55. Вибрация. Определение. Основные параметры.

Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называются вибрацией.

Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия, которые возникают:

-         при возвратно-поступательных движениях систем (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, вибротрамбовки и т.п.);

-         в результате наличия неуравновешенных вращающихся масс (ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков и т.п.);

-         при ударах деталей (зубчатые зацепления, подшипниковые узлы).

Основными параметрами вибрации являются:

-         амплитуда виброперемещения - , м;

-         амплитуда колебательной скорости (виброскорости) - , м/с;

-         амплитуда колебательного ускорения (виброускорения) - , м/с²;

-         период колебаний – Т, с;

-         частота колебаний –f, Гц=1/с.

 В силу специфических свойств органов чувств определяющим при оценке воздействия вибрации являются действующие значения выше перечисленных параметров. Так действующее значение виброскорости есть среднеквадратичное мгновенных значений скорости V(t) за время усреднения t_у, которое выбирают с учетом характера изменения виброскорости во времени: .

Таким образом, для характеристики вибраций используют спектры действующих значений параметров или средних квадратов последних.

В практике виброакустических исследований весь диапазон частот вибраций разбивают на октавные диапазоны. В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней . Анализ и построение спектров параметров вибрации могут производиться также в третьоктавных полосах частот - . Если - нижняя граничная частота, а - верхняя, то в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется среднегеометрическая частота .

Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибрации стандартизованы и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц.

Поскольку абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, в практике используют понятие логарифмического уровня колебаний. Логарифмический уровень колебаний – характеристика колебаний, сравнивающая две одноименные физические величины, пропорциональные десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значения величины. В качестве исходного используются опорные значения параметров, принятые за начало отсчета. Измеряются уровни в дБ. Тогда уровень виброскорости будет определяться по формуле: , где - усредненное значение виброскорости в соответствующей полосе частот; - опорное значение виброскорости, равное 5×10^-8 м/с, международная стандартная величина.

56. Действие вибрации на человека.

Различают общую и локальную вибрации. Общая вибрация вызывает сотрясение всего организма. Мест­ная вовлекает в колебательные движения отдельные части тела. Общей вибрации подвергаются транспортные рабочие, операторы мощных штам­пов, кранов. Локальной вибрации подвержены работающие с ручным электрическим и пневматическим инструментом.

Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации может быть "морская болезнь", происходящая из-за нарушения нормальной дея­тельности вестибулярного аппарата по причине резонансных явлений.

Различные внутренние органы и отдельные части тела можно рас­сматривать как колебательные системы с определенной массой, соединен­ные между собой "пружинами" с определенными упругими свойствами и параллельно включенными сопротивлениями. Очевидно, что такая систе­ма обладает рядом резонансов, частоты которых, определяющие субъек­тивное восприятие вибраций, зависят также от положения тела работаю­щего (работа стоя или сидя).

Собственные частоты плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение "стоя") составляет 4-6 Гц, головы отно­сительно плеч (сидя) - 25-30 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц. Колебания рабочих мест с указанными частотами весьма опасны, т.к. могут вызвать механические повреждения и даже разрывы этих органов. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, может быть причиной вибрационной болезни - стойких нарушений физио­логических функций организма, обусловленных преимущественно воздей­ствием на центральную нервную систему. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, пониженной работо­способности, плохого самочувствия, нарушений сердечной деятельности.

Общая вибрация оказывает влияние на обменные процессы (углеводы, белки, ферменты). Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают и сосуды сердца. Ухудшение снабжения конечностей кровью одновременно сопровождается воздействием вибрации на нервные окон­чания, мышечные и костные ткани, выражающееся в нарушении чувстви­тельности кожи, окостенении сухожилий мышц и отложении солей в сус­тавах, что приводит к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов.