- •Вибрационная безопасность персонала производственной и социально-бытовой сферы деятельности
- •1. Общие теоретические сведения о вибрации.
- •1.1. Термины и определения, источники и причины вибрации.
- •1.2 Основные параметры и характеристики вибрации.
- •1.3 Виды вибрации, действующие на человека.
- •3А - вибрация на постоянных рабочих местах производственных помещений;
- •3Б - вибрация на рабочих местах производственных помещений где нет машин, генерирующих вибрацию (склады, залы столовых, бытовые, дежурные и другие помещения);
- •1.4. Действие вибрации на организм человека
- •1.5. Нормирование вибрации
- •2. Определение допустимой вибрационной нагрузки персонала производственной и социально-бытовой сферы деятельности.
- •2.1 Методы исследования вибраций
- •2.2 Устройство и работа вибрографа вр-1а (рисунок 4)
- •2.3 Варианты заданий для индивидуальной работы
- •2.4. Измерение вибраций вибрографом вр-1а.
- •2.4. Методы снижения уровня воздействия вибрации на человека.
- •3. Содержание отчета.
- •4. Контрольные вопросы.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Алтайский государственный технический
университет им. И. И. Ползунова
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
(БЖД)
Стуров Д. С., Гергерт В.Р., Калин А.Ю.
Вибрационная безопасность персонала производственной и социально-бытовой сферы деятельности
Учебно-методическое пособие для практических занятий по БЖД студентов АлтГТУ всех форм обучения
Барнаул 2011
УДК 658.382
Стуров Д. С., Гергерт В.Р., Калин А.Ю. Вибрационная безопасность персонала производственной и социально-бытовой сферы деятельности: Учебно-методическое пособие для практических занятий по БЖД/ Алт. гос. техн. уни-т им. И.И. Ползунова – Барнаул, изд-во АГТУ, 2011
Учебно-методическое пособие для практических занятий по БЖД рассмотрено методической комиссией кафедры БЖД и одобрено для использования.
2011 г.
1. Общие теоретические сведения о вибрации.
В основу разработки учебно-методического пособия положены государственные нормативно-правовые документы:
ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ, Вибрационная безопасность.
СН 2.2. 4/2. 1.8.566-96, Санитарные нормы. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.
1.1. Термины и определения, источники и причины вибрации.
Вибрация – это механические колебания упругих тел и материалов, отдельных частей машин, механизмов, фундаментов, строительных конструкций и т.п., при воздействии на них знакопеременной возмущающей силы.
С физической точки зрениямежду шумом (т.е. звуковыми колебаниями) и вибрацией принципиальной разницы нет. Разница имеет место лишь в восприятии колебаний: вибрация воспринимается вестибулярным аппаратом и органами осязания, а шум – органом слуха. Механические колебания упругих тел с частотой до 20 Гц воспринимаются организмом как вибрация, фактически это инфразвук, т.е. неслышимые колебания, а колебания с частотой более 20 Гц – воспринимаются одновременно и как вибрация и как звук. Примером этому может служить струна музыкального инструмента – она колеблется и звучит.
Источниками вибрацииявляются: различные технологические процессы (рубка металла, механическая обработка, размол и измельчение продукта и т.д.); машины, механизмы и их рабочие органы; ручные механизированные инструменты (электродрели, пневмонаждаки и т.п.); органы ручного управления машинами и оборудованием, и т.д.
Причины возникновения вибрацииво многом обусловлены техническим прогрессом, характеризующимся увеличением скоростей движения, возрастанием мощностей, усилий, производительности оборудования. Но современная техносфера не совершенна: имеют место неуравновешенность и неравномерность движения механизмов, неточность изготовления, увеличенные зазоры в шарнирных сочленениях, неоднородность материалов движущихся деталей машин и механизмов и т.п. Всё это вместе или по отдельности является источником возникновения возмущающих знакопеременных сил, порождающих вибрацию.
1.2 Основные параметры и характеристики вибрации.
Техногенные вибрации могут быть простые, когда колебания совершаются по одной из трёх координат (X,Y,Z) и сложные, когда колебания объекта происходят одновременно по всем координатным направлениям с разной амплитудой и частотой.
Простейшим видом колебаний являются гармонические синусоидальные колебанияпо одной из трёх осей координат (рисунок 1).
Рисунок 1. Гармонические синусоидальные колебания точки m:
- колебательное смещение (виброперемещение)
- колебательная скорость (виброскорость)
- колебательное ускорение (виброускорение)
Основными параметрами характеризующими вибрацию являются:
- амплитуда смещения колеблющейся точки mот положения равновесия.
Формула движения точки m:
, м (1)
где - максимальное смещение точки от положения равновесия (от осирис.1)
- круговая частота,
- - частота колебаний, Гц.
- 1Герц (Гц) равен числупериодов колебаний в1секунду.
. Если, например, период одного колебания равен1с, то
частотаГц
Если число периодов колебаний в 1секунду будет равно10, то время одного периода колебаний равно0,1с, и тогдаГц.
Максимальное значение амплитуды вибросмещеня по формуле (1) будет равно
- Скорость колебаний (виброскорость) точки ,
, м/с (2)
Максимальное значение виброскорости (амплитуда виброскорости) , м/с
- виброускорение точки ,
, м/с (3)
Максимальное значение виброускорения по формуле (3) равно
, м/с
В общем случае физические величины, характеризующие вибрацию (например, виброскорости), являются некоторой функцией времени, т.е. . В таких случаях, по математической теории, колебательный процесс представляется в виде суммы бесконечно длящихся синусоидальных колебаний с различными частотами и амплитудами.Это называют полигармоническим колебательным процессом.При этом процесс может быть периодическим или квазипериодическим, частотные спектры которых считаютсядискретными. (рис.2а)
Если же колебательный процесс является случайным или одиночным кратковременным – спектр вибрационных параметров считается непрерывным (рис.2б).
В реальных условиях наиболее часто вибрация представляется в виде периодических полигармонических колебаний. Тогда в силу специфических свойств органов чувств человека определяющими, т.е. действующими на организм человека, являются не максимальные значения параметров вибрации (амплитуды, скорости и ускорения), а среднеквадратичные их значения (это примерно 0,67…0,75 от их максимума). Более точное определение среднеквадратичных значений виброскорости и виброускорения выполняется по формулам:
;(4)
где - число составляющих гармоник в спектре
- значения колебательной скорости и ускорения.
В практике виброизмерений абсолютные значения параметров вибрации изменяются в очень широких пределах. Например, амплитуда колебаний при морской качке доходит до 10 метров, а амплитуда колебаний на корпусе домашней электробритвы всего лишь 0,01 мм. Точно также в широких пределах изменяются скорость и ускорение. Отличие максимального значения параметров от минимально ощутимого (порогового) значения достигает , т.е. в один миллион раз максимум параметра больше его минимума. Это создаёт большие неудобства в практических расчётах и исследованиях. В целях резкого сокращения измерительных шкал, для удобства пользования, применяют логарифмические шкалы величины параметров вибрации, получившие название – уровни виброскорости, дБ и уровни виброускорений, дБ (децибел):
, дБ (5)
, дБ (6)
где - пороговое (минимально ощутимое организмом человека) значение виброскорости;
ао=1·10-6м/с2 =1·10-4см/с2 =1·10-3 мм/с2- пороговое (минимально ощутимое организмом человека) значение виброускорения;
a) 0
б) 0
Рисунок 2: Полигармонические спектры производственной вибрации:
- a) периодический колебательный процесс-спектр вибрационных параметров дискретный;
- б) кратковременный одиночный колебательный процесс - спектр вибрационных параметров непрерывный.
и- среднее квадратическое значение виброскорости и виброускорения, соответственно.
- Уровень виброскорости - есть логарифмическое отношение абсолютной величины виброскоростик пороговому значению виброскоростив децибелах (дБ).
- Уровень виброускорения - есть логарифмическое отношение абсолютной величины виброускоренияк пороговому значению виброускоренияв децибелах (дБ).