К средствам индивидуальной противошумовой защитыотносятся

вкладыши (снижениешума на 5-20 дБ);

наушники(эффективность на высоких частотах до 45 дБ);

шлемы, применяемые при высоких уровнях шума (более 120 дБ).

Защита от шума может обеспечиваться и такими организационными мероприятиями, как сокращение времени пребыванияв условиях повышенного шума, правильный выбор режима трудаи отдыха, лечебно-профилактические и другие мероприятия.

Контроль уровней шума на рабочих местах регламентированГОСТ 12.1.050-86.

В настоящее время для измерения шума ивибраций используют акустические комплекты «Шум-1М» и«ВШВ-003» (СССР), RFT (ГДР) и «Брюль и Къер» (Дания).

 

Рис. 3.18. Звукоизолирующий кожух:

а - схема кожуха; б - конструкция кожуха электродвигателя; 1 - звукопоглощающийматериал;

2 - глушитель шума; 3 - источник шума; 4 - стенка; 5 - электродвигатель;

6, 7 - каналы с глушителями для входа и выхода воздуха

Рис. 3.19. Глушители абсорбционноготипа

а — трубчатый; б — пластинчатый; в —сотовый; г — звукопоглощающая облицовка поворота;

1 — трубопровод; 2—корпус глушителя; 3 — перфорированнаястенка;

 4 — стеклоткань; 5 — звукопоглощающий материал

 

Рис. 3.20. Реактивные глушители:

а — камерный;б — резонансный;в— четвертьволновой;

г — глушитель шума выпускамотоциклетного двигателя

Рис. 3.21. Комбинированный глушитель

1 - корпус; 2 - штуцер; 3 и 4 - пористые перегородки;

5 - замкнутая полость; 6 - звукопоглощающий сыпучий материал

 

38.Основные физические характеристики вибраций

 

В соответствии с ГОСТ 24346-80 (СТ СЭВ 1926-79) под вибрацией принято понимать движение точек или механической системы, прикотором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Причиной вибрации являются возникающие при работе машини агрегатов неуравновешенные силовые воздействия.

Их источниками могут быть:

-возвратно-поступательно движущиеся системы(кривошипно-шатунный механизм в двигателях, компрессорах;боек в ручных перфораторах; агрегаты виброформования и т. п.);

-неуравновешенные вращающиеся массы (ручные шлифовальныемашины, режущий инструмент станков и т. п.);

-иногда вибрациисоздаются ударами деталей (зубчатые зацепления, подшипники,клепальный инструмент и т. п.).

Наличие дисбаланса приводитк появлению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию.

Причиной дисбаланса может явиться неоднородность материалавращающегося тела, несовпадение центра массы тела с осью еговращения, деформация деталей отнеравномерного нагрева и т. п.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются амплитудные значения смещения х_m, виброскорости υ_mи виброускорения а_m, период колебанийТ, частота f.

Ввиду специфичности органов чувств определяющими при воздействиивибраций на человека являются средние квадратичные значениявиброскорости υ, обусловленные действием мгновенных значенийвиброскоростиυ(τ) и определяемые за время усредненияТ_у по формуле:

.

 

Учитывая, что абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических исследований пользуются понятием логарифмического уровня колебаний.

Так, уровень виброскоростиэто десятичный логарифм отношения квадрата виброскоростик квадрату ее порогового значения.

Вычисляют уровни виброскорости в децибелах (дБ) по формуле

 

 

где υ₀ - пороговое значение виброскорости, равное 5∙10^-8 м/си соответствующее пороговому звуковому давлению 2∙10^-5 Н/м.

Аналогично вычисляют уровень вибросмещения

 

 

где х₀ = 8∙10^-12 м - пороговое значение вибросмещения,

и уровень виброускорения

 

где а₀= 3 ^. 10^-4 м/с² - пороговое значение виброускорения.

В практике виброакустики весь диапазон частот вибрации разбивают наоктавные диапазоны.

В каждом октавном диапазоне верхняяграничная частота f_в вдвое больше нижней f_н, то есть f_в/f_н = 2,а средняя геометрическая частота равна .

Средние геометрические частоты октавных полос стандартизованы и равны:

Гц.

Параметры вибрации зависят от частоты колебаний; эта зависимость носит, как правило, сложный характер.

Для ее описания используют спектры вибраций, которые представляют в видеграфической зависимости уровня виброскорости L_υ от среднейгеометрической частоты вибраций f_сг.

Спектр периодического и квазипериодического процесса является дискретным (рис. 3.10, а, б), а случайного или кратковременного одиночного процесса - непрерывным (рис. 3.10, в).

Если процесс есть результат суммирования нескольких периодических и случайных процессов, спектр его является смешанным,т. е. изображается в виде непрерывного и дискретного спектров,наложенных друг на друга (рис. 3.10, г).

Для повышения точности представления спектра вибрацийизмерение уровня виброскорости нужно производить в третьоктавных полосах частот, для которых справедливо .

Снижение уровня вибрации определяют разностью

 

ΔL_υ= L_υ1-L_υ2,

где L_υ1 и L_υ2 - соответственно уровни вибрацийдо и после проведения мероприятий по их уменьшению.

 Измерение вибраций производят в соответствии с требованиямиГОСТ 12.1.034-81 (СТ СЭВ 1931-79) «ССБТ. Вибрация. Общиетребования к проведению измерений».

Из многочисленных видоввиброизмерительной аппаратуры следует отметить прибор ВШВ-003со стандартными октавными фильтрами, а также прибор ВИП-2.

Кроме того, широко используют прецизионной виброакустический тракт фирмы «Брюль и Къер» (Дания), а также комплектаппаратуры RFT.

 

 

Рис. 3.10. Спектры вибраций: а - дискретный, б - дискретный квазипериодический; в - непрерывный;г - смешанный

39. Воздействие вибрации на организм человека, ее нормирование

 

По характеру воздействия на человека вибрации делятся наобщие и локальные.

Общие (низкочастотные) вибрации приложены к опорным поверхностям тела человека в положении стояили сидя, когда вибрация вызывает сотрясение всего организма.

Локальная (высокочастотная) вибрация обычно воздействует наотдельные части тела: руки, ноги человека.

Общей вибрацииподвергаются транспортные рабочие, операторы мощных штампов,кузнечнопрессового оборудования, грузоподъемных кранов и т. п.

Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) хотя и неприятна,но не приводит к вибрационной болезни.

Следствием такой вибрации является морская болезнь, которая наблюдается из-за нарушения нормальной деятельности органов равновесия (вестибулярного аппарата).

Наиболее опасными для человека частотамиколебаний являются 6-9 Гц вследствие того, что они совпадаютс собственной частотой внутренних органов (может наступитьявление резонанса).

Колебания рабочих мест с этими частотамивесьма опасны, так как могут вызвать механические поврежденияили даже разрыв органов.

При систематическом воздействиина человека общей вибрации с частотой более 1 Гц могут возникнуть стойкие нарушения опорно-двигательного аппарата,центральной и периферической нервной системы, системы пищеварения и др.

Они проявляются в виде головных болей, головокружения, плохого сна, пониженной работоспособности, нарушения сердечной деятельности, возможно появление радикулита.

Локальной вибрации подвергаются главным образом лица,работающие с ручным механизированным инструментом.

Такаявибрация вызывает спазмы сосудов, начиная с пальцев, распространяется на всю кисть, предплечье и охватывает сосуды сердца,при этом нарушается снабжение конечностей кровью.

Одновременно локальная вибрация воздействует на нервные окончания,мышечные и костные ткани, что приводит к снижению чувствительности кожи, окостенению сухожилий мышц, отложению солейв суставах пальцев и кистей, вызывающих боли, деформации иуменьшение подвижности суставов.

Наиболее активно отрицательные явления, возникающие под воздействием вибраций, протекаютв условиях работы при пониженной температуре.

Комплекс болезненных изменений в организме, вызываемыхвоздействием вибрации, называют вибрационной болезнью .

Этозаболевание эффективно лечится только на ранней стадии.

Тяжелые формы виброболезни приводят к инвалидности.

Взаимодействие организма человека с изменяющимися условиями внешней среды всегда приводит к перестройке его энергетического и материального баланса, сопровождающейся трансформацией внутренней энергии в организме и изменением происходящих в нем обменных процессов, формирующих, в конечном счете,ответную реакцию всего организма на действие внешнего раздражителя.

Вибрация, являясь физически воздействующим фактором,приводит частицы тела в колебательное движение, вызывая изменение их состояния в виде смещения центра тяжести, деформациии возникновения в них внутренних напряжений, что сопровождается затратой механической энергии, получаемой от источника колебаний в зоне контакта тела с вибрирующими поверхностями.

Количество получаемой энергии определяется длительностьювоздействия вибраций и величиной мгновенной мощности воздействующего колебательного процесса или же площадью контакта и интенсивностью вибраций, поскольку интенсивность колебательного процесса численно равна его мощности, отнесеннойк единице площади, перпендикулярной направлению распространения колебаний.

В условиях разных частот и амплитуд колебаний изменение порогов восприятия при действии вибраций происходит по закону пропорциональности воздействующей колебательной энергии.

Это значит, что адекватным физическим критерием для гигиенической оценки вибрации при прочих равных условиях является колебательная скорость, а не смещение илиускорение.

Различают гигиеническое и техническое нормирование производственных вибраций.

В первом случае производят ограничение параметров вибрации рабочих мест и поверхности контактас руками работающих, исходя из физиологических требований,исключающих возникновение вибрационной болезни.

Во второмслучае осуществляют ограничения параметров вибрации с учетомне только указанных требований, но и технически достижимогона сегодняшний день для данного вида машин уровня вибрации.

Нормируемой величиной как для локальной, так и для общейвибраций по ГОСТ 12.1.012-78* (СТ СЭВ 1932-79 и СТ СЭВ2602-80) является уровень виброскорости в октавных полосахчастот (табл. 3.4).

Гигиенические нормы вибрации установлены для длительности рабочей смены 8 ч.

Общая вибрация нормируется с учетом свойств источникаее возникновения и делится на вибрации:

транспортную, котораявозникает в результате движения машин по местности и дорогам(в том числе при строительстве);

транспортно-технологическую,которая возникает при движении подъемных кранов, экскаваторов;

технологическую, которая возникает при работе стационарных машин, станков, вентиляторов, компрессорных и насосныхустановок или передается на рабочие места, не имеющие источников вибраций.

Для общей и локальной вибрации зависимость допустимогозначения виброскоростиυ_τот времени фактического воздействиявибрации, не превышающего 480 мин, определяется по формуле

,

где υ₄₈₀ - допустимое значение виброскорости для длительностивоздействия 480 мин (см. табл. 3.4);

максимальное значение υ_τдля локальной вибрации не должно превышать значений, определяемых для τ = 30 мин, а для общей вибрации при τ = 10 мин.

Таблица 3.4

Гигиенические нормы вибраций (по ГОСТ 12.1.012-78*)

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	132	123	114	108	107	107	107	-	-	-	-
То же горизонтальная	122	117	116	116	116	116	116	-	-	-	-
Транспортно-техноло- гическая	-	117	108	102	101	101	101	-	-	-	-
Технологическая	-	108	99	93	92	92	92	-	-	-	-
В производственных помещениях, где нет ма- шин, генерирующих ви- брацию	-	100	91	85	84	84	84	-	-	-	-
В служебных помеще- ниях, здравпунктах, кон- структорских бюро, ла- бораториях	-	91	82	76	75	75	75	-	-	-	-
Локальная	-	-	-	115	109	109	109	109	109	109	109

 

При регулярных перерывах воздействия локальных вибрацийв течение рабочей смены допустимые значения уровня виброскорости следует увеличивать на значения, приведенные ниже.

 

Суммарное время перерыва в воздействии вибрации в течение 1 ч работы, мин	До 20	Свыше 20 до 30	Свыше 30 до 40	Свыше 40
Увеличение уровня виброскорости, дБ	0	6	9	12

 

40. Защита от вибраций

 

 В промышленности осуществляютследующие методы уменьшения вибраций в соответствиис ГОСТ 26568-85*:

- воздействием на источник вибраций;

- снижением вибраций на пути их распространения;

- путем применениясоответствующей организации труда,

- а также использованиясредств индивидуальной защиты и проведением лечебно-профилактических мероприятий.

Общие методы борьбы с вибрацией основаны на анализе уравнений, описывающих колебания машин и агрегатов в условияхпроизводства.

Эти уравнения сложны, так как любой вид технологического оборудования является системой со многими степенями подвижности и обладает рядом резонансных частот.

С точки зрения охраны труда наибольший интерес представляют колебательные системы с одной степенью свободы.

При определении основных направленийборьбы с вибрацией можно ограничитьсяанализом вынужденных колебаний простойсистемы, представленной на рис. 3.11.

 

 

 

Рис. 3.11. Схема действия сил при вибрации

Колебания плиты 2 массой т происходят поддействием переменной во времени силыF(τ), которая возникает в источнике вибраций 3, и передаются на основаниеА через упругий элемент4 с жесткостьюq идемпфирующий элемент 1 с коэффициентомтрения.

Человек (защищаемый объект)может находиться в контакте с плитой 2(например, работа оператора на виброплощадке) или располагаться на основанииА (например, работа оператора около двигателя, станка,подъемно-транспортных машин).

Основные методы уменьшениявибрации следующие:

- снижение вибраций воздействием на источник возбужденияпосредством снижения или ликвидации возмущающих сил;

- отстройка от резонансных режимов в системе рациональнымвыбором приведенной массы m или жесткости q колеблющейсясистемы;

- вибродемпфирование уменьшением вибраций за счет увеличения силы трения демпфирующего устройства, то есть перевод энергии колебаний в теплоту;

- виброгашение - динамическое гашение колебаний - введением в колебательную систему дополнительных масс или увеличение жесткости системы;

- виброизоляция - введением в систему дополнительной упругой связи с целью ослабления передачи вибраций смежному элементу конструкции или рабочему месту;

- использование средств индивидуальной защиты.

Дадим краткую характеристику этим методам.

Для снижениявибрации в источнике ее возникновения необходимо, прежде  всего,уменьшить силу, вызывающую колебания.

Для этого при проектировании машин и устройств механического типа предпочтениедолжно отдаваться таким кинематическим и технологическимсхемам, при которых динамические процессы, вызванные ударами,резкими ускорениями и т. п., были бы исключены или предельноснижены.

Так, замена кулачковых и кривошипных механизмовравномерно вращающимися, а также механизмами с гидроприводами в значительной мере способствует снижению вибраций.

Этому же способствует замена ковки и штамповки прессованием,ударной правки вальцовкой, пневматической клепки и чеканкигидравлической клепкой и сваркой.

Для снижения уровня вибраций редукторов целесообразно применять зубчатые колеса со специальными видами зацеплений -глобоидным, шевронным, двушевронным, конхоидальным вместо прямозубых.

Большое значение имеет повышение класса точности обработки и уменьшениешероховатости поверхности шестерен, выбор режимов работы,замена подшипников качения подшипниками скольжения (когдаэто возможно).

Для устранения неуравновешенности вращающихсямасс применяется статическая и динамическая балансировка в соответствии с ГОСТ 22061-76*.

При кинематическом возбуждении вибраций применяютсяследующие методы их снижения путем воздействия на источниквозбуждения:

изменение конструктивных элементов машин истроительных конструкций; уменьшение неровностей профиляпути самоходных и транспортных машин;

повышение нивелирующей способности опорных элементов самоходных и транспортныхмашин.

Отстройка от режима резонанса заключается в изменениичастотысобственных колебаний машины, установки и т. п. с цельюисключения резонанса с частотой возмущающей силы.

Резонансные режимы при работе технологического оборудования устраняют двумя путями:

либо изменением характеристик системы,как правило, жесткости (например, введением в конструкциюмашины ребер жесткости),

либо установлением нового режимаработы системы.

Вибродемпфирование -это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной колеблющейся системы в тепловую энергию.

Увеличение потерь энергии в системе осуществляется за счетиспользования в качестве конструкционных материалов с большим внутренним трением:

резины,

пластмасс,

дерева,

капрона,

сплавов с добавками никеля, меди, магния;

нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,

- мягких покрытий (резина, «Агат», «Адем», пенопласт ПХВ-9, мастикаВД17-59, «Антивибрит»)

и жестких (листовые пластмассы, фольгоизол, стеклоизол, гидроизол);

- применения поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин);

- переводамеханической колебательной энергии в энергию токов Фуко илиэлектромагнитного поля.

Хорошо демпфируют колебания смазочные материалы.

В системах с низкой и средней частотой вибрации используют жесткие многослойные, а с высокой - мягкиепокрытия.

Наибольший эффект вибродемпфирующие покрытиядают в области резонансных частот, так как при резонансе рольсил трения в уменьшении амплитуды виброскорости возрастает.

Вибродемпфирующие покрытия применяют для уменьшенияуровня вибрации (шума) при обработке тонкостенных конструкций при клепке, правке (жесткие покрытия); при работе вентиляционных систем, насосов, компрессоров, трубопроводов (мягкиепокрытия).

Наибольший эффект дают покрытия большой площадии толщиной, равной двум-трем толщинам демпфирующего элемента конструкции.

Виброгашение чаще всего осуществляют путем установкиагрегатов на фундамент (при ω > ω₀).

Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1- 0,2 мм, а в особоответственных случаях 0,005 мм (рис. 3.12).

Этот способ нашелширокое применение при установке тяжелого оборудования (молоты, прессы, вентиляторы, насосы и т. п.).

 

 

Рис. 3.12. Установка агрегатов на виброгасящем основании:

а - на фундаменте и грунте; б - на перекрытии

 

Одним из способов увеличения сопротивления колебательныхсистем является установка динамических виброгасителей, представляющих собой дополнительную колебательную систему с массой т и жесткостьюq, собственная частота которой f₀ =ω₀/2πнастроена на основную частоту колебаний данного агрегата, имеющего массу М и жесткость Q(рис. 3.13).

Рис. 3.13. Схема динами-        Рис. 3.14. Схема катко-

ческого виброгасителя            вого виброгасителя

 

В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспечивается выполнение условия

 

(трением принебрегаем).

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниямиагрегата.

Недостатком динамического виброгасителя являетсято, что он действует только при определенной частоте, соответствующей его резонансному режиму колебаний.

Такие виброгасители применяют в агрегатах, например турбогенераторах,имеющих характерный, постоянный во времени дискретныйспектр вибраций.

Гашение колебаний носит иной характер при использованиидинамического гасителя каткового типа (рис. 3.14), когда нужныйэффект создается благодаря относительному движению катка,небольшого, но достаточно массивного цилиндрического тела,который обкатывает цилиндрическую полость большого диаметра.

При колебаниях основного тела возникает синхронизация движений - каток обкатывает полость с частотой, равной частотевозбуждения.

Такой самонастраивающийся гаситель избавленот основного недостатка пружинного гасителя - потери эффективности при изменении частоты возбуждения.

Находят применение гасители ударного, камерного и другихтипов.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебанийот источника возбуждения защищаемому объекту при помощиустройств, помещаемых между ними.

Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой чаще всего применяют виброизолирующие опоры типаупругих прокладок или пружин.

Возможно использование ихсочетания (комбинированные виброизоляторы).

Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладкамиимеют ряд преимуществ.

Они могут применяться для изоляциикак низких, так и высоких частот, дольше сохраняют постоянствоупругих свойств во времени, хорошо противостоят действиюмасел и температуры, относительно малогабаритны.

Однако онимогут пропускать высокочастотные колебания, поэтому пружинные виброизоляторы рекомендуется в этом случае устанавливатьна прокладки из упругих материалов типа резины (комбинированный виброизолятор).

Эффективность виброизоляции определяют коэффициентом передачи (КП), который имеет физический смысл отношения амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силыF_ви к амплитудетой же величины источникаF_m возбуждения при гармоническойвибрации.

Рассчитывают его по формуле

 

 

Чем меньше значение этого соотношения, тем выше виброизоляция.

В системах, где можно пренебречь трением,

 

 

где f - частота вынужденных колебаний системы;

f₀ - собственная частота.

При вынуждающая сила действует как статическаяи целиком передается основанию.

Приf = f₀ наступает резонанс;при КП = 1, а при дальнейшем увеличении КП становится меньше единицы, так как система оказывает вынуждающей силе все большее инерционное сопротивление.

Вследствиеэтого передача вибраций через виброизоляцию уменьшается.

Существует оптимальное соотношение между частотой колебанийсистемы.

Оно составляет f/f₀ = 3 -4, что соответствует КП = 1/8 -1/15.

Эффективность виброизоляции (дБ)

 

.

 

Выражение для собственной частоты (Гц) приx_ст = mg/q

можно представить в виде   ,         

x_ст-статическая осадка системы на виброизоляторах под действиемсобственной массы.

Чем больше статическая осадка, тем нижесобственная частота и тем эффективнее виброизоляция.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) от вибрации применяютсяпри работе, когда техническими средствами, рассмотренными выше,не удается снизить уровень вибрации до нормы.

В качестве СИЗпо месту контакта работающего с виброинструментом используют:

для рук - рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки;

для ног - специальную обувь, подметки, наколенники;

для тела -нагрудники, пояса, специальные костюмы.

Средства защиты рукдолжны удовлетворять требованиям ГОСТ 12.4.002-74, а спецобувь для условий общей вибрации - ГОСТ 12.4.024-76*.

Организация труда работников виброопасных профессийдолжна соответствовать указаниям Минздрава № 4013-85.

В целях профилактики вибрационной болезни для работающих рекомендуется специальный режим труда.

Так, при работе с ручнымимашинами суммарное время работы в контакте с вибрацией недолжно превышать 2/3 рабочей смены.

При этом продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы,не должна превышать 15 -20 мин.

При таком режиме труда необходимо предусматривать, кроме обеденного перерыва, еще дварегламентированных перерыва для активного отдыха (гимнастика,физиопрофилактические процедуры):

20 мин через 1 -2 часа посленачала смены

и 30 мин через 2 часа после обеденного перерыва.

Все работающие с источниками вибрации должны проходитьмедицинские осмотры перед поступлением на работу и периодически не реже 1 раза в год.

Измерение вибраций проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.042-84* для локальной вибрации и ГОСТ 12.1.043-84 - для общей.