Классификация вибраций

Колебания называют периодическими, если любые значения колеблющейся величины повторяются через равные отрезки времени. Простейшая разновидность – синусоидальные колебания. Этот процесс может быть описан одной скалярной переменной u(t) называемой определяющей (колеблющейся) величиной. Если эта переменная – перемещение, тогда ее первая производная по времени – скорость, а вторая производная – ускорение. Изменяется она по закону:

,

где – постоянные параметры; параметр А равен наибольшему значению определяющей величины (перемещения, скорости, ускорения) и называется амплитудой; ω – угловая частота (с^-1 или рад/с); она зависит от периода Т (частоты f) колебаний:

.

В технике период колебаний принято измерять в секундах, а частоту – в герцах (Гц); 1 Гц равен одному полному колебанию в секунду.

Постоянный параметр называют начальной фазой колебаний, а аргумент - фазой колебаний в момент времени t.

Среднее квадратическое (эффективное) значение определяющей величины за время усреднения служит количественной энергетической оценкой колебания и в значительной степени характеризует его опасность и вредность для защищаемых объектов:

.

На практике принято определяющие величины для оценки вибрации – перемещения, скорость и ускорение – называть соответственно виброперемещением, виброскоростью, виброускорением. Интенсивность вибрации чаще выражают не эффективными значениями этих величин, а их логарифмическими уравнениями:

,

где – опорное значение определяющей величины, соответствующее ее нулевому уровню; опорное (пороговое) значение виброскорости м/с².

Логарифмическая единица измерения уровня вибрации называется белом (Б), а ее десятая часть – децибелом (дБ). Возрастание уровня на 10дБ означает увеличение параметра в раза, а увеличение на 1 дБ – в 1,12 раза. Интенсивность вибрационных воздействий на человека, приборы и другие объекты зависит от частоты. Поэтому диапазон частот принято разбивать на отрезки (полосы частот) и вычислять уровни вибрации для каждой полосы в отдельности. В качестве стандартных частотных полос при гигиенической оценке вибрации принимают октавные полосы, у которых отношение верхних граничных частот к нижним равно 2, т.е. . Каждую октавную полосу принято обозначать средним геометрическим значением ее граничных частот, определяемым по формулам:

,

де f_н – нижняя граничная частота; f_в – верхняя граничная частота, Гц.

Рассмотренные на примере гармонического колебания параметры вибрации справедливы и для других видов колебаний, так как любой полигармонический процесс, состоящий из множества волновых движений (что соответствует реальным производственным вибрациям), может быть разложен на конечное число синусоидальных гармоник по теореме Фурье.

Классификация вибраций.

Производственную вибрацию целесообразно подразделять на контактную, которая, распространяясь от источника образования через промежуточные элементы, достигает поверхностей машин, агрегатов, соприкасающихся с человеком-оператором, и неконтактную – ту, которая не достигает опорных поверхностей, человеку не передается и не влияет на его здоровье. На рис. 3 представлена схема передачи вибрации человеку-оператору.

Рис. Схема передачи вибрации человеку-оператору

Это разграничение имеет важное практическое значение при оценке виброопасности труда и служит одним из условий выявления виброопасных машин. Из этого также следует, что не всякая виброактивная машина является виброопасной для работающих. Кроме того, вибрационная техника, создающая полезную для технологии вибрацию, может распространять опасную для здоровья операторов контактную вибрацию.

В системах передачи вибрации от источника к опорным поверхностям особая роль принадлежит промежуточным элементам, размещающимся между источником вибрации и опорными поверхностями и выполняющими роль проводников вибрации. Они могут ослаблять ее или усиливать в зависимости от конструктивных особенностей и свойств материалов, из которых они выполнены.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на:

локальную;

общую.

Локальная вибрация передается человеку через руки. Она возникает при использовании ручных машин, при контакте рук рабочего с вибрирующими поверхностями штамповочных, формовочных и других агрегатов.

Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Она вовлекает в колебательный процесс все тело человека. С опорными поверхностями при этом соприкасаются опорные части тела человека, воспринимающие вес корпуса в положении стоя (подошвы ног) или сидя (ягодицы). Общая вибрация имеет место, когда оператор выполняет работу сидя или стоя, находясь непосредственно на вибрирующих поверхностях машин, агрегатов или в непосредственной близости от них на вибрирующих фундаментах или участках пола.

По источнику возникновения общую вибрацию подразделяют на три категории:

транспортную, которая воздействует на операторов подвижных машин и транспортных средств при их движении по дорогам;

транспортно-технологическую, которая воздействует на операторов машин с ограниченным перемещением только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадках, горных выработок (экскаваторы, краны и т. д.);

технологическую, которая воздействует на операторов стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации (металлообработка, прессовка, электрические машины, насосы, вентиляторы).