Рассмотрим порядок решения первой задачи.

Вычисление суммарного уровня вибрации (энергетическое сложение) можно производить в абсолютных единицах скорости или ускорения (м/сек, м/сек²).

Однако для вычисления удобнее пользоваться децибелами. Определение суммарного (среднего) уровня вибрации в децибелах от нескольких измерений проводят путём сложения по принципу внесения поправок на разницу между полученными значениями.

В таблице 2 даны поправки для энергетического сложения уровней вибрации в децибелах от нескольких источников и/или сложения уровней от нескольких измерений в одной точке. На первом этапе вычисляется разность между наибольшим и наименьшим уровнем, на втором – поправка из таблицы 2 (графы 1 и 2) прибавляется к наибольшему уровню.

Пример 1. Необходимо суммировать два уровня вибрации: 78 дБ и 81 дБ. Разность ними (81 - 78 = 3) равна 3. Следовательно, к большему уровню (именно к "81 дБ"!!!) надо прибавить 1.8 дБ (по графе 2) и округлить:

а) 81 дБ - 78 дБ = 3 дБ, поправка по таблице 2 равна +1,8 дБ

б) 81 дБ + 1,8 дБ = 82,8 дБ» 83 дБ.

Округление необходимо потому, что в реальных производственных условиях точность измерений зависит не только от чувствительности штатных приборов (общая стандартная погрешность ± 2 дБ). На корректность результата влияет множество известных и неизвестных причин и обстоятельств самого разного порядка: от достаточности числа замеров до особенностей источника вибрации, материала из которого выполнена конструкция и пр.

Скажем, что и акустическая волна, и вибрационная волна в выполнении своей задачи переноса энергии источника, встречают сопротивление среды распространения. Полное сопротивление среды проходящей через неё энергии называют импедансом.

Например, при измерениях вибрации величина импеданса формируется следующими обстоятельствами:

- проводимость виброволны материалом, из которого выполнена вибрирующая машина;

– плотность крепления датчика, сила нажатия на него (прижимной момент);

- инерция преобразования, прохождения и фильтрации сигнала по электрическим цепям прибора;

– инерция измерительного амперметра или вольтметра.

Такие причины и заставляют производить округления значений замеров до целых единиц.

 

Таблица 2 - Величины поправок дБ к уровням вибрации по разности

складываемых уровней (для нескольких источников или замеров в одной точке)

 

Разность двух	Величины	Группировка
складываемых уровней	поправок (добавок)	поправок (добавок)
	+ 3	= + 3
	+ 2,5
	+ 2,0	= +2
	+ 1,8
	+ 1,5
	+ 1,2
	+ 1,0	= + 1,0
	+ 0,8
	+ 0,6
	+ 0,5
	+ 0,4	= 0,0
	+ 0,2
	+ 0,0

 

Пример 2. Необходимо суммировать три уровня вибрации: 78 дБ, 80 дБ и 84 дБ.

1. Вычислим разность наибольших и наименьших значений в представленном ряду: 84 дБ – 78 дБ = 6 дБ, поправка D по таблице 2 равна 1 дБ.

2. Добавим к наибольшей величине поправку: 84 дБ + D = 84 дБ + 1 = 85 дБ,

3. Вычислим разность между полученной величиной 85 дБ и оставшимся уровнем: 85 дБ – 78 дБ = 7 дБ, из таблицы 2 поправка D = 0.8 дБ,

4. Прибавим поправку к 85 дБ: 85 дБ + 0.8 дБ = 85.8 дБ. Округлив, получим 86 дБ, что и характеризует средний энергетический уровень действующей вибрации трёх источников.

Процедура более точного энергетического суммирования даётся в нормативных документах. В частности, санитарные правила СН 2.2.4/2.1.8.566-96, предлагают две схемы получения корректированных энергетических уровней вибрации.

В практической работе расчёт средних уровней вибрации при большом количестве источников или замеров требует много времени. Зачастую встречаются ситуации, когда надо сложить на экране десятки уровней, измеренных в децибелах. Поэтому, рекомендуем способ приблизительного расчёта – устного счёта.

Для этого поправки по таблице 2 мысленно разбиваются на четыре группы (как показано в графе 3 таблицы): разность 0 - поправка D = + 3, разность от 1 до 3 - поправка D = + 2, разность от 4 до 8 - поправка D = + 1.

Разность больше 9 предполагает нулевую поправку, поскольку дробной величиной меньше 0,5 можно пренебречь.

Указанные интервалы следует запомнить вместе с целыми величинами поправок и, затем применять для устного сложения логарифмов характеризующих вибрацию. Так, например, устно сложив уровни 87 и 89 дБ, получим 91 дБ, поскольку поправка для разности в интервале от 1 до 3 равна 2.

Сложение по таблице с последующим округлением даст тот же результат:

а) 89 дБ - 87 дБ = 2 дБ, поправка по таблице 2 равна +2 дБ

б) 89 дБ + 2 дБ» 91 дБ.

Рассмотрим порядок решения второй задачи, формулировка которой приведена в начале этого подраздела.

Следует различать постоянную и непостоянную вибрацию.

Постоянная вибрация - это такая вибрация, которая за время наблюдения (замера) изменяется не более чем на 6 дБ. Надо указать на два момента: изменение параметров вибрации в течение замера и действие разных уровней вибрации во время работы.

В первом случае изменчивость вибрационной волны купируется самим измерительным прибором, который выполняет энергетическое суммирование и, выдаёт результат в форме "эквивалента с коррекцией" на время измерения. Во втором случае, когда вибрационное воздействие непостоянно во времени работы, следует вычислять эквивалентно-корректированные уровни на время действия (на экспозицию).

Напомним, что название "эквивалент" означает "равенство". Термин "коррекция" – поправку на что-то.

Поэтому эквивалентно-корректированный уровень непостоянной вибрации это такой уровень постоянной вибрации, который бы оказывал одинаковое энергетическое воздействие за взятый отрезок времени. Иными словами, энергию непостоянного воздействия приравнивают к энергии постоянного воздействия путём внесения поправок (коррекции) на экспозицию, разнонаправленный характер колебаний, инерцию измерения и пр.

Вычисление эквивалентно-корректированных уровней не постоянно действующей вибрации проводят в два этапа. На первом этапе производят суммирование уровней с поправками на сложение логарифмов, как показано выше (таблица 2). На втором этапе пользуются таблицей, содержащей поправки на время действия. Эти поправки можно найти в любом нормативном документе по обсуждаемой теме, они представлены в таблице 3.

Например, на работника в течение 0,5 часа воздействовал уровень виброскорости равный 95 дБ (а), в течение 5 часов - 85 дБ (б), и в течение 2 часов - 76 дБ (в).

Таблица 3 - Значение поправок к измеренным уровням вибрации в зависимости от продолжительности воздействия (экспозиции)

Экспозиция, час									0.5	0.25	0.1
В %% от 8-часовой смены
Поправки ДБ		- 0.6	- 1.2	- 2	- 3	- 4.2	- 6	- 9	- 12	-15.1	- 19

 

Расчёт для получения суммарной характеристики влияния фактора за рабочий день, следующий:

Экспозиция	Поправка	Вычисления
а) = 0,5 часа (95 дб)	- 12:	95 дБ - 12 = 83 дБ
б) = 5 часов (85 дБ)	- 2:	85 дБ - 2 = 83 дБ
в) = 2 часов (76 дБ)	- 6:	76 дБ - 6 = 70 дБ.
		Сумма: = 86 дБ

 

Суммирование произведём по ранее обсуждённой схеме: разность между 83 дБ и 70 дБ равна 13 (чем можно пренебречь). Разность между двумя уровнями 83 дБ равна нулю. Поэтому к этой величине следует добавить 3 дБ:

83 дБ – 70 дБ = 13 поправка + 0,3:	83 дБ + 0,3 = 80,3 дБ» 80 дБ
83 дБ – 83 дБ = 0 поправка +3:	83 дБ + 3 дБ = 86 дБ

Следовательно, на работника в течение рабочего действия воздействовала вибрация с суммарным уровнем (интенсивностью) 86 дБ.

В данном примере каждый измеренный уровень вибрации вначале приравнивали к постоянным уровням поправкой по экспозиции и только после этого производили суммирование полученных значений – то есть выполняли коррекцию. Если попытаться вначале произвести суммирование измеренных уровней, а затем сделать поправку на время к вычисленному суммарному уровню, то получим ошибочный результат. Пользователь может убедиться в этом самостоятельно, если возьмёт в вычисления среднее от заданной экспозиции:

0.5 час + 5 час + 2 часа Þ 7,5 часов

Средний уровень для перечисленных исходных значений шума 95 дБ, 85 дБ, и 76 дБ равен 95 дБ (расчёт по таблице 2). Поправка на 7,5 часов из таблицы 3 равна – 0.6 дБ. Следовательно, 95 дБ – 0.6 дБ»94 дБ. Данная величина ошибочна из-занедоучёта конкретной экспозиции каждого действующего уровня фактора.

Кроме сложения логарифмы (децибелы) можно перемножать. Умножение уровней вибрации может быть полезно, например, в ситуации, когда в помещении несколько одинаковых её источников равных по своим значениям.

Например, в компрессорном помещении на металлическом настиле укреплено пять двигателей. Каждый из них создаёт вибрацию интенсивностью 90 дБ. Тогда, если уровень виброскорости источника равен Р = 90 дБ, общий уровень пяти таких же источников может быть определён в следующем расчёте.

Определим, что один источник равен 90 дБ:

Выполним умножение:

Произведя вычисления, получим:

дБ

В санитарных нормах "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий" (СН 2.2.4./ 2.1.8.566-96) даны схемы расчётов вибрации, которые включают всё вышесказанное.

В заключение главы сделаем несколько замечаний, которые должны бы внести окончательную ясность в понятия "суммарного", "эквивалентного уровня" и "эквивалентно-корректированного уровня" вибрации.

Вибрация измеряется множеством числовых показателей, которые очень трудно проанализировать по отдельности. Поэтому требуется интегральная, одночисловая оценка. При интегральной оценке вибрации с учетом времени ее воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения или их логарифмический уровень.

1. Суммарный уровень – это логарифмическая сумма уровней или абсолютная сумма скоростей и ускорений, вычисляемая по специальным правилам,

2. Эквивалентный уровень вибрации измеряется прибором, который переводит её вариации по направленности её энергии в постоянный уровень,

3. Корректированный уровень – это уровень вибрации, учитывающий время её воздействия,

4. Эквивалентно-корректированный уровень вибрации является её одночисловой оценкой, своеобразным приёмом для снижения размерности множества исходных данных одного порядка (дБ, м/сек, м/сек ²). Суть "снижения размерности первичного массива данных" заключена в том, чтобы заменить множество числовых параметров одним числом.

Смысл указанного понятия в том, что оно объединяет сведения об изменчивости скорости и направления сдвига материального тела и времени колебания (воздействия).

На рисунке 5 показан пример сопоставления действия постоянной и непостоянной вибрации за одно и тоже время. Из рисунка видно, что импульсная непостоянная вибрация за время воздействия будет действовать 8 раз импульсами разной силой. Постоянная вибрация действует всё время. Насколько эти два вида вибровоздействия могут соответствовать друг другу? Задача уравнивания энергий решается коэффициентом пересчёта (энергетическим коэффициентом), заложенным в схеме измерителя и в поправках на экспозицию.

Рисунок 6 – Энергетическое неравенство уровней постоянной и непостоянной вибрации

 

Обсудим таблицу 4. Она содержит пример расчёта эквивалентно - корректированных уровней вибрации на поверхности стола швейной машины по вертикальной оси Z.

В одной точке на вибрирующей поверхности выполнены три измерения. Результаты представлены семью цифрами на каждый замер, и в сумме – двадцати одной цифрой. Чтобы оценить указанное множество цифр, вычислим эквивалентно-корректированный уровень.

Для получения искомого уровня в таблице 4, суммировали эквивалентные уровни, полученные по шкале прибора. От этих значений отняли поправки на экспозицию согласно таблице 3.

В итоге таблицы указаны эквивалентно-корректированные уровни по октавным полосам среднегеометрических частот и суммарный эквивалентно - корректированный уровень всех измерений – 112 дБ.

Таким образом, в этой главе попытались обновить знания курсантов (слушателей, студентов) по вибрационному фактору в объеме, необходимом для гигиенического осмысления влияния вибрации на работающих людей. Подробно обсудили физические представления о природе вибрации, содержание физических единиц для оценки вибрации и действия над децибелами. В главе также предпринята попытка наиболее полным образом внести ясность в фундаментальные понятия темы: "суммарные уровни", "корректированные и эквивалентно - корректированные уровни вибрации".

 

Таблица 4 – Расчёт эквивалентно-корректированного уровня вибрации на поверхности стола швейной машинки

 

Ось замера	Характер вибрации	Среднегеометрические частоты (Гц) в октавных полосах (дБ)	Суммарный уровень
		16	31.5	63	125	350	500	1000	дБ
Z	Непос -								= 107
	тоянный								= 110
									= 110
	(D >6)		(>6)	(>6)	(>6)	(>6)	(>6)	(>6)
Суммарный уровень								= 114
Время действия T = 5 часов	-2	-2	-2	-2	-2	-2	-2	-2
Эквивалентно-корректированный уровень								= 112

 

Контрольные тесты