Вибрация. Вибрация – механические колебания в упругих телах или колебательные движения механических систем, возникающие в результате действия периодически изменяющейся

Вибрация – механические колебания в упругих телах или колебательные движения механических систем, возникающие в результате действия периодически изменяющейся силы.

Источником вибраций является практически любая машина, агрегат, транспортное или транспортирующее устройство.

Классификация вибраций:

1) по степени контакта вибрация бывает:

– контактная, которая распространяется от источника образования через промежуточные элементы, достигает поверхностей машин, агрегатов, соприкасающихся с человеком;

– неконтактная – вибрация, которая не достигает опорных поверхностей, человеку не передается и не влияет на его здоровье.

2) по способу передачи на тело человека:

– общаявибрация, которая передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Она вовлекает в колебательный процесс все тело человека. Общая вибрация появляется, когда оператор выполняет работу сидя или стоя, находясь непосредственно на вибрирующих поверхностях машин, агрегатов и т.п. (например, водитель).

– локальная вибрация передается человеку через руки. Она возникает при использовании ручных машин, при контакте рук рабочего с вибрирующими поверхностями штамповочных, формовочных и других агрегатов.

В отдельных случаях возможно одновременное воздействие общей и локальной вибраций на организм человека (например, работа на дорожно-строительных машинах).

Различают техническое и гигиеническое нормирование вибрации.

Техническое – устанавливает допустимые значения вибрационных характеристик для отдельных типов и групп технических устройств, которые подвержены преждевременному износу в результате воздействия вибраций.

Гигиеническое – устанавливает критерии здоровья человека при воздействии на него вибрации с учетом напряженности и тяжести труда. Основой для разработки гигиенических норм служат оценки субъективного восприятия вибрации человеком (физиологические, функциональные, биомеханические и биохимические реакции его организма).

Защита от вибрации. Методы защиты от вибрации разделяются на: коллективные и индивидуальные (рис. 1).

Шум.

Шумом принято называть нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигналов. Источником шума в промышленных условиях являются колеблющиеся твердые, жидкие и газообразные тела.

Звук – колебания молекул упругой среды (в частности воздуха), распространяющиеся в ней в виде продольной волны давления.

Классификация шумов:

1) в зависимости от среды распространения:

– структурные (распространяются в твердых телах);

– воздушные (распространяются в воздушной среде).

2) в зависимости от источника возникновения:

– механический (возникает в результате работы отдельных деталей и узлов машин);

– гидродинамический (возникает в результате процессов, которые происходят в жидкостях);

– аэродинамический (возникает при подаче воздуха или газа по трубопроводам, вентиляционным системам и т.д.);

– электромагнитный (возникает вследствие колебания элементов электромеханических устройств под воздействием переменных магнитных полей).

3) в зависимости от диапазона слышимости:

– слышимый (16 … 20000 Гц);

– неслышимый (… < 16 Гц (инфразвук) и …> 20000 Гц (ультразвук))

Основные физические характеристики шума:

1) скорость звука, с, м/с;

2) частота звука, f, Гц;

3) звуковое давление, р, Па;

4) интенсивность, I, Вт/м².

Минимальные значения звукового давления р и интенсивности звука I, которые воспринимаются органом слуха человека как звук, называются порогом слышимости.

При частоте звука f = 1000 Гц, которая принята базовой в акустике, порог слышимости имеет значения р₀ = 2·10^-5 Па, I₀ = 10^-12 Вт/м².

Звуковое давление (р_б = 20 Па) и интенсивность звука (I_б = 1 Вт/м²), при которых начинают возникать болевые ощущения в органе слуха человека, называются порогом болевого ощущения.

Широкий диапазон значений между порогами слышимости и болевого ощущения (по звуковому давлению 10⁶, по интенсивности звука 10¹²) вызывают большие сложности при их использовании, поэтому от абсолютных значений параметров звука перешли к относительным значениям – уровням, применив при этом логарифмическую шкалу:

L = 10lg(I/I₀) = 20lg(р/р₀), дБ,

где L – уровень звукового давления;

I, р – соответственно интенсивность звука и звуковое давление в данной точке;

I₀, р₀ – интенсивность звука и звуковое давление на пороге слышимости.

Подставив в формулу вместо I значение I₀ и I_б получим, что интервал от порога слышимости до порога болевого ощущения составляет 120 дБ.

Важно помнить, что уровень звукового давления определяет только физическую величину силы звука независимо от его частотной характеристики.

Частотная характеристика важна для оценки физиологических особенностей восприятия звука органом слуха. Чтобы учесть разную чувствительность органа слуха к звукам разной частоты используется уровень громкости.

Уровень громкости определяют путем сравнения со звуком частотой 1000 Гц, для которого уровень звукового давления в дБ принято за уровень громкости в фонах.

Наиболее чувствительно человеческое ухо к звукам частотой 2000…4000 Гц. В области низких частот уровень громкости звука изменяется значительно быстрее, чем уровень звукового давления.

Защита от шума. Для снижения шума можно применять следующие методы:

уменьшение шума в источнике улучшением конструкций машин за счет точности изготовления узлов;

совершенствование технологических процессов и оборудования (балансировка, замена качения скольжением);

рациональная планировка предприятий и цехов;

изменение направления излучения шума;

акустическая обработка помещений;

установка звукоизолирующего ограждения;

применение глушителей шума в аэродинамических установках