниями: x 0 = 8 10-12 м; V 0 = 5 · 10-8 м/с; a 0 = 3 · 10-4 м/с2 .

В практике вибрации обычно измеряют и нормируют в октавных полосах частот, т. е. полосах, у которых отношение граничных частот f гр2 /f гр1 = 2.

Октавные полосы стандартизированы международным соглашением. Для общей вибрации среднегеометрические частоты октавных полос образуют сле-

дующий ряд: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; для локальной вибрации: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.

1.2.2. Нормируемыми характеристиками вибрации, определяющими ее воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости V в м/с и виброускорения a в м/с2 или их логарифмические уровни L V и L a в дБ соответственно.

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно для каждого установленного направления в каждой из октавных полос.

Гигиенические нормы вибрации, воздействующей на человека в производственных условиях, указаны в СН2.2.4/2.1.8.565-96 «Производственная вибрация. Вибрация в помещениях и общественных зданиях» (Приложение 1). Нормируемыми параметрами вибрации на подвижном составе являются уровни амплитудных значений колебательной скорости L v и колебательного ускорения L a , а также учитывается повторяемость этих величин (СН 2.9.4/21.8.566-96).

На локомотивах вибрации нормируют по ускорениям (12.2.056-81). Допустимые уровни вибраций для основных видов работ устанавливают-

ся ГОСТ 12.2.056 – 2004 «Вибрационная безопасность и общие требования».

1.3. Мероприятия по устранению вибраций

Общие мероприятия по борьбе с вредным воздействием вибрации можно объединить в три группы: инженерно-технические, организационные и профилактические.

Инженерно-технические мероприятия включают в себя внедрение вибробезопасных машин, применение средств виброзащиты, снижающих вибрацию, воздействующую на работающих, на путях ее распространения; проектировочными решениями технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающими гигиенические нормы вибрации на рабочих местах.

Организационные мероприятия включают в себя контроль за монтажом оборудования, своевременным и качественным проведением плановопредупредительного обслуживания и ремонта, выполнением правил технической эксплуатации машин и агрегатов.

Лечебно-профилактические мероприятия обеспечивают необходимый микроклиматический режим и комплекс физиотерапевтических процедур(водные ванны, массаж, гимнастика и ультрафиолетовые облучения).

2.10 Влияние вибрации на организм человека, ее нормирование и методы защиты

Вибрация – механические колебания, которые передаются телу человека, беспокоят его или наносят вред его здоровью.

Источниками вибрации могут быть вращающиеся элементы машин, у которых ось вращения и центр масс не совпадают (например, CD-ROM в приводе компьютера или деформированный вал в автомобиле), динамические нагрузки на механические системы, механизмы, вибрация которых обусловлена принципом их действия (например, пневмоинструмент, прессы, перфораторы) и т.д.

Вредное действие вибрации на человека определяется не столько внешним механическим воздействием, сколько резонансными явлениями, возникающими в теле человека. Тело является сложной механической системой. Из-за его неоднородности разделяют как общую резонансную частоту, так и собственные частоты колебаний отдельных органов. Степень воздействия зависит как от параметров вибрации (частоты, амплитуды, продолжительности воздействия, места приложения и направления вектора воздействия), так и от общего функционального состояния организма.

Вибрация воздействует на внутренние органы человека, вызывая спазм сосудов (приводя к нарушению кровоснабжения отдельных органов), на нервные окончания, на мышечные и костные ткани, вызывая деформацию и нарушение подвижности суставов.

Действие постоянной вибрации приводит к профессиональному заболеванию – вибрационной болезни. Основные ее симптомы: головная боль; раздражительность; плохой сон; быстрая утомляемость; непостоянные в начале заболевания боли и слабость в кистях рук; ломота; судороги и сведение пальцев; гипертония; изменения со стороны центральной нервной системы. Вибрационная болезнь возникает постепенно, ее симптомы усиливаются с течением болезни. Лечение виброболезни длительно, больные лишаются трудоспособности.

Действие низкочастотных вибраций и сотрясений проявляется в виде заболеваний периферической нервной системы (невриты, радикулиты), а так же заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Нормируемыми характеристиками вибрации являются среднеквадратические значения виброскорости (), м/с, или виброускорения (), м/с 2 , а так же их логарифмические уровни в децибелах (дБ). Предельно допустимые значения для производственных и административно-управленческих помещений приведены в табл. П1.14, П1.15.

При нормировании вибрации учитываются следующие факторы.

1. Способ передачи вибрации (локальная и общая). Общая вибрация передается на все тело человека, локальная воздействует на отдельные части тела.

2. Частота, Гц; допустимые значения виброскорости или виброускорения даются в стандартизованном диапазоне на следующих среднегеометрических частотах октавных полос:

Для общей вибрации: 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц;

Для локальной вибрации: 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000.

3. Направление действия (горизонтальная, вертикальная). Системы координат в этом случае выбираются по-разному для общей и для локальной вибрации, что показано на рис. П1.13.

4. Источник. В зависимости от него общая вибрация подразделяется на категории: 1 – транспортная, 2 – транспортно-технологическая, 3 – технологическая, 3а – на постоянных рабочих местах, 3б – на рабочих местах в служебных помещениях, 3в – на рабочих местах в помещениях, где нет источников вибрации, 3г – на рабочих местах работников умственного труда.

5. Продолжительность и уровень воздействия: постоянная (контролируемый параметр в течение интервала времени изменяется не более чем в 2 раза) и непостоянная вибрация.

Мероприятия по защите от вибрации

1. Снижение вибрации в источнике возникновения.

2. Ослабление вибрации на путях передачи:

– виброизоляция;

– вибропоглощение.

3. СИЗ (перчатки, руковицы, спецобувь).

4. Лечебно-профилактические мероприятия:

– периодические медицинские осмотры;

– ограничение времени контакта;

– рациональные режимы труда и отдыха.

Самым эффективным является метод снижения вибрации в источнике, хотя это и связано с наибольшими затратами. При невозможности ослабления вибрации в источнике образования применяют методы снижения на пути распространения (виброизоляция, вибропоглощение).

Виброизоляция – это ослабление передачи колебаний от агрегата на конструкции здания. Ослабление осуществляется за счет использования между ними упругих элементов – виброизоляторов.

Виброизоляторы бывают пружинные, из упругих материалов и пружинно-резиновые. Высокочастотные вибрации (при частоте оборотов машины свыше 2000 об/мин) гасят виброизоляторами, выполненными из упругих материалов – резины, пробки, войлока. При низкочастотных вибрациях такие виброизоляторы зачастую не только не гасят вибрации, а иногда даже и усиливают. Поэтому используют пружинные виброизоляторы.

Вибропоглощение – это способ уменьшения вибрации вследствие увеличения потерь энергии в системе. Для этого наносят на металлическую поверхность слой материала с большой внутренней вязкостью. При этом колебательная энергия, передаваемая вибрирующей деталью, трансформируется в тепловую.

Санитарные нормы параметров вибрации приведены в ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность" и СН 2.2.4/2.1.8.566-96 "Про-изводственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".

Нормируемыми параметрами вибрации являются спектральные и корректированные по частоте средние квадратические значения виброускорения , виброскорости и их логарифмические уровни , (табл. П.3-П.8).

При нормировании параметров вибрации учитываются следующие факторы.

1. Вид вибрации (общая, локальная, вертикальная, горизонтальная).

3. Временная характеристика вибрации (постоянная, непостоянная). При непостоянной вибрации нормой вибрационной нагрузки на оператора являются одночисловые эквивалентные корректированные значения контролируемых параметров.

4. Нормируемый диапазон частот:

· для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц;

· для общей вибрации – октавных полос со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц;

· для общей вибрации – 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами от 0.8 до 80 Гц.

5. Длительность действия вибрации. При длительности действия вибрации менее 8 ч. (480 мин.) допустимые значения виброускорения и виброскорости определяются по формулам:

, (7)

, (8)

где , – допустимые значения виброускорения и виброскорости при длительности действия в течение 8 ч. (по ГОСТ 12.1.012-90, СН 2.2.4/2.1.8.566-96);

Т – фактическое время воздействия вибрации, мин.

Допустимые значения уровней виброскорости и виброускорения с учетом длительности действия определяются по формулам (5-6) или по табл. П.9, П.10 и формулам (9-10):

, (9)

, (10)

где , – допустимые значения уровней виброускорения, виброскорости при длительности воздействия в течение 8 часов по ГОСТ 12.1.012-90, СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

Причины возникновения вибрации

1. Неуравновешенные силовые воздействия, источниками которых могут быть детали и узлы оборудования, имеющие возвратно-поступательное движение (кривошипно-шатунные механизмы, вибротрамбовки, лесопильные рамы, фанерострогальные станки и т.п.).

2. Неуравновешенные вращающиеся массы (ручной электрический и пневматический инструмент, режущий инструмент станков, электродвигатели, вентиляторы и т.п.).

3. Соударение деталей узлов в процессе работы оборудования (зубчатые соединения, подшипниковые узлы и т.п.).

4. Взаимодействие рабочих органов оборудования с обрабатываемым материалом (режущие инструменты металло- и деревообрабатывающих станков, грейферы грузоподъемных кранов, лесозаготовительных машин, ковши, отвалы, ножи строительно-дорожных машин и т.п.).

5. Кинематическое возбуждение вибрации при движении машин и механизмов по неровной опорной поверхности (автомобили, электро- и автопогрузчики, трактора, лесозаготовительные машины, тягачи, строительно-дорожные машины, наземный транспорт и т.п.).

6. Гидроаэродинамические воздействия, возникающие при работе оборудования (гидроприводы, пневмоприводы, вентиляторы и т.п.).

7. Износ оборудования, некачественные сборка узлов, монтаж оборудования.

Методы обеспечения вибробезопасности

ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность" предусматривает технические и организационные методы защиты от вибрации. Наиболее эффективны технические методы, которые в свою очередь подразделяются на методы, уменьшающие параметры вибрации в источнике ее возбуждения, и методы защиты от вибрации на путях ее распространения.

К основным методам, уменьшающим параметры вибрации в источнике ее возбуждения, относятся следующие.

1. При проектировании:

· изменение конструктивных элементов источника возбуждения, обеспечивающее их безударное взаимодействие (замена прямозубых шестерен на косозубые, шевронные; замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерновращающимися, механизмами с гидроприводами; применение на станках ножевых валов с винтообразной режущей кромкой и т.п.);

· изменение характера возбуждающих воздействий;

· выбор режима работы оборудования (например, изменение частоты колебаний);

· замена возвратно-поступательных движений вращательными;

· замена подшипников качения на подшипники скольжения;

· отстройка от режима резонанса изменением массы и жесткости оборудования или установлением нового рабочего режима.

2. При изготовлении деталей:

· использование материалов в соответствии с Техническими условиями;

· повышение класса точности обработки, соблюдение допусков;

· термическая обработка в соответствии с установленными режимами.

3. При сборке узлов, оборудования:

· качественная центровка приводного и приводимого механизмов;

· качественная балансировка вращающихся масс;

· обеспечение необходимой жесткости соединения.

4. При монтаже стационарного оборудования:

· обеспечение соответствия массы и конструкции фундамента величине усилий, возникающих при работе оборудования;

· установка оборудования на виброизолирующее основание;

· качественное крепление оборудования к фундаменту.

5. При эксплуатации оборудования – своевременное и качественное техобслуживание:

· смазка сопряженных деталей;

· замена изношенных деталей;

· обеспечение необходимой жесткости соединений.

К основным методам защиты от вибрации на путях ее распространения относятся следующие:

1. Виброизоляция. Этот способ защиты заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения оборудования защищаемому объекту (основанию, рабочему месту, строительной конструкции) при помощи устройств, помещаемых между ними (виброизоляторов, пружин, упругих прокладок). Эффективность виброизоляции определяется коэффициентом передачи КП, который рассчитывается по формуле:

, (11)

где , , – амплитуда виброперемещения, виброскорость, виброускорение на рабочем месте;

, , – амплитуда виброперемещения, виброскорость, виброускорение на рабочем месте при использовании виброзащитного модуля.

Эффективность виброизоляции в децибелах определяют по формуле:

. (12)

Эффективность виброизоляции в процентах определяют по формуле:

%, (13)

где – среднее квадратическое значение виброскорости до применения виброзащиты, м/с; – среднее квадратическое значение виброскорости после применения виброзащиты, м/с.

2. Динамическое виброгашение. Динамическое гашение вибрации осуществляют путем установки оборудования на фундамент с определенной массой или применением динамических виброгасителей. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему, собственная частота которой настроена на основную частоту колебаний оборудования, вибрация которого снижается. Подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия . Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем оборудовании, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями оборудования.

3. Вибродемпфирование (вибропоглощение). Это процесс уменьшения уровня вибрации защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию.

Уменьшение параметров вибрации может осуществляться:

· использованием в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением (сплавы на основе меди, никеля, кобальта, марганца с содержанием меди, магниевые сплавы, твердые пластмассы, прессованная древесина, твердая резина);

· нанесением на вибрирующие поверхности упруго вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (жесткие, мягкие, комбинированные вибродемпфирующие покрытия);

· применением поверхностного трения (например, при колебаниях изгиба двух скрепленных и плотно прилегающих друг к другу пластин).

При кинематическом возбуждении вибрации применяются следующие методы по ее снижению:

· изменение конструкции элементов оборудования;

· уменьшение неровностей пути перемещения самоходных и транспортных машин;

· повышение амортизирующей способности опорных элементов самоходных и транспортных машин.

Эффективными способами защиты работающих от действия вибрации являются дистанционное управление, автоматизация производственных процессов.

Если техническими методами невозможно снизить уровень вибрации до гигиенических норм, рекомендуется использование средств индивидуальной защиты: виброзащитных рукавиц, перчаток, виброзащитной обуви.

К организационным методам защиты от вибрации относятся следующие:

· Нормирование параметров вибрации.

· Контроль за уровнем вибрации на рабочих местах.

· Организация рационального режима труда и отдыха.

· Исключение контакта работающих с вибрирующими элементами.

· Выбор оборудования с наименьшими параметрами вибрации.

· Своевременное техобслуживание оборудования.

· Профилактическое лечение.

· Обеспечение санитарно-бытовыми помещениями и устройствами (ручными, ножными ваннами и т.п.).

ПРАКТИЧЕСКАЯ часть

Работа состоит из экспериментальной и расчетной частей. В экспериментальной части нужно сделать оценку условий труда по вибрации, выполнив измерения фактических параметров вибрации и сравнив их с допустимыми. В расчетной части должны быть решены задачи. Исходные данные для расчетов представлены в табл. П.11.

Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема экспериментальной установки для измерения параметров вибрации

Установка включает в свой состав: вибростенд 1, генератор электрических сигналов 2, измеритель шума и вибрации 3, объект виброизоля-
ции 4 (имитирующий рабочее место) с вибродатчиком, виброзащитный модуль 5.

Источником вибрации является вибростенд, имитирующий производственное оборудование, приборы, инструменты, генерирующие вибрацию. Вибростенд имеет электромагнитную систему возбуждения вибрации. Электрический сигнал подается на катушку возбуждения генератором сигналов 2 (рис. 4). Генератор позволяет формировать электрический сигнал большой мощности в широком диапазоне частот. Катушка возбуждения обеспечивает перемещение стола вибростенда с определенными частотой и амплитудой, что позволяет регулировать параметры создаваемой вибрации.

Внешний вид генератора сигналов представлен на рисунке 4.

Объект виброизоляции (рабочее место) представляет собой устройство, которое обеспечивает установку пластинки с вибродатчиком с целью измерения параметров вибрации. Массу объекта виброизоляции можно изменять за счет установки на нем дополнительных металлических пластин, входящих в его состав.

Виброзащитный модуль, назначением которого является уменьшение параметров вибрации, передающейся на рабочее место, представляет собой устройство, состоящее из двух параллельных пластин, между которыми установлены виброизоляторы или виброизолирующая прокладка. В качестве виброизоляторов применяются витые пружины с различным диаметром проволоки или плоские пружины, расположенные между пластинами, имеющими различную массу. В качестве виброизолирующей прокладки используется пенополиуретан.

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Нормирование вибрации.
Рубрика (тематическая категория)	Производство

Вибрация

Использование в оборудовании более высоких частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше.

Использование блокировок.

Дистанционное управление.

Защита от ультразвука.

4. Применение кожухов и экранирование рабочих мест (материал: листовая сталь или дюралюминий с обклейкой рубероидом или резиной, эластичные экраны состоящие из трех слоев резины толщиной 5 мм).

Вибрация – механические колебания упругих тел или колебательные движения механических систем.

Параметры вибрации:

· Частота (Гц)

· Амплитуда (метры)

· Виброскорость

· Уровень виброскорости

· Виброускорение

· Уровень виброускорения

Нормативный документ: СанПин 2.2.4/2.1.8.10.-33-2002 ʼʼПроизводственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Предельно допустимые уровниʼʼ

Виды вибрации:

· Общая – сотрясения передаются на опорные поверхности стоящего или сидящего человека.

a) Транспортная – вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин при передвижении по местности и дорогам (трактора, грузовые автомобили, снегоочистители, горношахтный транспорт).

b) Транспортно-технологическая – вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, передвигающихся по специально подготовленной поверхности, рабочим помещениям, промышленным площадкам горных выработок (напольный производственный транспорт; краны мостовые, козловые, строительные; легковые автомобили и автобусы; экскаваторы; путевые машины).

c) Технологическая – вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места͵ не имеющие источников вибрации.

§ Тип ʼʼаʼʼ - вибрация на постоянных рабочих местах производственных помещений.

§ Тип ʼʼбʼʼ - вибрация на рабочих местах складских помещениях, бытовых, дежурных и других вспомогательных помещениях, где нет источников вибрации.

§ Тип ʼʼвʼʼ - вибрация на рабочих местах в административных помещениях, конструкторских бюро и т.д.

По направлению воздействия:

Ø Вертикальная

Ø Горизонтальная

По времени воздействия:

Ø Постоянная – вибрация, у которой за время наблюдения (более 10 минут) изменяется не более чем в два раза.

Ø Непостоянная – вибрация, у которой за время наблюдения (более 10 минут) изменяется более чем в два раза.

· Локальная – сотрясения передаются через руки человека.

Три вида нормирования:

1. Частотный (спектральный анализ) – для локальной вибрации допустимые значения параметров вибрации устанавливаются в октавных полосах по среднегеометрическим частотам. А для общей вибрации в 1/3 октавной полосах частот.

Нормируемыми параметрами являются:

· Виброскорость

· Виброускорение

· Уровень виброскорости

· Уровень виброускорения (сейчас чаще всœего используется)

Нормирование вибрации. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Нормирование вибрации." 2017, 2018.

- Нормирование вибрации.

Основные характеристики. Меры защиты. Нормирование ультразвука. Приборы контроля. Защитные мероприятия. Нормирование инфразвука. Опасность для человека. Диапазон инфразвуковых колебаний совпадает с... .

- Нормирование вибрации

I направление - санитарно-гигиеническое. II направление - техническое (защита оборудования). Нормативные документы: ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ Вибрационная безопасность. СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы.... .

- Нормирование вибрации. Методы обеспечения вибробезопасных условий труда.

Методы гигиенической оценки вибрации: 1. частотный анализ норм-го пар-ра.---- основной метод из всех. 2. интегральная оценка по частоте норм-го пар-ра. 3. интегральная оценка с учётом времени вибрационного воздействия по эквивалентному уровню норм-го пар-ра. Нормируемыми... .

- Нормирование вибрации.

Нормируемые параметры. Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, должна производиться следующими методами: - частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра; - интегральной оценкой по частоте нормируемого... .

- ИЗМЕРЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ.

Выпускаемая в настоящее время измерительная аппаратура основана на использовании электрических методов, обеспечивающих высокую точность преобразования механических колебаний в электрические с помощью магнитно-электрических и пьезо-электрических датчиков... [читать подробнее] .

- Гигиеническое нормирование вибрации

Классификация вибраций Согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96 вибрации, воздействующие на человека могут классифицироваться по нескольким признакам. 1. По способу передачи на человека: 1.1. Общая вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или... .

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации может производиться тремя методами:

частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами вибрации являются измеряемые в октавных или третьоктавных полосах частот среднеквадратические значения виброскорости и виброускорения (или их логарифмические уровни (L V , L a )).

При интегральной оценке по частоте нормируемыми параметрами вибрации являются скорректированные значения виброскорости или виброускорения U (а также их логарифмические уровни L U ), которые оцениваются по формулам:

, (12.6)

где U i , L Ui  среднеквадратические значения виброскорости или виброускорения или их логарифмические уровни в i - й частотной полосе;

п  число октавных полос в нормируемом частотном диапазоне;

K i , L Ki  весовые коэффициенты для i -й частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней. Значения весовых коэффициентов приведены в СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

Интегральная оценка вибрации с учетом времени ее воздействия выполняется по последующим формулам:

,

, (12.7)

где U i  значения контролируемых параметров виброскорости (V, L V ),м/с, или виброускорения (a , L a ), м/с 2 , действующих в течение времени t i ;

t i  время действия вибрации в i -ом интервале, ч;

п  общее число интервалов действия вибрации;

 общее время действия вибрации, ч.

В СН 2.2.4/2.1.8.566-96 установлены предельно допустимые величины нормируемых параметров локальной и общей вибрации (табл.12.1).

12.5. Системы защиты от вибрации

В тех случаях, когда фактические значения гигиенических характеристик вибрации превышают допустимые значения, применяются системы защиты от вибрации.

Z = Z φ + Z ρ + Z τ + Z сиз.

Методы и средства защиты от вибрации по мощности Z φ : вибродемпфирование, виброгашение, виброизоляция.

Вибродемпфирование  это процесс уменьшения уровня вибраций путем превращения энергии механических колебаний системы в другие виды энергии. Увеличение потерь энергии в системе может быть достигнуто использованием конструктивных материалов с большим внутренним трением, нанесением слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, использованием поверхностного трения или переводом механической колебательной энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля.

В качестве демпфирующих материалов используют пластмассу, дерево, резину. С целью снижения вибрации начат выпуск ручного механизированного инструмента в корпусах из полимерных материалов. На многих видах оборудования внедряется постановка в подшипниковые узлы вибродемпфирующих втулок, что значительно снижает уровень вибраций. Использование пластмасс позволяет снизить уровень вибрации по виброскорости на 810 дБ. В том случае, когда применение полимерных покрытий в качестве конструктивных не представляется возможным, для снижения вибраций используют вибродемпфирующие покрытия, переводящих колебательную энергию покрытия в тепловую.

Таблица 12.1

Предельно допустимые значения нормируемого параметра по виброскорости (числитель, м/с10 –2)

и логарифмическому уровню виброскорости (знаменатель, дБ)

вибрации

Координатные

Среднегеометрические частоты полос, Гц

Локальная

3, 5

Действие жестких покрытий проявляется главным образом на низких и средних частотах, мягких  на высоких. В качестве жестких покрытий используются твердые пластмассы, битуминизированный войлок, а также различные полимерные смеси. В качестве мягких  мягкие пластмассы, материалы типа резины, пенопласты, поливинилхлоридные пластики. Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы.

Под виброгашением понимают уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем введения в систему дополнительных сопротивлений упругого или инерционного типа. Чаще всего виброгашение реализуется путем установки агрегатов на самостоятельные фундаменты. Иногда для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту. Используют также установку виброгасителей как дополнительную колебательную систему.

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостаток динамического виброгасителя  он действует только на своей резонансной частоте.

Виброгашение путем увеличения жесткости системы достигают изменением конструкции и, в частности, введением ребер жесткости, что способствует снижению амплитуды смещения отдельных точек и снижению уровня вибрации.

Виброизоляция  это уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем уменьшения передачи колебаний этому объекту от источника колебаний.

Виброизоляция осуществляется посредством введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от источника колебаний к элементам конструкции или человеку. Виброизоляция достигается путем установки агрегатов на специальные упругие устройства (опоры), обладающие малой жесткостью.

Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который имеет физический смысл отношения силы, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе, действующей при жесткой связи. Чем это отношение меньше, тем лучше виброизоляция.

Коэффициент передачи (КП) может быть рассчитан по формуле:

, (12.8)

где f  частота возмущающей силы;

f 0 – собственная частота системы на виброизоляторах.

Оптимальное соотношение между f и f 0 равно 34.

Для виброизоляции машин с вертикальной возмущающей силой применяют виброизолирующие опоры трех типов: резиновые, пружинные и комбинированные.

Пружинные в отличие от резиновых могут применяться для изоляции как низких, так и высоких частот. Они дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и высокой температуры, относительно малогабаритны Резина используется для виброизоляции машин малой и средней массы (электродвигателей и т.п.). В виброизоляторах резина работает на сдвиг и (или) сжатие.

Методы и средства защиты от вибрации по расстоянию Z ρ .

Для защиты от вибрации лучше всего использовать системы дистанционного управления, автоматического контроля и сигнализации. Иногда снижение вибрации достигается оптимальным размещением технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест.

Методы и средства защиты от вибрации по времени Z τ .

К средствам коллективной защиты временем относятся: регламентация рабочего времени, а также режима труда и отдыха работников.

Средства индивидуальной защиты Z сиз рук, ног и тела оператора от вибрации используются на производстве в случае необходимости. В качестве средств индивидуальной защиты (СИЗ) рук от вибрации применяются антивибрационные рукавицы. Основными требованиями, сформулированными в нормативной документации, являются: эффективность, которая регламентируется в частотном диапазоне 82000 Гц при фиксированной силе нажатия 50200 Н; максимальная толщина упругодемпфирующего материала 510мм. В зависимости от области применения средства защиты ног подразделяются на обувь, подметки и наколенники. В них используются специальные вибродемпфирующие материалы, которые ослабляют вибрацию в диапазоне частот 1190 Гц. Для защиты тела оператора используются нагрудники, пояса и специальные костюмы. Все виды защиты снижают вибрацию максимум на 10 дБ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Дайте определения следующим понятиям в чем их отличие: виброскорость, виброускорение, амплитуда виброскорости (виброускорения), уровень виброскорости (виброускорения).

В чем заключается специфическое действие вибрации на организм человека.

Какие параметры вибрации учитываются при нормировании вибрации.

В чем заключается вибродемфирирование, виброгашение и виброизоляция, чем они отличаются.

Каков максимальный уровень снижения вибрации возможен за счет использования индивидуальных средств защиты.