Дослідження вібрації на робочих місцях

Мета роботи: ознайомитися із нормативними вимогами до виробничої вібрації та навчитися експериментально визначати її рівень на робочих місцях.

Загальні відомості

Вібрація - це складний коливальний процес матеріальних точок або тіл, що виникає при періодичному зміщенні їх центра ваги від положення рівноваги, а також при періодичній зміні форми тіла, яку воно займало у статичному стані. Ці коливання сприймаються людиною через шкіру, кістки та м'яку тканину тіла.

Вібрації виникають при роботі електрифікованого та пневматичного інструментів, різних машин, обладнання, транспорту, сприймаються тілом людини при безпосередньому стиканні і створює небажаний вплив на людину.

Із зростанням швидкодії машин і механізмів зростають і шкідливі наслідки вібрації, оскільки енергія коливального процесу зростає пропорційно квадрату частоти коливань (частоти обертання вала машини). Вібрації створюють шкідливу, руйнівну дію на організм людини, а також на конструкції машин, обладнання, будівель.

 

29

Фізично шум і вібрації мають одну природу, а тому між ними немає принципової різниці. Різниця полягає лише у сприйнятті: вібрації сприймається вестибулярним апаратом та органами дотику, а шум - органами слуху.

Вібрації, що впливають на операторів різних машин, поділяються на категорії згідно ГОСТ 12.1.012-90. Гігієнічне нормування вібрацій передбачене у САННиП 3044-84 та САННиП 3041-84.

Фізично вібрації, що діють за синусоїдальним законом, характеризуються наступними основними параметрами: частотою коливань f, Гц амгиітудою зміщення А.,м.и; швидкістю коливань v, м/с; прискоренням коливань ео, м/с². Основна частота гармонічного коливального руху: f =60/л, де п - число обертів m хвилину.

Віброшвидкість і віброприскорення у випадку гармонічних коливань визначаються наступними виразами:

v =2nfA= w A,                                         (7-1)

w =4к² f ² А= w ² А.                                    (7-2)

Вібрацію, як і шум, можна характеризувати не тільки абсолютними величинами, а й відносними. В практиці віброакустичних досліджень використовують поняття логарифмічного рівня коливань.

Логарифмічні рівні віброшвидкості L_v {дБ) визначаються із виразу:

L _v =20- lg ,                                     (7-3)

де v - середнє квадратичне значення віброшвидкості, v ₀ = 5- 10^-8 м/с - граничне (порогове) значення віброшвидкості за міжнародним стандартом.

При оцінці вібрації дозою нормованим параметром є еквівалентне кореговане значення U _екв, що визначається із виразу:

U _екв =                                (7-4)

де D - доза вібрації, що визначається формулою:                      (7-5)

30

5. Результати вимірювань рівня вібрації на досліджуваному робочому місці занести до табл..7.2.

Таблиця 7.2

Параметри	Джерело інформації	Позначення	Одиниці вимірювання	Значення величини
Рівень вібрації в лабораторії від зовнішніх джерел (автотранспорт)	Вимірювач ВШВ-003	V, Lv	м/с- 10 ^-2 ¶ Б
Рівень вібрації на робочому місці оператора	Вимірювач ВШВ-003	V, Lv	м/с- 10^-2 дБ
Допустимий рівень вібрації	Табл.. 7.1	V, Lv	м/с- ^10-2 дБ

Завдання до лабораторної роботи № 7

1. Привести гігієнічне нормування вібрації на робочому місці згідно характеру трудової діяльності.

2. Зробити висновки про відповідність рівня вібрації на досліджуваному робочому місці санітарним нормам.

3. Привести інформацію про шкідливий вплив вібрації на організм людини та його наслідки.

Контрольні питання

1. В чому полягає фізичний зміст поняття "вібрація"?

2. Які основні параметри характеризують вібрацію?

3. За якими ознаками та як класифікуються вібрації?

4. В чому полягає дія вібрації на організм людини?

5. Чому вібрації з частотою 6...9 Гц найбільш несприятливо впливає на людський організм?

6. Який допустимий рівень вібрації при обслуговуванні сільськогосподар­ських машин?

7. В чому полягає принцип роботи та механізм експлуатації вимірювача шуму та вібрації ВШВ-003?

 

39

При роботі з віброперетворювачами ДН-З-МІ та ДН-4-М1 для одержан­ня інформації з допомогою щупа необхідно натиснути кнопку "1 kHz".

Вимірювання віброприскорення з використанням отавних фільтрів вимірювального приладу виконують вимірювання як за загальним рівнем, а потім встановити перемикачем "ФИЛЬТРЬІ ОКТАВНЬІЕ" необхідний октавний рівень. Після цього натиснути кнопку "ФИЛЬТРЬІ ОКТАВНЬІЕ".

Слід пам'ятати, що при роботі з октавними рівнями необхідно користуватися тільки перемикачем "ДЕЛИТЕЛЬ dB II", в той час як перемикач "ДЕЛИТЕЛЬ dB І" повинен залишатися у положенні, що вибране при вимірюванні віброприскорення за загальним рівнем.

Вимірювання віброприскорення або віброшвидкості в децибелах; Для визначення результату вимірювання віброприскорення або віброшв; лкості в децибелах слід скласти покази світлодіоду по шкалі " dB" — Ml01 з доказами вказуючого приладу (використовується шкала - со...10 dB) і потім до результатів вимірювання додати або відняти наступні величини в децибелах:

- при вимірюванні віброприскорення з віброперетворювачем ДН-4-МІ додати 10 дБ;

- при вимірюванні віброприскорення з віброперетворювачем ДН-З-МІ відняти \0дБ;

- при вимірюванні віброшвидкості з віброперетворювачем ДН-4-М! додати 46 дБ;

- при вимірюванні віброшвидкості з віброперетворювачем ДН-З-МІ додати 26 дБ. ■

Порядок виконання роботи

1. Вивчити будову та принцип роботи приладу-вимірювача шуму тії вібрації ВШВ-003.

2. Виміряти рівень вібрації в лабораторії, що виникає в результаті руху автотранспорту.

3. Виміряти рівень вібрації на робочому місці.

4. Затабл. 7.1 визначити допустимий рівень вібрації досліджуваного місця.

38

де U (x) - миттєве кореговане значення параметра вібрації в момент г, отримане за допомогою коректувального фільтра, t - реальний час впливу вібрації протягом робочої зміни.

За характером дії на організм людини вібрації поділяють на загальні, що передаються на все тіло людини, і місцеві - ті, що передаються на руки працюючого. Весь організм резонує при дії коливань з частотою близько 8 Гц. Коливання з частотою 17...25 Гц викликають резонанс для голови людини, для внутрішніх органів - 6...9 Гц.

В залежності від джерел виникнення загальні вібрації можуть бути трьох категорій:

1. транспортна вібрація, що впливає на водіїв (операторів) рухомих машин та транспортних засобів при їх русі;

2. транспортно-технологічна вібрація, що впливає на операторів машин з обмеженим переміщенням тільки по підготовленим поверхням виробничих приміщень, промислових майданчиків тощо (екскаваторів, гірничих машин, вантажопідйомних кранів, бетоноукладачів та ін.);

3. технологічна вібрація, що впливає на операторів стаціонарних машин або передається на робочі місця, які не мають джерел вібрації (верстати, електричні машини, вентилятори, бурові машини та ін.).

Для людини, що стоїть на вібруючій поверхні, є два резонансні піки на частотах 5...12 та 17...25 Гц, а для сидячої- на частотах 4...6 Гц.

В деяких випадках вібрація може" створювати сприятливий вплив на людину і застосовується в медицині для покращення функціонального стану нервової системи, прискоренню за живлення ран, покращенню кровообігу, лікуванню радикулітів та ін. Проте у виробничих умовах тривалий вплив вібрації приводить до різних порушень здоров'я людини і в кінцевому рахунку - до "вібраційної хвороби".

Найбільш розповсюджені захворювання викликаються локальними вібраціями при роботі з ручними машинами, інструментами, зокрема, різного ступеню судинних, нервово-м'язових, кістково-суглобових порушень.

31

Загальна вібрація створює несприятливий вплив на нервову систему, виникають зміни у серцево-судинній системі, вестибулярному апараті, порушується обмін речовин.

Вібрацію, що діє на людину, нормують окремо для кожного встановленого напрямку і враховують, зокрема, при загальній вібрації - її категорію, а для локальної - час фактичної дії. Для прикладу наводимо табл. 7.1 для категорії 3 на постійних робочих місцях виробничих приміщень.

Таблиця 7.1

Середиьо-геометричні частоти смуг. Гц	Гранично допустимі значення нормованого параметра по віброшвидкості
	по віброприскоренню   а, м/с'		по віброшвидкості
			v 10^-2, м/с		дБ
	1/3 октавна смуга	октавна смуга	1/3 октавна смуга	октавна смуга	октавна смуга
	Z, X, Y	Z, X, Y	Z, X, Y	Z, X, Y	Z, X, Y
1,6 2,0 2,5	0,09 0,08 0,071	0,14	0,9 0,64 0,46	1,30	108
3,15 4,0 5,0	0,063 0,056 0,056	0,10	0,32 0,23 0,18	0,45	99
6,3 8,0 10,0	0,056 0,056 0,071	0,11	0,14 0,12 0,12	0,22	93
12,5 16,0 20,0	0,090 0,112 0,140	0,20	0,12 0,12 0,12	0,20	92
25,0 31,5 40,0	0,18 0,22 0,285	0,40	0,12 0,12 0,12	0,20	92
50,0 63,0 80,0	0,355 0,445 0,56	0,80	0,12 0,12 0,12	0,20	92

 

32

шкалі "µ": 10 dB. Про наявність живлення також сигналізує один із світлодіодів перемикача "ДЕЛИТЕЛЬ dB".

Встановити перемикач "РОД РАБОТЬІ" в положення "F" або "S". Після цього вимірювач ВШВ-003 готовий до роботи.

Вимірювання віброприскорення за загальним рівнем здійснюється на характеристиці "ЛИН". В цьому випадку кнопки "V", "1 kHz" відключити.

Віброперетворювач ДН-З-МІ або ДН-4-М1, що встановлений на дослід­жуваному об'єкті, з'єднати перехідним кабелем 5Ф6.644.249 із попереднім підсилювачем.

Перемикачі вимірювального приладу встановити у наступні положення:

"ДЕЛИТЕЛЬ dB I" - 80;

"ДЕЛИТЕЛЬ dB II" - 50;

"ФИЛЬТРЬГ-ЛИН;

"РОД РАБОТЬІ" - F або S.

У такому положенні перемикачів буде загоратися світлодіод проти позначки 10³ mS ² для віброперетворювача ДН-З-МІ. Це означає, що при вимірюванні віброприскорення відлік необхідно виконувати по шкалі 0-10 з урахуванням масштабу вимірювання, тобто 0...1000 mS ². Якщо покажчик (стрілка) вказую чого приладу знаходиться, наприклад, на цифрі 8, то прискорення дорівнюватиме 800 mS ².

Під час вимірювання необхідно перемикач "ДЕЛИТЕЛЬ dB" ставити в положення "І", потім у положення "Н". •

Для зручності відліку показів віброприскорення необхідно користуватися індикацією положення перемикачів "ДЕЛИТЕЛЬ dB"- І та II, які одночасно вказують на масштаб і вибір шкал (0-10) або (0-31,6).

При роботі з віброперетворювачем ДН-4-МІ методика відліку значень віброприскорення аналогічна наведеній для ДН-З-МІ. При цьому ціна поділки шкал помножається на 10. Скажімо, якщо індикацією перемикачів "ДЕЛИТЕЛЬ dB" І та II вказана шкала 10 mS ¹, то для віброперетворювача ДН-4-МІ шкала буде рівна 100 m - S ²

37

- для підключення до приладу реєструючих вимірювальних приладів;

- гніздо -¹- - для заземлення приладу;

- світлодіод "ПЕРЕГРУЗ" -для сигналізації про перевантаження сигналами функціональних вузлів вимірювального приладу;

- шкала: 3-10 ³...10 ³ mS ² - для вибору межі шкали вказую чого приладу при вимірюванні віброприскорення (мс^-2), причому при роботі з віброперетворювачем ДН-4-МІ результати вимірювання помножують на 10;

- шкала: 0,03... 10⁴ mmS ^-1 - для вибору межі шкали вказуючого приладу для вимірювання віброшвидкості (ммс'¹), причому при роботі з віброперетво­рювачем ДН-4-МІ результати вимірювання помножають на 10;

- світлодіоди під відповідними шкалами – для вибору конкретного числового значення вимірюваної величини за певною шкалою.

Підготовку до роботи приладу ВШВ-003 здійснюють наступним чином.

1. При роботі від гальванічних елементів напругою 1,5 В (типу 373, R6 А А та ін.) необхідно з боку заднього відсіку зняти кришку і зарядити прилад п'ятьма елементами (батарейками) та закритії кришку.

2. При роботі від електричної мережі змінного струму необхідно гальванічні елементи вийняти із відсіку і вставити джерело живлення та закрити кришку заднього відсіку.

3. Вимірювальний прилад слід заземлити, приєднавши його через гніздо -*-із шиною заземлення.

4. За допомогою механічного коректора виставити стрілку вказуючого приладу у нульове положення по шкалі 0-10. При цьому слід пам'ятати, що коректування стрілки у нульове положення виконуегься для відповідного положення приладу, в якому його будуть експлуатувати.

5. Вмикається прилад для експлуатації перемикачем "РОД РАБОТЬІ". Встановити перемикач "РОД РАБОТЬІ" в положення -\\-. В цьому положенні і здійснюється контроль напруги гальванічних елементів. Стрілка вказуючого приладу повинна знаходитись в межах від 7 до 10 по

 

36

 

33

В табл. 7.2 (витяг із ГОСТ 12.1.012-78) для детального аналізу коливаль­ного процесу весь спектр його частот поділяють на смуги і в межах однієї смуги нормують середньоквадратичні значення параметрів вібрації.

Для локальної вібрації граничні нормовані значення приведені в табл. 7.3.

Таблиця 7.3

Середньо-геометричні частоти. Ги	Граничні значення нормованого параметра
	по віброприпкоррнниі а м/с^2	по віброшвидкості
		v, м/с	¶Б
8 16 31,5 63 125 250 500 1000	1,4 1,4 2,7 5,4 10,7 21,3 42,5 85,0	2,8 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4	115 109 109 109 109 109 109 109

Прилади та обладнання

Для вимірювання рівня вібрації на робочих місцях в лабораторній роботі використовується вимірювач шуму і вібрації ВШВ-003.

Робота цього приладу побудована на принципі перетворення звукових і механічних коливань досліджуваних об'єктів у відповідні пропорційні їм електричні сигнали, які далі підсилюються та вимірюються з допомогою вимірювального приладу.

В якості перетворювача звукових коливань в електричні сигнали використовується капсуль вимірювального мікрофона М101. Як перетворювач механічних коливань в електричні сигнали використовуються перетворювачі п'єзоелектричні вібровимірювальні ДН-З-МІ та ДН-4-МІ (у подальшому — віброперетворювачі ДН-З-МІ та ДН-4-МІ).

Електричні сигнали, що знімаються з віброперетворювачів, пропорційні віброприскоренню об'єкта, що коливається. При вимірюванні віброшиидкості електричні сигнали, що пропорційні віброприскоренню, перетворюються інтегруючим пристроєм, який розташований у вимірювальному приладі.

 

34

Електричні сигнали, що пропорційні віброшвидкості, віброприскоренню або звуковому тиску (в залежності від роду вимірювань), підсилюються вимірювальним трактом до величини, яка необхідна для нормальної роботи середньоквадратичного детектора, і потім поступають на вказуючий прилад, про градуйований в децибелах середній квадратичних значень рівня звуку та віброприскорення, віброшвидкості у безрозмірних одиницях.

Для підтримання постійного коефіцієнта підсилення вимірювального тракту у вимірювальному приладі передбачено генератор каліброваного сигналу.

На передній панелі приладу (рис. 6.2) передбачені органи управління:

- потенціометр - для регулювання коефіцієнта передачі при калібровці вимірювача ВШВ-003;

- кнопка "КАЛИБР" - для включення каліброваного генератора;

- гніздо "50 mV" - для подання каліброваного сигналу на вхід попереднього підсилювача;

- гніздо підключення попереднього підсилювача;

- реєструючий прилад - для відліку вимірюваних величин та контролю напруги джерел живлення;

- перемикач "ДЕЛИТЕЛЬ dB" - для зменшення вимірюваного сигналу та забезпечення нормальної роботи вузлів приладу;

кнопка "V" — для включення інтегратора при вимірюванні швидкості вібрації;

- кнопка "1 kHz" - для включення фільтра низьких частот зрізу 1 кГц;

- кнопка "ФИЛЬТРЬІ ОКТАВНЬІЕ" - для включення октавних фільтрів;

- перемикач "ФИЛЬТРЬІ ОКТАВНЬІЕ" - для включення одного із десяти октавних фільтрів;

- перемикач "РОД РАБОТЬІ" - для контролю джерел живлення (батарей), підключення часових характеристик "F" або "S" та для відключення приладу;

- перемикач "ФИЛЬТРЬІ" - для підключення частотних характеристик "А", "В", "С", "ЛИН";

 

35