Лабораторная работа №3. Определение постоянной общей и локальной вибраций. Санитарно - гигиеническое нормирование

Цель работы

Экспериментальное определение логарифмических уровней виброускорений от электроинструмента и коллективного действия источников общей вибрации в лаборатории ИЗОС.

Основные понятия

Вибрация (лат. Vibratio — кoлебание, дрожание) — механические колебания.

Колеба́ния — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы.

Основными физическими характеристиками вибрации являются амплитуда и частота колебаний. Амплитуда вибросмещения измеряется в м или см, а частота колебаний – в герцах.

Учитывая, что при любом колебательном движении непрерывно изменяется скорость и ускорение (наибольшие на осевой линии колебания и наименьшие в крайних позициях), вибрацию оценивают по скорости и ускорению.

Для вибрации отсчет децибел ведется от условной опорной (пороговой) виброскорости, равной , виброускорения – . Пороговое вибросмещение - .

Виброскорость и виброускорение оцениваются в пределах стандартных октав со среднегеометрическими частотами – 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250 Гц и выше. Вибрация с частотой до 32 Гц относится к низкочастотной, а более 32 Гц – к высокочастотной.

Вибрация точки бывает плоскостной (по плоской траектории), пространственной (по пространственной траектории), поступательной (линейной) (вибрация твердого тела при его поступательном движении и угловая (крутильная) вибрация (при вращательном движении).

Среднеквадратическое значение колеблющейся величины -квадратный корень из среднего арифметического или среднего интегрального значения квадрата колеблющейся величины в рассматриваемом интервале времени. Если имеется дискретных значений колеблющейся величины, то среднее квадратическое значение:

Спектр колебаний (вибрации) - Совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания (вибрацию), в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих. Периодическим и почти периодическим колебаниям соответствует дискретный спектр, непериодическим - непрерывный спектр.

Дискретный, непрерывный, амплитудный, фазовый, энергети­ческий спектры - спектры колебаний или частот, в котором частоты гармонических составляющих колебаний образуют дискретное (или, соответственно, непрерывное, спектр амплитуд, спектр начальных фаз, удельная энергия колебаний) множество.

Спектральный анализ колебаний (вибрации) - Определение спектра колебаний (вибрации) или спектра частот.

Октавная полоса частот - Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2: , где — нижняя граничная частота, Гц; — верхняя граничная частота, Гц

Полуоктавная полоса частот - Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно : .

Третьоктавная полоса частот - Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно : .

Среднегеометрическая частота полосы (Среднегеометрическая частота) - Квадратный корень из произведения граничных частот полосы: .

Стоячая волна - Состояние среды, при котором расположение максимумов и минимумов перемещений колеблющихся точек среды не меняется во времени. Стоячую волну можно рассматривать как результат наложения двух одинаковых бегущих волн, распространяющихся навстречу одна другой.

Классификация вибрации

По источнику возникновения вибраций различают:

Ø локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;

Ø локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;

Ø общую вибрацию 1 категории - транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам.

Ø общую вибрацию 2 категории - транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок. К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные; горные комбайны и т.д.

Ø общую вибрацию 3 категории - технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации (станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины 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 других производственных 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 работников умственного труда;

Ø общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта;

Ø общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т.п.), предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных и т.д.

По направлению действия вибрацию подразделяют в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат:

Ø локальную вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат X_л, Y_л, Z_л, где ось X_л параллельна оси места охвата источника вибрации (рукоятки, ложемента, рулевого колеса, рычага управления, удерживаемого в руках обрабатываемого изделия и т.п.), ось Y_л перпендикулярна ладони, а ось Z_л лежит в плоскости, образованной осью X_л и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается);

Ø общую вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат X_о, Y_о, Z_o, где Х_о (от спины к груди) и Y_o (от правого плеча к левому) - горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; Z_o - вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п.

Направления координатных осей приведены на рис. 4.

По характеру спектра вибрации выделяют:

Ø узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах;

Ø широкополосные вибрации - с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По частотному составу вибрации выделяют:

Ø низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1 - 4 Гц для общих вибраций, 8 - 16 Гц - для локальных вибраций);

Ø среднечастотные вибрации (8 - 16 Гц - для общих вибраций, 31,5 - 63 Гц - для локальных вибраций);

Ø высокочастотные вибрации (31,5 - 63 Гц - для общих вибраций, 125 - 1000 Гц - для локальных вибраций).

Рисунок 4 – Направление координатных осей при действии вибрации

По временным характеристикам вибрации выделяют:

Ø постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;

Ø непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:

а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров 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 вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Источники вибрации

Вибрация возникает в самых разнообразных технических устройствах вследствие несовершенства их конструкции, неправильной эксплуатации, внешних условий (например, рельеф дорожного полотна для автомобилей), а так же специально генерируемая вибрация.

Источниками вибрации в технике могут быть:

Ø работающие электродвигатели, особенно плохо сбалансированные;

Ø дерево-, и металлообрабатывающее оборудование;

Ø ГТ двигатели самолетов и др. транспортных средств;

Ø вибрации металлоконструкций;

Ø низкочастотные вибрации музыкальных установок;

Ø природные вибрации — землетрясения, атмосферные разряды;

Ø плохое состояние дорожного покрытия;

Ø вибрации башен, дымовых труб, антенн, при знакопеременных ветровых нагрузках;

Ø вибрации ручного электроинструмента: дрели, отбойные молотки и др.