Краткие теоретические сведения. Вибрация представляет собой механические колебательные движения твердых тел при работе машин и механизмов

Вибрация представляет собой механические колебательные движения твердых тел при работе машин и механизмов, которые могут передаваться по материальной среде на тело человека. В результате этого отдельные части тела (локальная вибрация) или весь организм (общая вибрация) подвергаются сотрясениям.

Простейшей колебательной системой с одной степенью свободы является масса m, укрепленная на пружине (рис. 6.1).

Эта система совершает гармонические или синусоидные колебания, уравнение которых имеет вид

(6.1)

где – смещение массы от положения равновесия, м; – амплитуда смещения, м; – круговая (угловая) частота колебания, рад./с; t – время, с; – начальная фаза колебаний, рад.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются амплитуда (наибольшее отклонение точки от положения равновесия) А, м; колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний w, м/с²; период колебаний Т, с; частота колебаний f, Гц.

При гармонических колебаниях скорость и ускорение могут быть вычислены по формуле (6.1) как первая и вторая производная по времени, и в конечном виде их максимальные значения соответственно равны

; (6.2)

. (6.3)

Для исследования вибраций весь диапазон их частот (так же, как для шума) разбивается на октавные полосы.

Учитывая, что абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, на практике пользуются понятием логарифмического уровня виброскорости или виброускорения

; (6.4)

, (6.5)

где – виброскорость в октавной полосе, м/с; – пороговое значение виброскорости, принятое за начало отсчета (5×10^-8 м/с); – среднее квадратичное значение виброускорения, м/с²; – пороговое значение виброускорения, принятое за начало отсчета (10^-6 м/с^-2).

Нормативные требования к вибрации изложены в ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность» и в [6].

Гигиеническими характеристиками вибрации, определяющими ее воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости , м/с, ее логарифмические уровни , дБ, определяемые по формулам (6.4) или (6.5). Вибрация нормируется в зависимости от вида
(общая или локальная) для каждого установленного направления, в каждой октавной полосе частот. Гигиенические нормы вибрации установлены для рабочей смены длительностью 8 ч.

Одним из эффективных способов защиты рабочих мест от вибрации, вызываемых работой машин и механизмов, является виброизоляция.
С помощью виброизоляции достигается уменьшение передачи динамической силы от машины к основаниям посредством размещения между ними упругих элементов. Амортизаторы выполняют из стальных пружин, резины и других материалов. Расчет их ведется из условия, что частота собственных колебаний объекта должна быть ниже частоты вынужденных колебаний системы .