Понятие о вибрации, параметры, характеризующие вибрацию, единицы измерения вибрации, допустимые уровни вибрации. Физические характеристики и классификация вибраций Общие теоретические сведения о вибрации

Вибрационная безопасность персонала производственной и социально-бытовой сферы деятельности

Учебно-методическое пособие для практических занятий по БЖД студентов АлтГТУ всех форм обучения

Барнаул 2011

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.

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.

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 зрения между 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 вибрации являются: 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 вибрации во 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.

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 колебания по 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 m от положения равновесия.

Формула движения точки m:

, м (1)

где - максимальное смещение точки от положения равновесия (от оси рис.1)

Круговая частота,

Частота колебаний, Гц.

- 1 Герц (Гц) равен числу периодов колебаний в 1 секунду.

. Если, например, период одного колебания равен 1 с, то

частота Гц

Если число периодов колебаний в 1 секунду будет равно 10 , то время одного периода колебаний равно 0,1 с, и тогда Гц.

Максимальное значение амплитуды вибросмещеня по формуле (1) будет равно

Скорость колебаний (виброскорость) точки ,

Максимальное значение виброскорости (амплитуда виброскорости) , м/с

Виброускорение точки ,

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 считаются дискретными. (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;

а о =1·10 -6 м/с 2 =1·10 -4 см/с 2 =1·10 -3 мм/с 2 - пороговое (минимально ощутимое организмом человека) значение виброускорения;

Рисунок 2: Полигармонические спектры производственной вибрации.

Причиной возникновения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. В одних случаях их источниками являются возвратно-поступательно движущиеся детали (кривошипно-шатунный механизм в двигателях и компрессорах, боек в ручных перфораторах, вибрационные механизмы для уплотнения бетонных и асфальто-бетонных смесей, вибротрамбовки, агрегаты виброформования в литейных цехах, агрегаты для проковки сварных соединений 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 коробки передач, подшипниковые узлы, соединительные муфты и т. п.).

Наличие дисбаланса во всех случаях приводит к появлению неуравновешенных центробежных 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.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, происходящую по синусоидальному закону, являются: амплитуда смещения хт — величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда колебательной скорости vm — максимальное из значений скорости колеблющейся точки; амплитуда колебательного ускорения ат — максимальное из значений ускорения колеблющейся точки; период колебаний Т — промежуток врехмени между двумя последовательными одинаковыми состояниями системы; частота f в герцах, связанная с периодом известным соотношением f = 1/T.

Смещение в случае синусоидальных колебаний определяется формулой x=xm sin (wt + φ), где w — круговая частота (w = 2πf); φ — начальная фаза. В большинстве задач охраны труда начальная фаза значения не имеет и может не учитываться.

Соотношение между смещением, скоростью и ускорением задается следующими выражениями: v = х = jwx; а = х = v = —w2х, где j=√-1 оператор поворота вектора колебаний на угол π/2 во времени.

В общем случае физическая величина, характеризующая вибрацию (например, колебательная скорость), является некоторой функцией времени: v = v (t). Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в виде суммы бесконечно долго длящихся синусоидальных колебаний с различными периодами и амплитудами. В случае периодического процесса частоты этих составляющих кратны основной частоте процесса: fn = nf1, где п = 1, 2, 3, ..., f1 — основная частота процесса, а амплитуды гармоник определяются 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 распределены непрерывным образом, при этом амплитуды определяются разложением по формуле интеграла Фурье.

Таким образом, спектр периодического или квазипериодического колебательного процесса является дискретным (рис. 27а), а случайного или кратковременного одиночного процесса — сплошным (рис. 27, б). Чаще всего в дискретном спектре наиболее ярко выражена основная частота колебаний, обусловленная работой привода. 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. 27, а). Если же процесс представляет собой сумму нескольких периодических и случайных процессов, спектр его является смешанным, т. е. изображается в виде сплошного и дискретного спектров, наложенных друг на друга (рис. 27, в).

Рис. 27. Спектры вибрации: а — дискретный; б — сплошной; в — смешанный

В вопросах охраны труда в силу специфических свойств органов чувств определяющими являются действующие значения параметров, характеризующих вибрацию. Так, действующее значение колебательной скорости есть среднее квадратичное мгновенных значений скорости за время усреднения

Таким образом, для характеристики вибрации используют спектры действующих значений параметров или средних квадратов последних. При оценке суммарного воздействия колебаний различных частот или отдельных источников на человека следует иметь в виду, что при сложении некогерентных колебаний результирующую колебательную скорость (ускорение, смещение) находят энергетическим суммированием мощностей отдельных составляющих спектра (или отдельных источников) или, что одно и то же, суммированием средних квадратов , где n — число составляющих в спектре.

В соответствии с этим результирующее действующее значение процесса определяется выражением

Изображение сплошного спектра требует обязательной оговорки о ширине Δf элементарных частотных полос, к которым относится изображение. Если f1 — нижняя граничная частота данной полосы частот, f2 — верхняя граничная частота, то в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется среднегеометрическая

частота fсг=√f1f2

В практике виброакустических исследований весь диапазон частот вибрации разбивается на октавные диапазоны. В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней f2/f2 = 2.

Анализ вибрации может производиться также в третьоктавных полосах частот. В третьоктаве .

Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибраций стандартизированы и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц.

Учитывая, что абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических исследований используют понятие уровня параметров.

Уровень параметра есть логарифмическое отношение абсолютной величины параметра к некоторому его значению, выбранному в качестве начала отсчета (опорное или пороговое значение). Измеряются уровни в децибелах (дБ).

Уровень колебательной скорости (дБ)

где средний квадрат колебательной скорости v2 берется в соответствующей полосе частот; v0 — опорное или пороговое значение колебательной скорости (м/с), выбранное международным соглашением:

v0 = 5*10-8.

При сравнении двух колебательных процессов, характеризующихся уровнями виброскорости Lv1 и Lv2 (дБ), соответственно имеем для разности этих уравнений выражение

Спектры уровней колебательной скорости являются основными характеристиками вибрации.

Различают общую и локальную (местную) вибрации. Общая вибрация вызывает сотрясения всего организма, местная вовлекает в колеторых других видов оборудования. Локальной вибрации подвергаются работающие с ручным механизированным электрическим и пневматическим инструментом (зачистка сварочных швов, обрубка литья, клепка, шлифовка и т. п.). В ряде случаев работающий может подвергаться одновременно воздействию общей и локальной вибрации (комбинированная вибрация), например, при работе на строительно-дорожных машинах и транспорте.

Общие вибрации с частотой менее 0,7 Гц (качка) хотя и неприятны, но не приводят к вибрационной болезни. Тело человека и его отдельные внутренние органы движутся в этом случае как единое целое, не испытывая взаимных перемещений. Следствием такой вибрации является морская болезнь, происходящая из-за нарушения нормальной деятельности органов равновесия.

Различные внутренние органы и отдельные части тела (например, голову или сердце) можно рассматривать как колебательные системы с определенной сосредоточенной массой, соединенные между собой «пружинами» с определенными упругими свойствами и включением параллельных сопротивлений. Очевидно, что такая система обладает рядом резонансов, частоты которых (субъективное восприятие вибраций) зависят также от положения тела работающего («стоя», или «сидя»).

Резонанс на частотах 4—6 Гц соответствует колебаниям плечевого пояса, бедер (в положении «стоя»), головы относительно основания (положение «стоя»); на частотах 25—30 Гц — головы относительно плеч (положение «сидя»). Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6—9 Гц. Колебания рабочих мест с указанными частотами весьма опасны, так как могут вызвать механические повреждения и даже разрыв этих органов. Систематическое воздействие общих вибраций в резонансной или околорезонансной зоне может быть причиной вибрационной болезни — стойких нарушений физиологических функций организма, обусловленных преимущественно воздействием вибраций на центральную нервную систему. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, пониженной работоспособности, плохого самочувствия, нарушений сердечной деятельности.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые, начинаясь с концевых фаланг пальцев, распространяются на всю кисть, предплечье и охватывают сосуды сердца. Вследствие этого происходит нарушение периферического кровоснабжения — ухудшение снабжения конечностей кровью. Одновременно наблюдается воздействие вибрации на нервные окончания, мышечные и костные ткани, выражающееся в нарушении чувствительности кожи, окостенении сухожилий мышц, болях и отложениях солей в суставах кистей рук и пальцев, что приводит к деформациям и уменьшению подвижности суставов. Все указанные изменения усиливаются в холодный и уменьшаются в теплый период года. Одновременно наблюдаются нарушения деятельности центральной нервной системы, как при общей вибрации.

Виброболезнь относится к группе профзаболеваний, эффективное лечение которых возможно лишь на ранних стадиях, причем восстановление нарушенных функций протекает очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

Полезная информация:

Основными параметрами, характеризующие вибрацию являются: амплитуда А, м; частота колебаний f, Гц; колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с 2 ; период колебаний T, сек.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний:

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспонировании жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах укладки бетона с применением вибрационных агрегатов.

Для исследования вибрации весь диапазон частиц разбивается на основные диапазоны. Среднегеометрические значения частот, на которых исследуют вибрацию, таковы: 2, 4, 8, 16, 31, 50 Гц. Учитывая, что абсолютные значения параметров характеризующих вибрацию, применяются в широких пределах, на практике пользуются понятием уровней параметров виброскорости (V) и виброускорения (W).

Воздействие вибрации на человека

Вибрация воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое значение имеет частота вибраций. Частоты вибраций 35-250Гц наиболее характерны при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или отдельных органов и равные 6-10Гц. Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызвать нарушения деятельности сердечнососудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может привести в «церебральную» форму, практически не излечимую.

Классификация вибрации.

Что такое вибрация. Ее источники.

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

Принято различать общую и локальную вибрацию. Общая вибрация действует на весь организм человека через опорные поверхности - сиденье, пол; локальная вибрация оказывает действие на отдельные части тела.

Вибрация может измеряться с помощью как абсолютных, так и относительных параметров.

Абсолютными параметрами для измерения вибрации являются вибросмещение, виброскорость и виброускорение.

Основной относительный параметр вибрации - уровень виброскорости, который определяется по формуле

LV = 10 lg V2 / V02 = 20 lg V / V0,

где V - амплитуда виброскорости, м/c ;

V0 = 5*10-8 м/с- пороговое значение виброскорости.

Требования к параметрам вибрации установлены стандартом ГОСТ 12.1.012-90 Вибрационная безопасность. Общие требования, СН2.2.4/2.1.8.566 - 96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми являются кинематические параметры: средние квадратичные значения виброскорости V (и их логарифмические уровни LV) или виброускорения а - для локальных вибраций в октавных полосах частот; для общий вибрации в октавных и 1/3 октавных полосах частот.

В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:

§ локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента ;

§ локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента ;

§ общая вибрация 1 категории - транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр." Пример: тракторы, грузовые автомобили, скутеры, мотоциклы, мопеды;

§ общая вибрация 2 категории - транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п. Пример: краны, напольный производственный транспорт;

§ общая вибрация 3 категории - технологическая вибрация, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Пример: станки, литейные машины.

§ общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников. Пример: вибрация от проходящего трамвая.

§ общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников. Пример: лифты, холодильники.

Классификация вибраций, воздействующих на человека.Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характераконтакта с источниками вибрации) условно подразделяют на:- общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего илистоящего человека;- локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.Примечание. Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья,контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится клокальной вибрации.В производственных условиях нередко имеет место сочетание действий местной иобщей вибрации. По источнику возникновения вибраций различают:- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированногоинструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами иоборудованием;- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированногоинструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей иобрабатываемых деталей;- общую вибрацию 1 категории – транспортную вибрацию, воздействующую начеловека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средствпри движении по местности и дорогам (в том числе при их строительстве).К источникам транспортной вибрации относят:Ø тракторы сельскохозяйственные и промышленные, самоходныесельскохозяйственные машины (в том числе комбайны);Ø автомобили грузовые (в том числе тягачи, катки и т.д.);Ø снегоочистители, самоходный горношахтный рельсовый транспорт;- общую вибрацию 2 категории - транспортно-технологическую вибрацию,воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся поспециально подготовленным поверхностям производственных помещений,промышленных площадок, горных выработок.К источникам транспортно-технологической вибрации относят:Ø экскаваторы, краны промышленные и строительные, машины длязагрузки мартеновских печей в металлургическом производстве;Ø горные комбайны, шахтные погрузочные машины;Ø путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственныйтранспорт;- общую вибрацию 3 категории - технологическую вибрацию, воздействующую начеловека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочиеместа, не имеющие источников вибрации.К источникам технологической вибрации относят:станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование,литейные машины, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы,оборудование для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства,очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки), установки химической инефтехимической промышленности и др.Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий;б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и другихпроизводственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро,лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов,конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работниковумственного труда;- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внешнихисточников:Ø городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытыелинии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта;Ø промышленных предприятий и передвижных промышленных установок(при эксплуатации гидравлических и механических прессов, бетономешалок,дробилок, строительных машин и др.);- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зданиях от внутреннихисточников: инженерно-технического оборудования зданий и бытовых приборов(лифты, вентиляционные системы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральныемашины и т.п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильноеоборудование), предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных ит.д. По частотному составу вибрации выделяют:- низкочастотные вибрации (1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц - для локальныхвибраций);- среднечастотные вибрации (8-16 Гц - для общих вибраций, 31,5-63 Гц - длялокальных вибраций);- высокочастотные вибрации (31,5-63 Гц - для общих вибраций, 125-1000 Гц -для локальных вибраций). По временным характеристикам вибрации выделяют:- постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяетсяне более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;- непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметровизменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе:а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемыхпараметров непрерывно изменяется во времени;б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается,причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт,составляет более 1 с;в) импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационныхвоздействий (например, ударов) каждый длительностью менее 1 с.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда (наибольшее отклонение от положение равновесия) А, м; частота колебаний f, Гц (число колебаний в секунду); колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с 2 ; период колебаний Т, сек.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний:

М/c 2 , (2.5.27)

где f- число колебаний в 1 c;

A- амплитуда колебаний, м.

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспортировании жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах укладки бетона с применением вибрационных агрегатов.

Вибрацию не синусоидального характера всегда можно представить в виде суммы синусоидальных составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.

Для исследования вибрации весь диапазон частот (так как и для шума) разбивается на основные диапазоны. Среднегеометрические значения частот, на которых исследуют вибрацию, следующие: 2, 4, 8, 16, 31, 50, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Уровни вибраций измеряются не на каждой отдельной частоте, а в некоторых полосах (интервалах) частот октавных и третьоктавных. У октавных отношение верхних границ частот к нижней fв/fн=2, а у третьоктавных. Учитывая, что абсолютные значения параметров характеризующих вибрацию, применяются в широких пределах, на практике пользуются понятием уровней параметров виброскорости (V) и виброускорения (W).

Согласно ГОСТ 12.1.012-90 ”Вибрация, общие требования безопасности” (ССБТ). Логарифмитические уровни виброскорости Lv и виброускорения Lw определяются по формуле:

где V, W-колебательная скорость,м/с и виброускорение, м/с? ;

V 0 , Wо -пороговые значения скорости и ускорения м/с, м/с 2 .

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое значение имеет частота вибраций. Частоты порядка 35-250 Гц наиболее характерные при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35 Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или близкие к частоте колебания человеческого организма или отдельных органов и равные 6-10 Гц (собственная частота колебаний рук и ног 2-8 Гц, живота 2-3 Гц, груди 1-12 Гц). Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Одной из причин гибели людей в Бермудском треугольнике может являться колебание водной среды в спокойную погоду, когда частота колебаний равна 6-10 Гц. Частота колебания небольших судов совпадает с частотой колебания среды и у людей появляется чувство опасности, страха. Моряки стремятся покинуть корабль. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызывать нарушения деятельности сердечно-сосудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может перейти в «церебральную» форму (поражение центральной нервной системы), практически неизлечимую.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90, ДСН 3.3.6.039-95 по способу передачи на человека, вибрация подразделяется на: общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека; локальную (местную), передающуюся в основном через руки человека(рис.2.5.10.).

Рис. Направление координат осей при общей вибрации (а и б) и локальной(в):

а - положение стоя; б - положение сидя; Z - вертикальная ось, перпендикулярная к поверхности; Х - горизонтальная ось от спины к груди; ось Y - горизонтальная от правого плеча к левому; при действии локальной ибрации,положение руки на сферической и цилиндрической поверхности.

Вибрация действует вдоль осей ортогональной системы координат XYZ (для общей вибрации Z-вертикальная, перпендикулярная опорной поверхности; Х - горизонтальная от спины к груди; У - горизонтальная от правого плеча к левому).

При локальной вибрации ось Хл совпадает с осью охвата, ось Zл лежит в плоскости Xл и направлена на подачу или приложение силы. Общая вибрация по источнику её возникновения подразделяется на: транспортную, возникающую при движении машин; транспортно-технологическую, возникающую при работе машин, выполняющих технологическую операцию; технологическую, которая возникает при работе стационарных машин.

Меры защиты от вибрации.
Вибробезопасные условия труда обеспечиваются:
- применением вибробезопасных машин (механизмов);
- применением средств защиты;
- организационно-технических мероприятий;
- проектировочным решением, обеспечивающими нормы вибраций на рабочих местах.
Вибробезопасность машин (механизмов) достигается:виброизоляцией их по ГОСТ 12.4.046-78 за счет установки на фундаменты, виброизолированные от пола специальные амортизаторы (прокладки из войлока,резины, пружины т.п. (рис.35, 36); балансировкой вращающихся частей; применением виброизолирующих мастик и др.
Организационно-технические меры включают: проведение проверок вибрации не реже 1 раза в год при общей вибрации и двух раз в год при локальной вибрации, а также после ремонта машин; и при начале их эксплуатации; исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны (ограждения, знаки, надписи), введение определенного режима работ, недопущение к работе лиц, моложе 18 лет и не прошедших медосмотр, проведение повторного ежегодного медосмотра.
При проектировании технологического процесса и помещений предусматриваются меры снижающие вибрацию на путях ее распространения согласно ГОСТ 12.4.046-78. По этому стандарту методы виброзащиты по организационному признаку подразделяются на: методы коллективной и индивидуальной защиты - снижение вибрации воздействием на источник ее; снижение силового возбуждения вибрации уравновешиванием, балансировкой, изменением частоты вибрации, снижение вибрации на путях ее распространения; снижение вибрации при контакте оператора с вибрирующим объектом, введение дополнительных устройств в конструкцию машин и строительные конструкции (домгферы, пружины (рис.37), применение демпфирующих покрытий; снижение вибрации исключением контакта оператора - дистанционное управление, автоматический контроль, сигнализация, ограждение.
Средства виброзащиты делятся на:
- средства виброизоляции - демпфирование, упругие прокладки, введение инерционного элемента;
- средства динамического вибропогашения - ударные виброгасители (пружинные, маятниковые); динамические виброгасители (пружинные, маятниковые, эксцентриковые, гидравлические).
Средства индивидуальной защиты подразделяются на средства:
- для рук оператора (рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки)
ГОСТ 12.4.002-74. Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общетехнические требования:
- для ног оператора (специальную обувь, подметки, наколенники)
ГОСТ 12.4.024-76. Обувь специальная виброзащитная. Общие технические требования.

Вибрации - это одна из проблем современных мегаполисов. Причем с каждым годом их интенсивность постоянно возрастает. Почему же современная наука столь активно исследует данную проблему? По какой причине измерения вибрации стали обязательными процедурами во многих организациях и на предприятиях? Дело в том, что вибрации - это явление, вызывающее ряд профессиональных заболеваний, что дает основание медикам поднимать вопросы о мероприятиях по его устранению.

Понятие вибраций

Вибрации - это сложный колебательный процесс, который осуществляется в широком частотном диапазоне. Как он возникает? При передаче колебательной энергии от источника твердому телу. Обычно под вибрацией подразумевают которые оказывают ощутимое влияние на организм человека. При этом имеется в виду частотный диапазон от 1,6 до 1000 Гц. С понятием вибрации тесно связаны звук и шум. Они сопровождают это явление при высоких показателях колебательного движения.

Какой предмет в школе изучает такое понятие, как вибрация? Это - очень важный предмет. Обеспечение охраны труда является одной из основных проблем России, поднятых на уровень национальной безопасности.

Источники возникновения

Механические вибрации - это явления, возникающие практически во всех станках, машинах и инструментах, у которых имеются несбалансированные или неуравновешенные вращающиеся детали, совершающие возвратно-поступательные и ударные движения. В перечень подобного оборудования входят штамповочные и ковочные молоты, пневмо- и электроперфораторы, а также вентиляторы, компрессоры, насосные установки и приводы.

Если колебательные движения механическими телами совершаются с частотой, находящейся в диапазоне до 20 ГЦ, то они воспринимаются только как вибрация. При больших частотах появляется звук. Это вибрация с шумом. При этом восприятие производится не только вестибулярным аппаратом человека, но и его органами слуха.

Классификация вибрации

Колебательные движения могут передаваться различными способами. Так, существует вибрация общая. Это колебательный процесс, передающийся на тело человека через различные опорные поверхности. Общая вибрация неблагоприятно воздействует на сердечно-сосудистую и нервную системы. К тому же она вызывает патологии пищеварительного тракта и органов движения.

В свою очередь, из общей вибрации выделяют:
- транспортную, возникающую при движении автомобилей по дорогам;
- транспортно-техническую, источником которой служат машины и механизмы, вовлеченные в технологический процесс;
- техническую, возникающую во время работы стационарного оборудования или передающуюся в зоны нахождения обслуживающего персонала, где нет никаких источников вибрации.

Существует еще и локальная вибрация. Это колебательные движения, передающиеся через руки. Если с подобной вибрацией человек сталкивается систематически, то у него возможно развитие неврита с одновременной потерей трудоспособности.

При исследованиях рабочих мест выделяется гармоническая, или синусоидальная вибрация. Это такие колебательные движения, при которых значения их основного показателя изменяются по синусоидальному закону. Подобная вибрация встречается на практике особенно часто.

Колебательные движения различают и по временной характеристике. Так, существует постоянная вибрация. Ее параметры по своей частоте за период наблюдения изменяются не более чем в два раза.

Существует еще и непостоянная вибрация. Для нее характерно значительное изменение основных параметров (более чем в два раза).

При изучении какого предмета учащимся предоставляется возможность более подробно ознакомиться с таким явлением, как вибрация? Это БЖД. Его преподают в старших классах средней школы.

Параметры вибрации

Для характеристики колебательных движений используются такие величины:
- амплитуда, показывающая наибольшее отклонение от равновесного положения в метрах;
- частота колебаний, определяемая в Гц;
- число колебательных движений в течение секунды;
- скорость колебаний;
- период колебаний;
- ускорение колебаний.

Производственная вибрация

Вопросы о снижении уровня колебательных движений, негативно влияющих на организм человека, особенно актуальны на стадии разработки технологического процесса, невозможного без эксплуатации станков, машин и т. д. Но, тем не менее, производственная вибрация - это явление, которого на практике избежать невозможно. Возникает она из-за наличия зазоров, а также поверхностных контактов между отдельными механизмами и деталями. Возникает вибрация и при неуравновешенности элементов оборудования. Нередко колебательные движения многократно возрастают из-за резонансных явлений.

Проведение вибромониторингов

Для контроля и дальнейшего снижения уровня вибрации на производствах применяют специальную виброизмерительную контрольно-сигнальную аппаратуру. Она позволяет сохранить работоспособность устаревшего оборудования и увеличить срок эксплуатации новых станков и механизмов.

Всем известно, что технологический процесс любого промышленного предприятия требует участия большого количества вентиляторов, электрических машин и т. д. Для того чтобы оборудование не простаивало, технические службы должны проводить его своевременный текущий или капитальный ремонт. Это возможно при осуществлении контроля над уровнем вибрации, что позволяет своевременно обнаружить:
- разбалансировку ротора;
- износ подшипников;
- несоосность передач и другие неисправности и отклонения.

Аппаратура виброконтроля, установленная на оборудовании, выдает предупреждающие сигналы при аварийном повышении амплитуды колебания.

Воздействие вибрации на здоровье человека

Колебательные движения в первую очередь вызывают патологии нервной системы, а также тактильного, зрительного и вестибулярного аппаратов. Профессиональные водители автотранспортных средств и машинисты жалуются на недуги пояснично-крестцового отдела позвоночного столба. Данные патологии становятся следствием систематического воздействия толчковой и низкочастотной вибрации, возникающей на их рабочем месте.

Те, на кого в течение технологического цикла передаются колебательные движения оборудования, страдают от болей в конечностях, пояснице и в области желудка, а также от отсутствия аппетита. У них появляется бессонница, быстрая утомляемость и раздражительность. В целом картина воздействия общей вибрации на человека выражается в вегетативных расстройствах, сопровождающихся периферическими нарушениями в конечностях, снижением чувствительности и сосудистого тонуса.

Воздействие локальных приводит к спазмам сосудов предплечий и кисти. При этом конечности недополучают нужного количества крови. Вместе с этим локальная вибрация воздействует на костные и мышечные ткани, а также на находящиеся в них нервные окончания. Это приводит к снижению чувствительности кожи, к отложению солей в суставах, к деформации и снижению подвижности пальцев. Стоит сказать и о том, что колебательные движения, совершаемые в диапазоне резко снижают тонус капилляров, а при высоких частотах происходит спазм сосудов.

Иногда у рабочего возникает вибрация в ухе. Что это явление представляет собой? Дело в том, что частота колебательных движений, передающаяся от работающего оборудования, бывает самой разной. Однако на отдельно взятом предприятии существует довольно узкий диапазон таких значений. Это и приводит к появлению того или иного типа вибрации, а также сопутствующего ей шума. Так, звуки могут иметь низкую, среднюю и высокую частоту.

Когда же возникает вибрация в ухе? Что это состояние характеризует собой? Дело в том, что иногда оборудование создает колебательные движения, стоящие на одном уровне со слуховым восприятием. В итоге и возникает шум, передаваемый на внутренне ухо через тело рабочего и его кости.

На практике выделяют допустимый уровень вибрации. Это те ее значения, которые не оказывают негативного влияния на организм человека. Данные параметры зависят от многих факторов (от времени воздействия, предназначения помещения и т. д.) и измеряются амплитудой колебания, виброскоростью, виброускорением и частотой.

Наиболее опасные уровни вибрации

Особенности негативного воздействия колебательных движений на организм человека определяются характером их распространения при сочетании массы и упругих элементов. У человека, работающего стоя, это туловище, таз и нижняя часть позвоночника. У сидящего на стуле негативным воздействиям подвержена верхняя часть тела и позвоночника.

Влияние вибрации на здоровье человека определяется ее частотным спектром. Те ручные механизмы, колебательные движения которых ниже значения 35 Гц, способствуют появлению негативных изменений в суставах и костно-мышечной системе.

Самые опасные вибрации близки к органов человека. Это диапазон от 6 до 10 Гц. Колебания такой частоты также негативно влияют на психологическое здоровье. Такая частота вполне могла быть причиной гибели многих путешественников в Бермудском треугольнике. При значениях колебаний от 6 до 10 Гц у людей возникает чувство страха и опасности. Моряки при этом стремятся поскорее покинуть свое судно. Длительное воздействие вибрации способно привести к гибели экипажа. Это явление опасно для функционирования как отдельных органов, так и всего организма в целом. Оно нарушает работу ЦНС и обмен веществ.

Очень опасна вибрация с большой амплитудой. Она оказывает негативное воздействие на кости и суставы. При длительном воздействии и высокой интенсивности колебаний такая вибрация провоцирует развитие Эта профессиональная патология при определенных условиях переходит в церебральную форму, излечить которую практически невозможно.

Устранение колебательных движений

Как же избежать вибрации в теле? Что это должны быть за мероприятия, которые позволят сохранить здоровье человека? Существуют две основных группы подобных методов. Мероприятия первого из них призваны снизить вибрацию непосредственно в источнике ее появления. Такие действия, осуществленные на этапе проектирования, предусматривают применение бесшумного оборудования и правильный подбор режимов его работы. Во время строительства и дальнейшей эксплуатации производственных зданий эти мероприятия касаются мер по использованию технически исправного оборудования.

Второй метод снижения вибрации - ее устранение на пути распространения. Для этого осуществляется виброизоляция оборудования и воздуховодов, строятся виброизолирующие площадки, рабочие места оборудуются специальными ковриками и сиденьями. Кроме того, устранить вибрацию на пути ее распространения можно при выполнении целого комплекса акустических и архитектурно-планировочных мероприятий. В их числе:
- расположение источников вибрации в максимальном удалении от защищаемых объектов;
- целесообразное размещение оборудования;
- применение схемы виброизолированного и жесткого крепления агрегата и т. д.

Защита временем

Для того чтобы сохранить здоровье человека, работающего с ручными механизмами или оборудованием, передающим на тело колебательные движения, разрабатывают специальные режимы отдыха и труда. Так, существует ограничение времени контакта с машинами и механизмами до 1/3 смены. При этом обязательно устраивается два-три перерыва по 20-30 минут. Причем свободное от работы время в течение смены предусмотрено для проведения и разнообразных физиотерапевтических процедур.

Подобные режимы труда разрабатываются для виброопасных профессий и являются своеобразными профилактическими мероприятиями, направленными на сохранение здоровья человека.

Числовая вибрация имени

Контактируя с различными людьми, каждый из нас ведет себя совершенно по-разному. Причем все это зависит от отношения к собеседнику и от сложившейся ситуации. Мы презираем или уважаем, ненавидим или любим, прислушиваемся к их мнению или оно нам вовсе безразлично.

Если встретившийся на жизненном пути человек сдержан и немногословен, то такое поведение становится характерным и для нас. Весельчак и балагур, напротив, заставит смеяться и непременно поднимет настроение. Как же узнать ту индивидуальность человека, которая скрывается в глубине его души? Многое подскажет вибрация имени. Что это? Нумерологическое сложение согласных имени. При помощи этого способа можно определить характер родственников и супруга, друзей и любого человека, даже не зная той даты, когда он родился. Необходимо лишь знание 9 числовых вибраций, соответствующих имени. С их помощью можно подобрать ключик к человеческой душе и почувствовать себя настоящим магом. Недаром некоторые говорят, что это вибрация моего сердца. Ведь с помощью данного способа в руках человека появляется магическое оружие, которое принесет пользу тем, кто знает его силу воздействия и основное значение.

Буквы имени каждого человека скрывают в себе три значения его индивидуальности. Это числовая вибрация:
- гласных;
- согласных;
- суммы всех букв.

Данные числовые значения в совокупности дают характеристику самых важных сторон личности.

Существует и звуковая вибрация имени, ведь жизнь является непрерывным движением. Именно поэтому ей присуща своя вибрация. Своей собственной вибрацией обладает и каждое имя. В течении жизни ее значение постепенно передается и хозяину. Ученые полагают, что нижний порог таких вибраций находится на уровне 35000 колебаний в секунду, а верхний - на уровне 130000/сек. Те люди, которые обладают наиболее высоким коэффициентом, устойчивы к различного рода инфекциям. У них также наблюдаются высокие уровни моральных установок.