< Предыдущая		Оглавление		Следующая >

Глава 7. Защита от производственной вибрации

7.1. Общие сведения о вибрации

Вибрация Ц это механические колебания машин и механизмов, которые характеризуются такими параметрами, как частота (Гц), амплитуда (м), колебательная скорость (м/с), колебательное ускорение (м/с²).

Порождают вибрацию неуравновешенные силовые воздействия, возникающие, например, при работе возвратнопоступательных систем; вращении неуравновешенных масс; биении зубчатых передач; децентровке валов, муфт, подшипников; пульсации жидкостей и газов в полостях машин и трубопроводов и т. п.

При создании, производстве и эксплуатации машин исходят из предпосылок, что вибрация является вредным фактором и для самой машины Ц ее источника, и для человека-оператора, а также окружающей среды, строительных конструкций, сооружений. Она значительно ускоряет износ деталей машин, в подавляющем большинстве случаев служит основной причиной их поломок, аварий; снижает технико-эксплуатационные характеристики машин. Вибрация машин и агрегатов, которая передается обслуживающему персоналу, всегда выступает как вредный фактор.

По характеру изменения во времени вибрации можно разделить на три группы: детерминированные (регулярные), случайные и импульсные (ударные).

В условиях производства вибрация обычно представляет собой детерминированные полигармонические колебания либо сумму детерминированных и случайных колебаний.

Колебания подразделяются на свободные и вынужденные. Важнейшей характеристикой свободные колебаний является собственная угловая частота колебаний w_с, рад/с, определяемая по формуле

(7.1)

где С Ц коэффициент жесткости системы, Н/м; га Ц масса системы, кг.

Собственных частот у системы столько, сколько у нее степеней свободы, и наоборот.

Вынужденные колебания обусловлены переменными внешними воздействиями возмущающих сил. Вынужденные колебания можно рассмотреть на примере простейшего гармонического процесса, который может быть описан скалярной переменной Ц перемещением. Тогда ее первая производная по времени Ц виброскорость и амплитуда виброскорости Α_υ, а вторая производная Ц виброускорение и амплитуда виброускорения А_а. Перемещение изменяется во времени t по гармоническому закону

(7.2)

где Α_Х, ω, φ Ц амплитуда, мм, угловая частота, рад/с или с"¹, начальная фаза колебаний.

Угловая частота определяется из выражения

(7.3)

где f Ц возбуждающая частота колебаний, Гц;

Т Ц период колебаний.

Возбуждающая частота колебаний f, Гц, может быть определена из выражения

(7.4)

где n Ц частота вращения, об/мин.

При анализе вибрации рассматривают средние квадратические, или действующие, значения, определяемые осреднением по времени колеблющейся величины на отрезке Т_У.

(7.5)

где v_C Ц среднеквадратическое значение виброскорости, м/с;

V²(t) Ц квадрат мгновенного значения виброскорости;

а_с Цсреднеквадратическое значение виброускорения, м/с²;

α²(t) Ц квадрат мгновенного значения виброускорения.

Минимальное (опорное) значение виброскорости, с которого начинается восприятие вибрации, имеет величину υ₀ = 510^-8 м/с, а виброускорения а₀ = 1  10^-6 м/с².

Интенсивность вибрации, действующей на человека, выражают не действующими значениями, а их логарифмическими уровнями L_v и L_a, дБ, определяемыми из выражений

(7.6)

где υ₀ Ц опорная виброскорость, м/с;

а₀ Ц опорное виброускорение, м/с².

Уровень вибрационного воздействия на человека зависит от частоты колебаний. Поэтому уровни вибрации определяют на среднегеометрических частотах октавных полос.

При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные. Например, первая октавная полоса имеет граничные частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частота 1 Гц.

По характеру спектра вибрации выделяют:

Х узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных полосах;

Х широкополосные вибрации Ц с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По частотному составу вибрации выделяют:

Х низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц Ц для локальных вибраций);

Х среднечастотные вибрации (8-16 Гц Ц для общих вибраций, 31,5-63 Гц Ц для локальных вибраций);

Х высокочастотные вибрации (31,5-63 Гц Ц для общих вибраций, 125-1000 Гц Ц для локальных вибраций).

При изучении вибраций тела человека принято выделять общую вибрацию всего тела (передается через опорные поверхности) и локальную вибрацию (передается на руки при работе с ручными машинами.

Общая вибрация по источнику возникновения подразделяется на три категории:

1 Ц транспортная вибрация;

2 Ц транспортно-технологическая вибрация;

3 Ц технологическая вибрация.

Технологическая вибрация (категория 3) по месту действия подразделяется на следующие типы:

а Ц на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;

б Ц на рабочих местах на складах, в столовых, в бытовых, дежурных и других производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию;

в Ц на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораториях, учебных пунктах, вычислительных центрах, здравпунктах и других помещениях для работников умственного труда.

Вибрации могут происходить относительно шести степеней свободы (три поступательных и три угловых независимых перемещения). Угловые колебания тела переносятся существенно хуже, чем поступательные.

При описании общей вибрации вне зависимости от положения тела принято использовать следующие оси координат: ось X Ц от спины к груди; ось Y Ц от правого плеча к левому; ось Z Ц от таза к голове.

При описании локальной вибрации одна из осей совпадает с направлением силы нажатия на ручку машины.

< Предыдущая		Оглавление		Следующая >