Нормирование вибрации

Нормирование вибрации осуществляется по ГОСТ 12.1.012—90 и СН 2.2.4/2.1.8.566—96. Показателями интенсивности служат среднеквадратические или амплитудные значения виброускорения, виброскорости или виброперемещения, измеренные на рабочем месте. Допустимые значения устанавливаются отдельно для общей и локальной вибрации. Общая вибрация нормируется в диапазонах октавных полос со среднегеометрическими значениями частот 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц (для транспортной вибрации дополнительно нормируется вибрация в октавной полосе c f _cг = 1 Гц). Локальная вибрация нормируется в диапазонах частот с f _cг = 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. При оценке интенсивности вибрации наряду с размерными величинами используют логарифмические уровни вибраций (дБ):

,

где ω – измеряемый кинематический параметр вибрации (виброперемещение, виброскорость, виброускорение); ω₀ – начальное значение соответствующего параметра (x ₀ = 8·10^–12 м, υ ₀ = 5·10^–8 м/с, а ₀ = 3·10^–4 м/с²).

Нормы установлены для продолжительности рабочей смены в 8 часов. Допустимые значения уровня виброскорости представлены в табл. 2 по СН 2.2.4/2.1.8.556-96 (извлечения) и в табл. 3 на рабочем месте человека-оператора по ГОСТ 12.1.012–90.

Таблица 2

Гигиенические нормы вибрации по СН 2.2.4/2.1.8.556-96 (извлечения)

Вид вибрации	Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
Общая транспортная
вертикальная горизонтальная	132 122	123 117	114 116	108 116	107 116	107 116	107 116	- -	- -	- -	- -
Транспортно-технологическая	-	117	108	102	101	101	101	-	-	-	-
Технологическая	-	108	99	93	92	92	92	-	-	-	-
В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию	-	100	91	85	84	84	84	-	-	-	-
В служебных помещениях, здравпунктах, конструкторских бюро, лабораториях	-	91	82	76	75	75	75	-	-	-	-
Локальная вибрация	-	-	-	115	109	109	109	109	109	109	109

Защита от вибрации

 

Амплитуда скорости вибрации (виброскорости) υ _т может быть определена по формуле

 

υ_т= ,                    (1)

где F_m — амплитуда возмущающей вибросилы, Н; μ — коэффициент сопротивления, Н • с/м; f — частота вибрации, Гц; т — масса систе­мы, кг; с — коэффициент жесткости системы, Н/м.

На основе анализа формулы (1) можно сделать следующие выводы: для уменьшения виброскорости v_m необходимо снижать силу f (снижать виброактивность машины) и увеличивать знаменатель, а именно — повышать сопротивление системы μ и не допускать, чтобы 2πfm = c/2πf. При равенстве этих членов наступает явление резонанса и уровень вибрации резко возрастает.

Таблица 3	Допустимые значения уровней вибрации на рабочем месте человека-оператора по ГОСТ 12.1.012–90	Среднеквадратические значения виброскорости, м/с · 10 –2 Их уровни, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц, не более	63	1,1 107	3,2 116	0,56 101		0,2 92	0,079 84	0,028 75
			31,5	1,1 107	3,2 116	0,56 101		0,2 92	0,079 84	0,028 75
			16	1,1 107	3,2 116	0,56 101		0,2 92	0,079 84	0,028 75
			8	1,3 108	3,2 116	0,63 102		0,22 93	0,089 85	0,032 76
			4	2,5 114	3,2 116	1,3 108		0,45 99	0,18 91	0,063 82
			2	7,1 123	3,5 177	3,5 177		1,3 108	0,5 100	0,18 91
			1	20 132	6,3 122	–		–	–	–
		Направления, по которым нормируются вибрации		По оси Z	По осям X и Y	По осям Z, X и Y
		Вид вибрации		Транспортная		Транспортно-технологическая	Технологическая на постоянных рабочих местах в производственных помещениях предприятий; в машинно-котельных отделениях, центральных постах управления; производственных помещениях		В складах, столовых, бытовых, дежурных, производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрации	В заводоуправлениях, лабораториях, учебных пунктах, конструкторских бюро, вычислительных центрах, здравпунктах, конторских помещениях и других помещениях для работников умственного труда

 

Таким образом, для защиты от вибрации необходимо применять следующие методы:

- снижение виброактивности машин (уменьшение силы F_m);

- отстройка от резонансных частот (2πfm ≠ c/2πf);

- вибродемпфирование (увеличение μ);

- виброгашение (увеличение т) — для высоких и средних частот;

- повышение жесткости системы (увеличение с) — для низких и средних частот;

- виброизоляция;

- применение индивидуальных средств защиты.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, вибро­ускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации:

КП = F_осн/F_ист.

Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эф­фективнее виброизоляция. Для виброизолированных систем, в которых можно пренебречь трением:

                КП = 1/[(f / f ₀)²-1],                    (2)

где f — частота вынужденных коле­баний; f₀ — собственная частота виброизолированной системы. Как видно из приведенной формулы, только при f / f ₀ >  КП < 1, т. е., снижает передачу вибрации на защищаемый объект. По конструк­тивным и экономическим соображениям существует оптимальное значение f/f₀ = 3...4, что соответствует КП = 1/8...1/15.  

Собственная частота виброизолированной системы f ₀ = 1/2π . Умножив числитель и знаменатель подкоренного выражения на g — ускорение свободного падения, получим f₀ = 1/2π . Так как mg — сила тяжести машины, a mg/ с = х_ст — статическая осадка вибро­изоляторов под действием силы тяжести машины, то

          f₀ = 1/2π                              (3)

Т. е. чем больше статическая осадка виброизоляторов под действием веса машины, тем меньше f₀, а значит меньше КП и лучше виброизоляция.

Эффективность виброизоляции в дБ можно определить по формуле

                 (4)