Министерство образования и науки Украины

Приазовский Государственный Технический Университет

Кафедра охраны труда и окружающей среды

им. Н.С. Немцова

Скударь О.Н., Данилова Т.Г.

Лекция на тему:

«Вибрация, её характеристики и способы защиты»

(дисциплина – «Основы охраны труда» для студентов всех специальностей и форм обучения)

Мариуполь, ПГТУ, 2007г.

1. Характеристика и параметры вибрации.

В соответствии с ГОСТ 24346—80 (СТ СЭВ 1926— 79) «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Причиной возбуждения вибраций являются возни­кающие при работе машин и агрегатов неуравновешен­ные силовые воздействия. В одних случаях их источни­ками являются возвратно-поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, вибротрамбовки, агрегаты виброформова­ния и т. п.); в других случаях неуравновешенные вра­щающиеся массы (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент стан­ков и т. п.). Иногда вибрации создаются ударами дета­лей (зубчатые зацепления, подшипниковые узлы и т. п.). Величина дисбаланса во всех случаях приводит к появ­лению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса может явиться неоднородность материала вращающегося тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения, деформация деталей от неравномерного нагрева при горячих и холодных по­садках и т. п.

Воздействие вибраций на человека чаще всего связа­но с колебаниями, обусловленными внешним перемен­ным силовым воздействием на машину либо на отдель­ную ее систему. Возникновение такого рода колебаний может быть связано не только с силовым, но и с кине­матическим возбуждением, например, в транспортных средствах при их движении по неровному пути.

Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону, являются: амплитуда виброперемещеиия Х_т, амплитуда колебательной скорости V_т , амплитуда колебательного ускорения а_т период коле­баний Т, частота f, связанная с периодом колебаний со­отношением f = 1/Т.

Вибросмещение в случае синусоидальных колебаний определяют по формуле х = х_т sin (ωt +φ), где ω — угловая частота (ω= 2лf); φ — начальная фаза вибро­смещения. В большинстве случаев начальная фаза в задачах охраны труда значения не имеет и может не учитываться.

В общем случае физическая величина, характеризую­щая вибрацию (например, виброскорость), является не­которой функцией времени: V=V(t). Математическая теория показывает, что такой процесс можно предста­вить в виде суммы бесконечно длящихся синусоидаль­ных колебаний с различными периодами и амплитудами. В случае периодического процесса частоты этих состав­ляющих кратны основной частоте процесса: f = n f₁ (n =1, 2, 3,..., f₁ – основная частота процесса).

Амплитуды гармоник определяют по известным фор­мулам разложения в ряд Фурье. Если же процесс не имеет определенного периода (случайные или кратко­временные одиночные процессы), то число таких си­нусоидальных составляющих становится бесконечно большим, а их частоты распределяются непрерывным образом, при этом амплитуды определяют разложением по формуле интеграла Фурье.

Таким образом, спектр периодического или квазипе­риодического колебательного процесса является дис­кретным (рис. 1,а, б), а случайного или кратковремен­ного одиночного процесса — непрерывным (рис. 1,е). Чаще всего в дискретном спектре наиболее ярко выра­жена основная частота колебаний. Если процесс пред­ставляет собой сложение нескольких периодических процессов, частоты отдельных составляющих в его спек­тре могут быть не кратными друг другу, т. е. имеет ме­сто квазипериодический процесс (рис. 1,6). Если же процесс есть результат суммирования нескольких пе­риодических и случайных процессов, спектр его является смешанным, т. е. изображается в виде непрерывного и дискретного спектров, наложенных друг на друга (рис. 1,г).

Рис. 1. Спектры вибраций