Содержание

Защита от вибрации

Определение

Вибрация - малые механические колебания, возникающие в упругих телах, в результате приложения внешней переменной силы. Когда говорят о вибрации, применительно к воздействию вибрации на человека, то подразумевают механические колебания частотой до 1000 Гц.

Классификация

Воздействие на человека

Вибрационные патологии по распространённости стоят на втором месте после пылевых (см. ссылку). Среди всего количества профессиональных заболеваний, каждый третий случай связан с воздействием на работников поышенных уровней вибрации и шума. Кроме того, наиболее высокая заболеваемость вибрационной болезнью регистрируется на предприятиях тяжелого, энергетического, транспортного машиностроения, угольной промышленности и цветной металлургии (см. ссылку).

Характеристика вибрации

Согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96, гигиеническая оценка воздействия на человека постоянной и непостоянной вибрации должна производиться следующими методами:

  1. частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;
  2. интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;
  3. интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра;

Частотный анализ

В данном случае устанавливаются нормируемые диапазоны частот в виде октавных полос со следующими среднегеометрическими частотами:

Нормируемыми параметрами являются среднеквадратичные значения виброскорости $V_f \text{ (м/c)}$ и виброускорения $a_f \text{ (м/c}^2\text{)}$ или их логарифмические уровни $L_{v,f} \text{ (дБ)}$, $L_{a,f} \text{ (дБ)}$ .

Интегральный анализ

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости $V \text{ (м/c)}$ и виброускорения $a \text{ (м/c}^2\text{)}$ или их логарифмические уровни $L_v, \text{ (дБ)}$, $L_a, \text{ (дБ)}$ измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисляемые по формулам:

$$ U = \sqrt{\sum_{i=1}^{n}{(U_i\cdot K_i})^2},$$

$$ L_u = 10 \log{\sum_{i=1}^{n}{10^{0,1\cdot(L_{u,i} + L_{k,i})}}},$$

где $U_i$, $L_{u,i}$ - среднееквадратичные значения виброскорости или виброускорения (их логарифмические уровни) в $i$-ой частотной полосе; $n$ - число частотных полос в нормируемом частотном диапазоне; $K_i$, $L_{k,i}$ - весовые коэффициенты для $i$-ой частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней, определяемые согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

Интегральный анализ с учётом времени воздействия вибрации

При интегральной оценке вибрации с учетом времени ее воздействия нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения $U_{\text{экв }$ или их логарифмический уровень $L_{u,\text{экв }$:

$$U_{\text{экв }} = \sqrt{\sum_{i=1}^{n}{U_i^2} \frac{t_i}{T}},$$

$$L_{u,\text{экв }} = 10\log{{\sum_{i=1}^{n}{10^{0,1 L_{i,u}}}\frac{t_i}{T}}},$$

где $U_i$, $L_{u,i}$ - корректированные по частоте значения и уровни контролируемого параметра виброскорости $(V \text{, м/c}; L_v \text{, дБ})$ или виброускорения $(a \text{, м/c}^2; L_a \text{, дБ})$; $t_i$ - время действия вибрации, $\text{ч}$; $T$ - общее время работы, $\text{ч}$; $n$ - общее число интервалов действия вибрации.

Физические параметры колеблющейся системы

Для случая гармонических колебаний решение дифференциального уравнения вынужденных колебаний приводит к следующей связи физических параметров колеблющейся системы:

$$V_{max} = \frac{F_{max}}{\sqrt{\mu^2 + (m\omega - \frac{q}{\omega})^2}},$$

где $V_{max}$ - максимальное значение мгновенной виброскорости, $\text{ м/с}$;
$\mu$ - коэффициент вязкого трения;
$m$ - масса колеблющейся системы, $\text{ кг}$;
$\omega = 2\pi f$ - циклическая частота, где $f$ - частота колебаний, $\text{ Гц}$;
$F_{max}$ - максимальное значение вынуждающей силы, $\text{ Н}$;
$q$ - жёсткость колеблющейся системы, $\frac{\text{ H}}{\text{ м}}$.

При этом для гармонических колебаний $V = {V_{max}}/{\sqrt{2}}$,
где $V$ - среднеквадратичное значение виброскорости, $\text{ м/c}$.

Кроме того, для гармонических колебаний связь между среднеквадратичными значениями виброскорости $V$ и виброускорения $a$, $\text{ м/c}^2$, выражется в виде $a = \omega V = 2\pi V$.

Методы защиты от вибрации

Организационные

Лечебно-профилактические

Технические меры

Нормативная база