3.6 Влияние вибрации

На современном этапе развития техники и технологии все большую социальную и гигиеническую значимость приобретает борьба с вибрацией, неблагоприятно воздействующей на организм человека. Это вызвано тем, что улучшение технико-экономических показателей машин и технологического оборудования осуществляется за счет увеличения мощностей и рабочих скоростей при одновременном снижении их материалоемкости, что сопровождается нежелательным побочным эффектом - усилением вибрации.

Воздействие вибрации на организм человека приводит не только к преждевременному утомлению, снижению производительности труда, но и во многих случаях к развитию профессиональной и росту общей заболеваемости. В связи с этим важное значение имеет обеспечение вибробезопасных условий труда.

1. Физические характеристики вибрации

Вибрация - это механические колебания, передаваемые по жидким или твердым средам. Вибрация аналогична шуму по физической природе.

Термином вибрация чаще всего пользуются там, где колебания имени относительно малую амплитуду и не слишком низкую частоту. Например, едва ли можно принять термин вибрация, говоря о колебаниях маятника или о раскачивании людей.

Вибрация представляет собой кинетическую энергию, передаваемую машине или человеку. Причинами ее возникновения являются неуравновешенные силовые воздействия, источниками которых служат:

возвратно - поступательные движущиеся системы (кривошипно–шатунные механизмы, вибротрамбовки и др.); неуравновешенные вращающиеся массы (например, ручные электрические шлифовальные машины).

В отдельных случаях вибрации могут создаваться также ударами деталей (зубчатые зацепления, подшипниковые узлы).

Неуравновешенные силы появляются в результате дисбаланса, причиной которого может быть неоднородность материала вращающегося тела, несовпадение центра массы тела и оси вращения и др.

Основными понятиями теории вибрации являются:

1)вибрационные параметры: виброперемещение, виброскорость и виброускорение;

2) механический импеданс;

3)собственная частота; Вибрации, встречающиеся в технике, как правило, имеют характер,

близкий к гармоническому, а имеющие место в ряде случаев периодические процессы можно легко представить как наложение гармонических колебаний, при которых колеблющаяся величина изменяется по закону синуса (косинуса).

Для гармонических колебаний величина отклонения колеблющейся точки от положения равновесия (виброперемещение х) определяется по формуле:

х = хт sin (ω t + φ)

где хт - амплитуда виброперемещения; ср - начальная фаза колебаний в момент времени t=0; ω = 2л f - круговая частота; ƒ- частота колебаний.

Виброскорость (ν) и виброускорение (а) являются соответственно первой и второй производной по времени от виброперемещения, в связи с чем определяются из следующих соотношений:

ν = ωхт cos (ωt +φ) = ν cos(ωt+φ)

a=-ω 2хт sin (ωt + φ)=-am sin (ωt + φ)

где vm , am - максимальные значения соответственно виброскорости и виброускорения колеблющейся точки.