Общие сведения о производственной вибрации

Вибрацией принято называть наиболее распространенный вид механических колебаний, обусловленный работой машин и агрегатов. Колебания возникают в системах с упругими связями и характеризуются поочередным, как правило, незначительным, возрастанием и убыванием во времени, по крайней мере, одной координаты.

Если положение движущегося тела можно выразить одной координатой, то тело имеет одну степень свободы. Простейшая колебательная система с одной степенью свободы показана на рис. 3.1. Перемещение массы m выражается ее отклонением x от положения покоя 0, когда пружина не сжата и не растянута.

Рис. 3.1. Колебательная система с одной степенью свободы

Источником вибрации является практически всякая машина, агрегат, транспортное средство, транспортирующее устройство. В ряде случаев вибрацию специально создают для использования ее в технологических целях, например, при обработке материалов, транспортировании мелких деталей, уплотнении материалов и др. Здесь вибрацию принято называть полезной. Однако вибрация машин и агрегатов, которая передается обслуживающему персоналу, всегда выступает как вредный фактор.

В технической литературе и на практике величины, которые используются для оценки вибрации (перемещение, скорость и ускорение) принято называть, соответственно, виброперемещением х = х (t), виброскоростью v = v (t) и виброускорением а = а (t) [1].

Если параметры, характеризующие вибрацию, повторяются через определенный промежуток времени, то такой колебательный процесс называют периодическим с периодом Т. Величина, обратная периоду, называется частотой
  f = 1/ T, 1/с (Гц), и также является характеристикой вибрации.

Так как величины, характеризующие вибрацию изменяются во времени, то колебания оценивают усредненной величиной и, в силу специфики органов чувств, используют средние квадратические значения. Среднее квадратическое значение виброскорости V _{C .КВ.} , м/с рассчитывается по формуле

,                                   (3.1)

где Т – время усреднения, с.

     Интенсивность вибрации чаще выражают не абсолютными значениями этих величин, а относительными параметрами – их логарифмическими уровнями.
Основной относительный параметр вибрации – уровень виброскорости L _V, дБ, который определяется по формуле

L _V = ,                             (3.2)

где V ₀ – пороговое (опорное) значение виброскорости, м/с; V ₀ = 5 × 10^–8 м/с.

     Логарифмическая единица измерения вибрации называется белом (Б), а ее десятая часть децибелом (дБ).

     Интенсивность воздействия вибрации на человека и другие объекты зависит от частоты. Диапазон частот, с которыми имеют дело в технике, очень большой. Поэтому диапазон частот принято разбивать на отрезки (полосы частот) и вычислять уровни вибрации для каждой полосы в отдельности. В качестве стандартных частотных полос при гигиенической оценке вибрации принимают октавные полосы, у которых отношение верхних граничных частот к нижним
равно 2. Граничные частоты октавных полос: 0,7 … 1,4 …. 2,8 и т.д. Каждую октавную полосу принято обозначать средним геометрическим значением ее граничных частот, определяемым по формулам:

= ,   » 1,41 ,

где  – нижняя, а  – верхняя граничная частота, Гц.

Гигиеническая оценка вибрации производится в октавных полосах со следующими среднегеометрическими значениями частот: 1; 2; 4; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на общую и локальную.

Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Она вовлекает в колебательный процесс все тело
человека.

Общая вибрация имеет место, когда оператор выполняет работу сидя или стоя, находясь непосредственно на вибрирующих поверхностях машин, агрегатов или в непосредственной близости от них на вибрирующих фундаментах или участках пола.

По источнику возникновения общую вибрацию подразделяют на транспортную, транспортно-технологическую и технологическую.

Транспортную вибрацию создают, например, грузовые автомобили, строительно-дорожные машины, снегоочистители.

Транспортно-технологическую вибрацию создают экскаваторы, краны всех типов, машины для загрузки в металлургическом производстве, напольный производственный транспорт.

Технологическая вибрация возникает при эксплуатации деревообрабатывающего, металлообрабатывающего, кузнечно-прессового и литейного оборудования, электрических машин, насосов и вентиляторов.

Локальная вибрация передается человеку через руки. Она возникает при использовании ручных машин; на рукоятках, рычагах и других органах управления машин и агрегатов; при контакте рук рабочего с вибрирующими поверхностями штамповочных, формовочных и других агрегатов.

Знание механизма и последствий воздействия вибрации на организм человека необходимо специалистам и врачам для того, чтобы предусмотреть надежные меры виброзащиты человека-оператора и осуществлять профилактические и лечебные мероприятия.

Первоначально был замечен положительный эффект вибрационного воздействия на человека. Уже в конце XIX столетия было известно множество установок и приборов, специально создающих общую и местную (локальную) вибрацию для лечения различных заболеваний. Широко использует вибрационную терапию и современная медицина.

В производственных условиях происходит вынужденное, непланируемое воздействие вибрации на человека. Причем в силу специфики труда такое воздействие для ряда профессий становится систематическим, каждодневным, продолжающимся в течение ряда лет трудовой деятельности. При определенных условиях действие вибрации становится опасным для здоровья работающих, снижаются производительность и качество труда, может возникнуть профессиональное заболевание, называемое вибрационной болезнью. Общая характеристика негатив­ного влияния вибрации на работающих приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1