Параметры вибрации. Защита от вибрации

Ультра- и инфразвук. Защита от них

Человеческое ухо воспринимает как слышимые колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 Гц. Звуковой диапазон при­нято подразделять на низкочастотный (20¸400 Гц), среднечастотный (400¸1000 Гц) и высокочастотный (свыше 1000 Гц). Зву­ковые волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуковыми, а с частотами более 20 000 Гц – ультразвуковыми. Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.

Источниками инфразвука в промышленности являются компрессоры, дизельные двигате­ли, вентиляторы, реактивные двигатели, транспортные средст­ва и др.

Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колеба­ний, как и в случае звуковых волн, являются уровень интенсив­ности (Вт/м²), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).

Инфразвук также оказывает негативное влияние на органы слуха, вызывая утомление, чувство страха, головные боли и го­ловокружения, а также снижает остроту зрения. Особенно не­благоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4¸12 Гц.

Вредное воздействие ультразвука на организм человека вы­ражается в нарушении деятельности нервной системы, сниже­нии болевой чувствительности, изменении сосудистого давле­ния, а также состава и свойств крови. Ультразвук передается ли­бо через воздушную среду, либо контактным путем через жидкую и твердую среду (действие на руки работающих). Кон­тактный путь передачи ультразвука наиболее опасен для орга­низма человека.

Некоторые способы защиты от инфразвука аналогичны спо­собам защиты от шума. К ним следует отнести снижение уровня инфразвука в его источнике, увеличение жесткости колеблю­щихся конструкций, применение глушителей реактивного типа. Вместе с тем такие известные методы борьбы с шумом, как зву­коизоляция и звукопоглощение, малоэффективны при инфра­звуке. Значительно более эффективный подход – борьба с ин­фразвуком в источнике его возникновения.

Вибрация - это совокупность механических колебаний, про­стейшим видом которых являются гармонические. Вибрацию вызывают неуравновешенные силовые воздействия, возникающие при ра­боте различных машин и механизмов. Примером таких уст­ройств могут служить ручные перфораторы, кривошипно-шатунные механизмы и другие, детали которых совершают воз­вратно-поступательные движения. Вибрацию также создают не­уравновешенные вращающиеся механизмы (электродрели, руч­ные шлифовальные машины, металлообрабатывающие станки, вентиляторы и т.д.), а также устройства, в которых движущиеся детали совершают ударные воздействия (зубчатые передачи, подшипники и т.д.). В промышленности также используются специальные вибрационные установки, в частности, при уплот­нении бетонных смесей, при дроблении, измельчении и сортировке сыпучих материалов, при разгрузке транспортных средств и в ряде других случаев.

По аналогии логарифмический уровень виброускорения мо­жет быть определен следующим образом

, (3.10)

где L_a –уровень виброускорения, дБ;

а –ускорение колебаний, м/с²;

а ₀ – пороговое значение ускорения колебаний, стандартизованное в международном масштабе (а₀ = 3×10^{-4 м2} /с).

Необходимо различать общую и местную вибрации. Общая вибрация действует на весь организм в целом, а местная – только на отдельные части его (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).

При воздействии общей вибрации наблюдаются нарушение сердечной деятельности, расстройство нервной системы, спазмы сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению под­вижности. Если частоты колебания рабочих мест совпадают с собственными частотами колебаний внутренних органов человека (явление резонанса), то возможно механическое поврежде­ние данных органов вплоть до разрыва.

При действии на руки работающих местной вибрации (вибри­рующий инструмент) происходит нарушение чувствительности кожи, окостенение сухожилий, потеря упругости кровеносных со­судов и чувствительности нервных волокон, отложение солей в суставах кистей рук и пальцев и другие негативные явления. Дли­тельное воздействие вибрации приводит к профессиональному за­болеванию – вибрационной болезни, эффективное лечение кото­рой возможно лишь на начальной стадии ее развития.

Основные методы защиты от вибрации делятся на две боль­шие группы:

• снижение вибрации в источнике ее возникновения;

• уменьшение параметров вибрации по пути ее распростра­нения от источника.

Для того чтобы снизить вибрацию в источнике ее возникно­вения, необходимо уменьшить действующие в системе перемен­ные силы. Это достигается заменой динамических технологиче­ских процессов статическими (например, ковку и штамповку рекомендуется заменять прессованием, операцию ударной прав­ки – вальцовкой, пневматическую клепку – сваркой и т.д.). Ре­комендуется также тщательно выбирать режимы работы оборудования, чтобы вибрация была минимальной.

Следующий метод защиты от вибрации называется вибродемпфированием (вибропоглощением), под которым понимают превращение энергии механических колебаний системы в теп­ловую. Это достигается использованием в конструкциях вибри­рующих агрегатов специальных материалов (например, сплавов систем медь–никель, никель–титан, титан–кобальт), примене­нием двухслойных материалов типа сталь–алюминий, сталь–медь. Хорошей вибродемпфирующей способностью обладают и традиционные материалы: пластмассы, дерево, резина. Значи­тельный эффект достигается при нанесении на колеблющиеся детали вибропоглощающих покрытий.

К средствам индивидуальной защиты от шума относятся противошумные вкладыши, наушники и шлемы.

К средствам индивидуальной защиты от вибраций относятся специальные рукавицы, перчатки и прокладки. Для защиты ног используют виброзащитную обувь, снабженную прокладками из упругодемпфирующих материалов (пластмассы, резины или войлока). С целью профилактики вибрационной болезни персо­нала, работающего с вибрирующим оборудованием, необходимо строго соблюдать режимы труда и отдыха, чередуя при этом ра­бочие операции, связанные с воздействием вибрации, и без нее.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятий: шум, ультразвук, инфразвук, вибрация.

2. Какими физическими параметрами характеризуется шум?

3. Какими физическими параметрами характеризуются ультразвуковые и инфразвуковые колебания?

4. Каково действие шума, ультразвука, инфразвука, вибрации на организм человека?

5. Перечислите основные методы защиты от воздействия шума, ультразвука, инфразвука, вибрации.

6. Что такое звукоизоляция, звукопоглощение?

7. Что такое вибропоглощение?

8. Перечислите индивидуальные средства защиты от шума, ультразвука, вибрации.

9. Каким прибором измеряют шум?

IV. Производственное освещение.

Влияние освещения на условия деятельности человека