Понятие о вибрации, виды вибрации.

Вибрация - колебания упругих тел. Характеризуется амплитудой, частотой, направлением. Различают общую и местную вибрацию, по направлению - вертикальную и горизонтальную, по частоте - низкочастотную (2-4Гц), средне – (8-16Гц) и высокочастотную (32-63Гц).

Вибрация нормируется по виброскорости и виброускорению.

Локальная вибрация малой интенсивности дает положительный эффект (вибрационный массаж); при общей вибрации высокой интенсивности - изменения ЦНС (ЭЭГ, нейроциркуляторные изменения, через вегетативную н.с. - изменения внутренних органов). Локальная вибрация вызывает длительный ангиоспазм - нарушения трофики, механическое повреждение нервных окончаний (сенсорные нарушения, полиневриты), артрозы с деформацией суставов (характерный вид кистей рук). Степени тяжести вибрационной болезни при действии общей или локальной вибрации – см. лекции.

Вибрацией называются механические колебания, испытываемые каким-то телом. Причиной вибрации являются неуравновешенные силовые воздействия. Вибрация находит полезное применение в медицине (вибромассаж), в строительстве (вибраторы) и в других областях нay­ки и техники. Однако длительное воздействие вибрации на человека является опасным. Опасна вибрация при определенных условиях и для машин и механизмов, так как может вызвать их разрушение.

       Различают общую и локальную (местную) вибрации. Общая вибрация вызывает сотрясение вceгo организма, местная- воздействует на отдельные части тела. Иногда работающий может oд­новременно подвергаться общей и местной вибрации (комбинирован­ная вибрация). Вибрация нарушает деятельность сердечно-­сосудистой и нервной систем, вызывает вибрационную болезнь. Особенно опасна вибрация на резонансных или около резонансных частотах (6-9 Гц), соответствующих ­ритмам головного мозга.

       Основными параметрами, характеризующими вибра­цию, являются: амплитуда смещения, то есть величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; амплиту­да колебательной скорости и колебательного ускорения; период коле­баний- время между двумя последовательными одинаковыми coстояниями системы; частота.

       Спектры вибрации показывают зависимость между уровнями coставляющих и частотой. Спектры бывают дискретные, сплошные и смешанные. Дискретный спектр характерен для периодиче­ского или квази периодического колебательного процесса, сплошной- для случайного, смешанный- для их сочетания. 

       Для измерения вибрации используют виброметры и шумомеры с дополнительным приспособлением. Широко использу­ются отечественные приборы ВШВ 003­ М2 и приборы датской фир­мы «Ерюль и Иьер».

       Предельно-допустимое значение общей вибрации нормируется по виброускорению в октавных и третьоктавных полосах (от 0,8 до 80 Гц) по координатным осям (х, у, z).

       Разработка мероприятий по защите от вибра­ции рабочих мест должна начинаться на стадии проектирования тex­нологических процессов и машин, разработки плана производственного  помещения, схемы организации работ.

       Методы уменьшения вредных вибраций можно разделить на две группы: уменьшение интенсивности возбуждающих сил в источнике их возникновения и ослабление вибрации на путях распространения.

       Основные источники, определяющие возникновение общей вибрации в жилых и общественных зданиях: внешние: городской рельсовый транспорт (трассы мелкого заложения и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорт; промышленные предприятия и передвижные промышленные установки (при эксплуатации гидравлических и механических прессов, строгальных, вырубных и др. металлообрабатывающих механизмов, мощных компрессоров, бетономешалок, дробилок, строительных машин (дизель-молоты и др.); внутридомовые: инженерно-техническое оборудование зданий (лифты, вентиляционные системы, насосные), а также встроенные предприятия торговли (холодильное оборудование), предприятия коммунально-бытового обслуживания, котельные и т. д.

       Нормируемыми параметрами вибрации, создаваемой внутренними и внешними источниками в жилых и общественных зданиях, могут являться:

- для постоянной вибрации– среднеквадратичные значения ускорения и их логарифмические уровни в дБ в октавных полосах частот, а также среднеквадратичные корректированные ускорения и их логарифмические уровни;

- для непостоянной вибрации – эквивалентные корректированные ускорения и их логарифмические уровни;

- максимальные среднеквадратичные корректированные ускорения и их логарифмические.

       Гигиеническая оценка уровней вибрации в жилых и общественных зданиях выполняется в несколько этапов:

1) планирование обследования объекта и проведения измерений;

2) проведение обследования объекта и выполнение измерений;

3) обработка результатов измерений и оформление протокола измерений;

4) оценка уровней вибрации на соответствие нормативным документам.

       Оценка уровней вибрации в жилых и общественных зданиях осуществляется по всем нормируемым показателям. В качестве нормативных используются действующие документы санитарного законодательства.

       Обследование объекта, включая проведение измерений, выполняется специалистами, имеющими свидетельство о прохождении обучения по вопросам измерений неионизирующих излучений.При оценке уровня вибрации в здании в целом выбираются помещения, наиболее приближенные к источникам внутренней вибрации (механизмы лифтов, компрессоры, насосы, агрегаты вентиляционных систем и т. д.). Для оценки вибрации от внешних источников выбираются помещения на нескольких этажах здания.

       Вибрацию целесообразно измерять одновременно в вертикальном направлении z и двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях x и y, совпадающих с направлениями главных осей здания. Для сопоставления с гигиеническим нормативом необходимо привести измеренное значение к продолжительности периода контроля, для чего необходимо установить продолжительность (продолжительность одного измерения- 5 минут). Рекомендуется проводить не менее 5 измерений за период контроля, результатом измерения является среднее значение. При сопоставлении с гигиеническим нормативом результат измерения приводится к длительности периода контроля. Для этой цели определяют суммарное количество оцениваемых событий в период контроля.

       Обработка результатов заключается в определении уровня вибрации за контролируемый период (дневное или ночное время). Для постоянной вибрации определяется среднеарифметическое значение уровня вибрации в октавных полосах и корректированного уровня, а для непостоянной вибрации– эквивалентное корректированное значение для контролируемого периода по результатам всех измерений. Расчет эквивалентных корректированных значений производится в соответствии с требованиями НД.

       Защита от вибрации. Для защиты от вибрации существует несколько oc­новных методов. Борьба с вибрацией в источнике ее возникновения предполагает конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых исключены или снижены неуравновешенные силы, отсутствует ударное взаимодействие деталей, вместо подшип­ников качения используются подшипники скольжения. Примене­ние специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерен позволяют снизить уровень вибрации на 3-4 дБ. ­ Устранение дисба­ланса вращающихся масс достигается балансировкой.

       Отстройка от режима резонанса достигается либо изменением характеристик системы (массы и жесткости), либо изменением угло­вой скорости. Жесткостные характеристики системы изменяются введением в конструкцию ребер жесткости или изменением ее упругих характеристик.

       Виброизоляция ­- это способ уменьшения вибрации защищенногo объекта посредством введения в системуупругой связи, препятствую­щей передаче вибрации от источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции. Виброизоляция называется aктив­ной, если для уменьшения вибрации используется дополнительный источник энергии, и пассивной, если используются упругие элемен­ты­ виброизоляторы или амортизаторы. Виброизоляторы выпол­няют из стальных пружин, резины и других материалов. Существу­ют также и комбинированные ­ резино-металлические и пружинно­ -пластмассовые амортизаторы.

       Широкое распространение получают пневмо-резиновые амортизаторы, использующие упругие свойства сжатого воздуха, так как они просты по конструкции обладают высокими виброизолирующими свойствами.

       Примером виброзащиты мoгyт служить также гибкие вставки в воздуховодах, «плавающие полы», виброизолирующие опоры (для изоляции машин с вертикальной возмущающей силой).

       В промышленности находит применение активная виброзащита, предусматривающая введение дополнительного источника энергии, с помощью котopoгo осуществляется обратная связь от изолируемоrо объекта к системе виброизоляции.

       Виброгашение ­- это способ снижения вибрации путем введения в систему дополнительных реактивных импедансов (сопротивлений). Чаще вceгo для этого вибрирующие aгpeгaты устанавливают на мac­сивные фундаменты. Одним из способов увеличения реактивного co­противления является установка виброraсителей. Колебания виброгасителя в каждый момент вpeмe­ни находятся в противофазе с колебаниями aгpeгaтa.

       Другим типом виброгасителей являются буферные емкости, служащие для превращения пульсирующего потока газа в равномерный.

       Уменьшить колебания, передаваемые на рабочие места и строи­тельные конструкции, от динамически неуравновешенных машин (дробилок, мельниц, вентиляторов, силовых установок) воз­можно путем их установки на массивные виброгасящие основания.

       Значительным источником вибрации являются различные нa­сосы. Для снижения вибрации, передаваемой на основание, насос устанавливают на железобетонной плите толщиной 150-300 мм, которая опирается на основание с помощью виброизо­ляторов. Увеличение массы установки приводит к снижению часто­ты собственных колебаний и повышению эффективности виброизо­ляции. При такой системе виброзащиты применение массивногo фун­дамента не является обязательным, и насос может быть установлен на полу цеха. В трубопроводе, отходящем от насоса, необходимо устраи­вать гибкие вставки из гофрированной резины, а в местах прохода трубопровода через конструкции здания использовать подвесы и резиновые прокладки. Эти меры позволяют значительно снизить передачу вибрации и структурногo шума по трубам в смежные поме­щения.

       Для уменьшения вибрации кожухов и других деталей, выполнен­ных из стальногo листа, применяют метод вибропоглощения, то есть снижения вибрации объекта путем превра­щения ее энергии в другие виды (в конечном счете ­ в тепловую).

       Увеличения потерь энергии возможно достичь разными приемами: использованием материалов с большим внутренним трением, исполь­зованием пластмасс, дерева, резины; нанесение слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.).

       Мягкие листовые покрытия приклеивают к тонким металлическим поверхностям кожухов, ограждений, вентиляторных воздуховодов.

       В том случае, если техническими способами не удается снизить виб­рацию ручных машин и рабочих мест до гигиенических норм, применя­ют виброзащитные рукавицы и виброзащитную обувь.