Вибрация

 

Общая характеристика. Вибрацией называются механические колебания, ис­пытываемые каким-то телом. Причиной вибрации явля­ются неуравновешенные силовые воздействия. Вибрация находит полезное применение в медицине (вибромассаж) и в технике (вибраторы). 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 всего организ­ма, местная воздействует на отдельные части тела. Иног­да работающий может одновременно подвергаться общей и местной вибрации (комбинированная вибрация). Виб­рация нарушает деятельность сердечно-сосудистой и нерв­ной систем, вызывает вибрационную болезнь. Особенно опасна вибрация на резонансных или околорезонансных частотах (6-9 Гц).

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 Т –вре­мя между двумя последовательным одинаковыми состо­яниями системы; частота f.

Нормирование. Различают санитарно-гигиеническое и техническое нормирование вибрации. Вибрация нормируется стан­дартами и другими правилами и нормами.

Защита. Существует несколько основных направлений борь­бы с вибрацией.

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.

Вибродемпфирование — это снижение 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; нанесением слоя уп­руго-вязких материалов, обладающих большими поте­рями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.). Толщина покрытий бе­рется равной 2-3 толщинам демпфируемого элемента конструкции. Хорошо демпфируют колебания смазоч­ные масла.

Виброгашение — это способ снижения вибрации пу­тем введения в систему дополнительных реактивных импедансов (сопротивлений). Чаще всего для этого вибриру­ющие агрегаты устанавливают на массивные фундаменты. Одним из способов увеличения реактивного сопротивле­ния является установка виброгасителей.

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

В промышленности находит применение активная виброзащита, которая предусматривает введение допол­нительного источника энергии (сервомеханизма), с по­мощью которого осуществляется обратная связь от -изо­лируемого объекта к системе виброизоляции. Для защиты от вибрации применяются специальные средства инди­видуальной защиты (рукавицы, перчатки).

 

Шум

 

Всякий нежелательный звук принято называть шу­мом. Шум вреден для здоровья, снижает работоспособ­ность, повышает уровень опасности.

Общая характеристика. Шум – это механические колебания, распространя­ющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Ча­стицы среды при этом колеблются относительно поло­жения равновесия. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с. Шум создается источником, кото­рый имеет определенную мощность Р. Мощность, при­ходящаяся на единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения звука, называется интен­сивностью звука I, Вт/м2. Давление Р, возникающее в среде при прохождении звука, называется акустическим. Оно измеряется в Н/м² или Па.

Абсолютные значения интенсивности и давления ме­няются в широких пределах. Пользоваться абсолютны­ми значениями этих характеристик шума неудобно. Кро­ме того, ощущения человека пропорциональны логарифму раздражителя (закон Вебера-Фехнера). Поэтому введе­ны особые показатели, называемые уровнями, которые выражаются в децибелах (дБ). Уровень интенсивности шума определяется по формуле:

, дБ,

где I₀ — интенсивность, соответствующая порогу слы­шимости, I₀ = 10^-12 Вт/м².

Уровень звукового давления равен:

, дБ,

где Р₀ =2 × 10^-5 Н/м² = Па — давление порога слыши­мости.

Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам высокой частоты. Поэтому для оценки шума необходимо знать его частоту, которая измеряется в гер­цах (Гц), то есть числом колебаний в секунду. Ухо чело­века воспринимает звуковые колебания в пределах 16-20 000 Гц. Ниже 16 Гц и выше 20 000 Гц находятся соответственно области неслышимых человеком инфра­звуков и ультразвуков. Зависимость уровней от частоты называется спектром шума.

Вредное воздействие шума зависит и от длительнос­ти нахождения человека в неблагоприятных в акусти­ческом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума. Доза шума – Д в Па² × ч – интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздей­ствующую на человека за определенный период време­ни.

Нормирование. Нормирование может осуществляться несколькими методами:

1) по предельному спектру (ПС). ПС – это восемь нормативных уровней звукового давления на частотах от 31,5 до 8000 Гц (в октавных полосах);

2) нормирование уровня звука в дБА;

3) по дозе шума.

Защита. Измерение шума проводят с целью определения уров­ней звуковых давлений на рабочих местах и соответ­ствия их санитарным нормам, а также для разработки и оценки эффективности различных шумоглушащих ме­роприятий.

Основным прибором для измерения шума является шумомер. В шумомере звук, воспринимаемый микрофо­ном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются и затем, пройдя через корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором.

Для снижения шума могут быть применены следую­щие методы:

1) снижение шума в источнике;

2) изменение направленности излучения;

3) рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений;

4) снижение шума на пути его распространения;

5) средства индивидуальной защиты от шума.