ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИБРАЦИИ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ

ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВИБРАЦИИ

Увеличение скоростных и силовых параметров современных машин и механизмов приводит к возрастанию динамических нагрузок, а значит и их вибрационной активности. Контакт человека с вибрирующими объектами отрицательно сказывается на его здоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда. Может развиться профессиональное заболевание – вибрационная болезнь, которая в последние годы во всех развитых странах занимает второе место после болезней от пыли.

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИБРАЦИИ

Под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание обычно во времени значений какой – либо величины, его характеризующей (в соответствии с ГОСТ 24346–80).

Причинами возникновения вибрации являются: возвратно-поступательное движение механизмов; неуравновешенные вращающиеся массы; неоднородность материала вращающегося тела; деформация деталей от неравномерного нагрева.

Вибрацию, происходящую по синусоидальному закону, характеризуют: амплитуда виброперемещения A_а – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда виброскорости V_а – максимальное значение скорости колеблющейся точки; амплитуда виброускорения а_а – максимальное значение ускорения колеблющейся точки; период Т и частота колебаний f =Т^-1. Виброскорость и виброускорение связаны с виброперемещением и частотой колебаний соотношениями:

V = 2p × f × A и a = (2p × f)² × A. (12.1)

В инженерных расчетах используют логарифмические уровни колебаний L оцениваемые по следующей формуле:

L = 20 lg(b × b₀^-1), (12.2)

где b – оцениваемое значение величины (скорость, ускорение и т.п.);

b₀ – исходное значение величины (скорости, ускорения и т.п.).

Например, уровни виброскорости L_V и виброускорения L_a вычисляются как:

L_V = 20 × lq (V × V_o^-1) и L_a = 20 × lq (a × a_o^-1), (12.3)

где V и а – значения соответственно виброскорости и виброускорения;

V₀ = 5 × 10^-8 м/с и а₀ = 3 × 10^-4 м/с² – исходные (пороговые) значения виброскорости и виброускорения принятые согласно международным соглашениям.

Уровни колебаний (вибрации) измеряются в децибелах (дБ).

В общем случае вибрация зависит от времени: V = V(t) и является периодической функцией при определенных условиях, которую можно представить в виде бесконечных гармонических колебаний, частоты которых этих составляющих кратны основной частоте колебаний (процесса):

f_n = n × f₁, (12.4)

где n = 1,2,3,..;

f₁ – основная частота колебаний.

Важнейшей характеристикой вибрации является ее спектр. Периодическим и почти периодическим колебаниям соответствует дискретный спектр, непериодическим – непрерывный спектр. В общем случае спектр имеет смешанный характер.

Интенсивность вибрационных воздействий на человека, зависит от их частоты. Поэтому весь диапазон частот колебаний принято разбивать на отрезки (полосы частот) и определять уровни вибрации для каждой полосы в отдельности. При оценке вибрационной безопасности в качестве стандартных частотных полос принимают октавные полосы, для которых отношение верхних граничных частот к нижним частотам равно 2. Каждую из октавных полос принято определяют среднегеометрическим значением f_c ее граничных частот, по формулам:

f_c = (f_max × f_min) ^0,5 = 2 ^0,5 f_min @ 1,41 f_min , f_max = 2 f_min. (12.5)

где f_min – нижняя граничная частота;

f_max – верхняя граничная частота, Гц.

При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные, для которых

f_max = 2^1/3f_min @1,26 f_min. Например, первая октавная полоса имеет граничные частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частота f_c = 1 Гц; вторая соответственно - 1,4….2,8 Гц и 2 Гц и т. д.