Вибрация: классификация, действие на человека, расчет пружинного амортизатора

Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называются вибрацией.

Основными параметрами вибрации являются:

амплитуда виброперемещения - V , м;

амплитуда колебательного ускорения (виброускорения) - а , м/с2;

период колебаний – Т, с;

частота колебаний –f, Гц=1/с

Вибрации, воздействующие на человека, можно классифицировать по ряду признаков:

По способу передачи вибрации на человеческий организм:

общая;

локальная.

По характеру спектра:

узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышает значения в соседних третьоктавных полосах;

широкополосные вибрации – с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По частотному составу:

низкочастотные вибрации – с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1¸4 Гц для общих вибраций, 8¸16 Гц для локальных вибраций;

среднечастотные вибрации – с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 8¸16 Гц для общих вибраций, 31.5¸63 Гц для локальных вибраций;

высокочастотные вибрации – с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 31.5¸63 Гц для общих вибраций, 125¸1000 Гц для локальных вибраций.

По временным характеристикам:

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

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

a) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;

b) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1с;

c) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обусловливается биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий.

При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах человека. Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Расстройство зрительных восприятий проявляется в частотном диапазоне между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Выделяют три вида вибрационной патологии от воздействия общей, локальной и толчкообразной вибраций.

При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный

Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением биохимических показателей крови.

Вибрационная болезнь от воздействия общей вибрации и толчков регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, на заводах железобетонных изделий. Рабочие часто жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость.

Локальной. вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью.

Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену.

Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни, которая включена в список профессиональных заболеваний. Эта болезнь диагностируется, как правило, у работающих на производстве.

Пружинные амортизаторы целесообразно использовать для виброизоляции при сравнительно низкой частоте менее 33Гц и значительной амплитуде колебаний системы, а также при наличии высоких температур, масел, паров щелочей и кислот. В качестве пружинных амортизаторов чаще всего применяются стальные витые пружины, изготовляемые из прутка круглого сечения.

Исходные данные при проектировании виброизоляции рабочего места в случае гармонических вибрации основания: частота f колебаний, на которой проводятся испытания; амплитуда смещения Аосн вынужденных колебаний виброизолируемой плиты основания; нормативные значения амплитуды смещения основания Анорм в соответствии с ГОСТ 12.1.012-2004 [12]; габариты плиты а и в ; массы опорной плиты М, оператора m, оборудования mоб. (Масса оборудования принимается во внимание в том случае, когда она располагается но опорной плите рабочего места).

При расчете используется соотношение: