Вібрація

Вібрація серед усіх видів механічних впливів для технічних об’єктів найбільш небезпечна. Знакозмінні напруження, викликані вібрацією, сприяють накопиченню пошкоджень у матеріалах, появі тріщин та руйнуванню. Найчастіше і досить швидко руйнування об’єкта настає при вібраційних впливах за умов резонансу. Вібрації викликають також й відмови машин, приладів.

Вібрація – це складний коливний процес пружних тіл, що характеризується періодичністю зміни амплітуди коливань, віброшвидкості, віброприскорення та частоти коливань.

Амплітуда – максимальне відхилення коливної точки від стану рівноваги, А, мм; віброшвидкість – максимальне значення швидкості коливної точки, V, мм/с; віброприскорення – максимальне значення прискорення коливної точки, Q, мм/с²; частота – кількість вимушених коливань за одиницю часу, Гц.

Віброшвидкість визначається за формулою, мм/с:

V = 2π ·f·A,

де f – частота коливань, Гц; А – амплітуда коливань, мм.

Віброприскорення визначається за формулою, мм/с²:

j = (2π f)²A, або j = 4π ² A / T² ,

де T = 1 / f – період коливань, с.

Інтенсивність вібрації визначається рівнянням віброшвидкості, дБ:

де V – віброшвидкість, см/с;

V₀ – порогове значення віброшвидкості, прийняте за одиницю, що дорівнює 2·10^-6 см/с і відповідає пороговому звуковому тиску 2·10^-5 Па.

За способом передачі на тіло людини вібрацію поділяють на загальну, яка передається через опорні поверхні на тіло людини, та локальну, котра передається через руки людини.

У виробничих умовах часто зустрічаються випадки комбінованого впливу вібрації – загальної та локальної.

Вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального станів людини. Стійкі шкідливі фізіологічні зміни називають вібраційною хворобою. Симптоми вібраційної хвороби проявляються у вигляді головного болю, заніміння пальців рук, болю в кистях та передпліччі, виникають судоми, підвищується чутливість до охолодження, з’являється безсоння. При вібраційній хворобі виникають патологічні зміни спинного мозку, серцево-судинної системи, кісткових тканин і суглобів, змінюється капілярний кровообіг.

Функціональні зміни, пов’язані з дією вібрації на людину – оператора – погіршення зору, зміни реакції вестибулярного апарату, виникнення галюцинацій, швидка втомлюваність. Негативні відчуття від вібрації виникають при прискореннях, що складають 5 % прискорення сили ваги, тобто при 0, 5 м/с². Особливо шкідливі вібрації з частотами, близькими до частот власних коливань тіла людини, більшість котрих э в межах 6...30 Гц.

Резонансні частоти окремих частин тіла такі (Гц):

· очі – 22...27

· горло – 6...12

· грудна клітка – 2...12

· ноги, руки – 2...8

· голова – 8...27

· обличчя та щелепи – 4...27

· поперекова частина хребта – 4...14

· живіт – 4...12

Загальну вібрацію за джерелом її виникнення поділяють на:

· транспортну, котра виникає внаслідок руху по дорогах;

· транспортно-технологічну, котра виникає при роботі машин, які виконують технологічні операції в стаціонарному положенні або при переміщенні по спеціально підготовлених частинах виробничих приміщень, виробничих майданчиків;

· технологічну, що впливає на операторів стаціонарних машин або передається на робочі місця, які не мають джерел вібрації.

Зниження вібрації – складна технічна проблема. Це зумовлено технологією виробництва, що передбачає розташування верстатів в одному приміщенні з персоналом, що його обслуговує. Робітники перебувають поряд з верстатами або неподалік від них. Це змушує шукати засоби зниження вібрації, що не перешкоджають обслуговуванню верстата.

Гігієнічна оцінка вібрації, яка діє на людину, здійснюється за допомогою:

· частотного (спектрального) аналізу параметрів вібрації;

· інтегральної оцінки по спектру частот, що генеруються.

При оцінці, аналізі та нормуванні вібрації (шуму також) діапазон частот поділяють на смуги. Принцип поділу полягає в тому, що відношення верхньої граничної частоти f₂ до f₁ дорівнює 2 (f₂ / f₁ = 2). Така смуга має назву – октава. Характеристикою кожної смуги частот є середньогеометрична частота f_ср, яка для октави вираховується за виразом:

.

Для більш детального аналізу та нормування використовують смуги частот коливань, яка дорівнює 1/3 октави. Для такої смуги відношення верхньої частоти f₂ до нижньої f₁ дорівнює 1, 26 (f₂ / f₁ = 1, 26). Середньогеометрична частота для 1/3 октавної смуги визначається за виразом:

.

При дії постійної локальної та загальної вібрації параметром, що нормується, є середньоквадратичне значення віброшвидкості (V) та віброприскорення (а) або їх логарифмічні рівні у Дб в діапазоні октавних смуг із середньогеометричними частотами:

· для локальної вібрації: 8, 0; 16, 0; 31, 5; 63, 0; 125, 0; 250, 0; 500, 0; 1000, 0 Гц;

· для загальної вібрації: 1, 0; 4, 0; 8, 0; 16, 0; 31, 5; 63, 0 Гц.

Таблиця 5.1