Физические величины, характеризующие вибрацию

Исследование уровней вибрации на рабочих местах при помощи компьютерной обработки данных

Методическая разработка к выполнению лабораторной работы по

курсам «Безопасность жизнедеятельности» и

«Системы защиты среды обитания»

Нижний Новгород, 2005

УДК.628.8

Исследование уровней вибрации на рабочих местах при помощи компьютерной обработки данных.

Методическая разработка к выполнению лабораторной работы по курсам «Безопасности жизнедеятельности» и «Системы защиты среды обитания»

Нижний Новгород, издание ННГАСУ, 2005.

В данных методических указаниях приводятся основные понятия о вибрациях на рабочих местах. Изложены нормы вибрации. Дается методика измерения и расчета вибрационных характеристик рабочих мест.

Предназначены для студентов, обучающихся по специальностям направлений:

656500 – Безопасность жизнедеятельности

550100 – Строительство

Составители: к.т.н., профессор Моисеев В.А.

ассистент Макаров П.В.

Под редакцией: д.х.н., профессор Борисов А.Ф.

© Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 2005

Содержание

1. Характеристика производственной вибрации. 5

1.1. Общие положения. 5

1.2. Физические величины, характеризующие вибрацию.. 5

2. Классификация вибраций, действующих на человека. 8

3. Нормируемые параметры вибрации в промышленных зданиях. 10

3.1. Частотный анализ нормируемых параметров вибрации. 11

3.2. Интегральная оценка по частоте нормируемых параметров вибрации. 11

3.3 Интегральная оценка вибрации с учетом времени ее воздействия. 14

4. Принцип работы шумомера интегрирующего-виброметра ШИ-01В.. 20

5. Порядок проведения измерений. 23

6. Передача данных с шумомера на ПЭВМ... 26

7. Обработка результатов в программе «Калькулятор». 27

8. Пример расчета корректированных значений вибрации. 30

9. Построение графиков распределения уровней виброускорения по октавным полосам при помощи программы Excel 32

10. Экспериментальная часть. 41

11. Контрольные вопросы.. 42

12. Литература. 43

Характеристика производственной вибрации

Общие положения

Вибрацией называются механические колебания упругих тел,проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом изменении ими формы, которую они имели в статическом состоянии. Длительное действие вибрации на человека может вызвать вибрационную болезнь, различные нервные заболевания, снижение производительности труда.

Установлено, вибрации в диапазоне частот 75-120 Гц и амплитудой менее 0,01 нм не ощущается, в диапазоне частот 50-65 Гц и амплитудой выше 0,03 нм являются сильными раздражителями.

Наиболее сильное физиологическое воздействие оказывают вибрации с частотой 5-6 Гц, т.к. эти частоты близки к частоте собственных колебаний человека и поэтому может наступить разрушительный резонанс. Вибрации с частотой более 1000 Гц воспринимаются как давление определенной силы.

Физические величины, характеризующие вибрацию

Простейшей вибрацией является гармоническое синусоидальное колебание [1].

x = x₀ sin(ωt+φ),

где x – виброперемещение, м; x₀ – амплитуда виброперемещения, м; t – время, с; ω – угловая частота колебания; φ – начальная фаза колебания.

Здесь ω = 2π·f = , где f – частота колебания, Гц; Т – период колебания, с.

Характеристиками вибрации являются три величины:

- виброперемещение х, м (см. формулу (1));

- виброскорость V, м/с;

- виброускорение а, м/с² .

Виброскорость и виброускорение показывают, с какой скоростью и ускорением соответственно перемещаются частицы вибрирующей конструкции.

Виброскорость и виброускорение гармонического колебания определяются как первая и вторая производные от виброперемещения соответственно:

V = x' = x₀ ωcos(ωt+φ). (2)

А = V' = x'' = - x₀ ω ² sin(ωt+φ). (3)

При исследованиях вибраций зданий и сооружений, а также машин и механизмов чаще всего имеют место непериодические, т.е. негармонические колебания. В этом случае вибрация является случайной функцией времени и не может быть описана с помощью формул (1) - (3). Поэтому для того, чтобы охарактеризовать вибрацию на практике, используются среднеквадратические значения виброускорения а, м/с² .

Виброскорость и виброускорения реальных конструкций изменяются в очень широких пределах. Для измерения этих величин и изображения их на графиках используются логарифмические единицы:

- логарифмический уровень виброскорости L_v , дБ:

L_v = 20 lg , дБ, (4)

где V – среднеквадратическое значение виброскорости, м/с; V₀ = 5·10^-8 , м/с, - опорное значение виброскорости; логарифмический уровень виброускорения L_а , дБ:

L_а = 20 lg , дБ, (5)

где а - среднеквадратическое значение виброускорения, м/с² ; а₀ =1·10^-6 ,

м/с² , - опорное значение виброускорения.

В табл. 1 и 2 приведены соотношения между средними квадратическими значениями и логарифмическими уровнями виброскорости и виброускорения соответственно.

Таблица 1

Соотношение между логарифмическими уровнями виброскорости дБ и её значениями в м/с

Таблица 2

Соотношение между логарифмическими уровнями виброускорения дБ и её значениями в м/с²