Vplyv vibrácií na ľudské telo. Fyzikálne vlastnosti vibrácií

Vibrácie– kmitavý pohyb hmotného bodu alebo mechanického systému. Dôvodom budenia vibrácií sú nevyvážené silové účinky vznikajúce pri prevádzke strojov a agregátov, kinematické budenie pri pohybe Vozidlo po nerovnej ceste a pod.

Hlavné fyzikálne parametre vibrácií sú:

Frekvencia f 0, Hz;

Doba oscilácie T, s;

amplitúda výchylky A, m;

Amplitúda rýchlosti kmitania V, m/s;

Amplitúda oscilačného zrýchlenia W, m/s 2.

Tieto parametre závisia od nasledujúcich faktorov:

Základná frekvencia limitného spektra pre všeobecné vibrácie je 63 Hz, pre lokálne vibrácie je to 125 Hz

Hygienické charakteristiky vibrácií, ktoré určujú ich vplyv na človeka, sú stredné hodnoty rýchlosti vibrácií a ich logaritmické úrovne. Vibrácie sa odhadujú pomocou logaritmickej rovnice rýchlosti vibrácií v decibeloch.

Logaritmická úroveň rýchlosti vibrácií je určená výrazom: (3)

kde: V 0 – prahová hodnota rýchlosti vibrácií rovná 5 10 –8 m/s.

Prahová hodnota rýchlosti vibrácií je hodnota rýchlosti vibrácií, pri ktorej človek sotva začne pociťovať účinok vibrácií.

Logaritmická úroveň zrýchlenia vibrácií sa vypočíta pomocou vzorca: , dB (4)

kde W o je prahová hodnota zrýchlenia vibrácií, W o =3 10 –4, m/s 2.

Klasifikácia vibrácií

Podľa spôsobu prenosu na človeka sa vibrácie delia na všeobecné, prenášané cez nosné plochy na telo sediaceho resp. stojaci muž a lokálne, prenášané ľudskými rukami.

V smere pôsobenia dochádza k vibráciám - pôsobiacim pozdĺž osí ortogonálneho súradnicového systému X, Y, Z - pre všeobecné vibrácie, kde Z - vertikálna os a A" a U- horizontálne osi; pôsobiace pozdĺž celého ortogonálneho súradnicového systému X p, Y p, Z p - pre lokálne vibrácie, kde sa os X p zhoduje s osou úchopových oblastí (rukoväť, volant atď.) a os Z p leží v rovina tvorená osou X„ a smer pôsobenia alebo pôsobenia sily Všeobecné kmitanie sa podľa zdroja jeho vzniku delí na kmitanie transportné, ktoré vzniká v dôsledku pohybu po teréne; dopravná a technická, ktorá sa objavuje pri prevádzke strojov vykonávajúcich technologickú operáciu v stacionárnej polohe alebo pri pohybe po špeciálne upravenej časti výrobného zariadenia alebo priemyselného areálu; technologický, ku ktorému dochádza pri prevádzke stacionárnych strojov resp. prenášané na pracoviská, ktoré nemajú zdroje vibrácií.

43.prechod zvukovej vlny cez prekážku

Zvukové vlny pri stretnutí s prekážkou sa odrážajú a čiastočne lámu. Časť lomenej energie je absorbovaná v bariérovom materiáli. Zvyšná časť zvukovej energie preniká cez bariéru (obr. 11.2). Počet odrazov a lomov energie závisí od frekvencie vibrácií, uhla dopadu čela vlny na prekážku a fyzikálnych vlastností obklopujúcich štruktúr.

Schopnosť materiálov a konštrukcií absorbovať zvukovú energiu je charakterizovaná koeficientom absorpcie zvuku a, ktorý sa rovná pomeru zvukovej energie absorbovanej materiálom. E potl, na energiu dopadajúceho zvuku 4,a D:

a=£= "<1. Отражение звука от преграды характеризу­ется коэффициентом отражения Р, равным от­ношению отраженной от поверхности энергии £ отр к падающей звуковой энергии:

Ryža. 11.2. vzory odrazu, absorpcie a prenosu zvukovej energie pri stretnutí s prekážkou (E ppd - dopadajúca zvuková energia: E neg - zvuková energia odrazená bariérou; E absorb - zvuková energia prechádzajúca za bariéru)

Zvuková izolácia.

Zvuková izolácia – použitie zvukotesných bariér pozdĺž ciest vzdušného hluku. Efekt zníženia hluku sa dosahuje odrazom zvukových vĺn od zvukotesných bariér. Absorpcia zvuku sa dosahuje pokrytím obvodových povrchov miestnosti špeciálnymi poréznymi materiálmi, ktoré znižujú odraz zvukových vĺn od povrchov, s ktorými sa stretávajú pozdĺž svojich ciest šírenia. Zvuková energia, ktorá vstupuje do pórov materiálov pohlcujúcich zvuk, sa v dôsledku opakovaného odrazu od stien pórov mení na teplo. Porézne a sypké materiály najintenzívnejšie premieňajú energiu zvukových vibrácií na teplo, ktoré sa využíva na
: dosiahnutie vysokého efektu pohlcovania zvuku.

45 Zvuková absorpcia.

Na absorpciu zvuku sa využíva schopnosť stavebných materiálov a konštrukcií rozptyľovať energiu zvukových vibrácií. Keď zvukové vlny dopadajú na povrch pohlcujúci zvuk vyrobený z porézneho materiálu (napríklad peny), značná časť akustickej energie sa vynaloží na to, aby spôsobila vibráciu vzduchu v póroch, čo spôsobuje jeho zahrievanie. V tomto prípade sa kinetická energia zvukových vibrácií premieňa na tepelnú energiu, ktorá sa rozptýli v okolitom priestore.

Pórovité a sypké materiály najintenzívnejšie premieňajú energiu zvukových vibrácií na teplo, ktoré sa využíva na dosiahnutie vysokého zvukovo-absorpčného efektu.

Izolácia vibrácií.

Antivibračná izolácia je jedným z účinných spôsobov ochrany pracovísk, zariadení a stavebných konštrukcií pred vibráciami spôsobenými prevádzkou strojov a mechanizmov. Vibračná izolácia je spôsob ochrany pred vibráciami, ktorý spočíva v znížení prenosu vibrácií zo zdroja budenia na chránený objekt pomocou zariadení (izolátorov vibrácií) umiestnených medzi nimi.

Na vytvorenie strojov odolných voči vibráciám pri ich návrhu sa používajú metódy, ktoré znižujú parametre vibrácií ovplyvnením zdroja budenia a pre stroje so zabudovaným pracoviskom dodatočné metódy vibrácií ustanovené GOST 12.4.046-78 pri navrhovaní technologických procesov a priemyselných budovy a stavby, stroje s najnižšími hodnotami parametrov vibračnej charakteristiky zaznamenané pracoviská (zóny), kde môžu byť pracovníci vystavení vibráciám; bola vyvinutá schéma umiestnenia stroja, ktorá zohľadňuje vytvorenie minimálnych úrovní vibrácií na pracoviskách; boli vykonané výpočty (odhady) očakávaných úrovní vibrácií na pracoviskách; konštrukčné riešenia základov a stropov na inštaláciu strojov boli vybrané tak, aby boli na pracoviskách zaistené hygienické normy vibrácií; boli vybrané a vypočítané potrebné prostriedky ochrany pred vibráciami strojov alebo pracoviska obsluhy, ktoré spolu s konštrukčným riešením umožňujú zabezpečiť hygienické normy vibrácií na pracoviskách.

Pružinové izolátory vibrácií sú účinné pri nízkych frekvenciách, gumené - pri vysokých frekvenciách (viac ako 30 Hz).

©2015-2019 stránka
Všetky práva patria ich autorom. Táto stránka si nenárokuje autorstvo, ale poskytuje bezplatné používanie.
Dátum vytvorenia stránky: 2016-04-02

Hluk je súbor zvukov rôznej frekvencie a intenzity (sily) vznikajúcich v dôsledku kmitavého pohybu častíc v elastických prostrediach (tuhé, kvapalné, plynné).
Proces šírenia kmitavého pohybu v prostredí sa nazýva zvuková vlna a oblasť prostredia, v ktorej sa zvukové vlny šíria, sa nazýva zvukové pole.
Existuje nárazový, mechanický a aerohydrodynamický hluk. Nárazový hluk vzniká pri razení, nitovaní, kovaní atď.
Mechanický hluk vzniká pri trení a ubíjaní agregátov a častí strojov a mechanizmov (drviče, mlyny, elektromotory, kompresory, čerpadlá, odstredivky a pod.).
Aerodynamický hluk sa vyskytuje v prístrojoch a potrubiach pri vysokých rýchlostiach pohybu vzduchu, plynu alebo kvapaliny a pri náhlych zmenách smeru ich pohybu a tlaku.
Základné fyzikálne vlastnosti zvuku:
- frekvencia f (Hz),
– akustický tlak P (Pa),
– intenzita alebo akustický výkon I (W/m2),
- akustický výkon? (W).
Rýchlosť šírenia zvukových vĺn v atmosfére pri 20°C sa rovná 344 m/s.
Ľudské sluchové orgány vnímajú zvukové vibrácie vo frekvenčnom rozsahu od 16 do 20 000 Hz. Vibrácie s frekvenciou pod 16 Hz (infrazvuky) a s frekvenciou nad 20 000 (ultrazvuky) sluchové orgány nevnímajú.
Keď sa vo vzduchu šíria zvukové vibrácie, pravidelne sa objavujú oblasti riedenia a vysokého tlaku. Tlakový rozdiel v narušenom a nenarušenom médiu sa nazýva akustický tlak P, ktorý sa meria v pascaloch (Pa).
Šírenie zvukovej vlny je sprevádzané prenosom energie. Množstvo energie prenesené zvukovou vlnou za jednotku času cez jednotkovú plochu orientovanú kolmo na smer šírenia vlny sa nazýva intenzita alebo akustický výkon I a meria sa vo W/m 2 .
Produkt sa nazýva špecifický akustický odpor média, ktorý charakterizuje mieru odrazu zvukových vĺn pri prechode z jedného média do druhého, ako aj zvukovoizolačné vlastnosti materiálov.
Minimálna intenzita zvuku ktorý je vnímaný uchom sa nazýva prah sluchu. Štandardná porovnávacia frekvencia je 1000 Hz. Pri tejto frekvencii je prah sluchu I 0 = 10-12 W/m 2 a zodpovedajúci akustický tlak P 0 = 2*10 -5 Pa. Maximálna intenzita zvuku, pri ktorej sluchový orgán začína pociťovať bolesť, sa nazýva prah bolesti, ktorý sa rovná 10 2 W/m 2 a zodpovedajúci akustický tlak P = 2 * 10 2 Pa.
Keďže zmeny v intenzite zvuku a akustickom tlaku počuteľné ľuďmi sú obrovské a dosahujú 10 14 a 10 7 krát, je mimoriadne nepohodlné používať na vyhodnotenie zvuku absolútne hodnoty intenzity zvuku alebo akustického tlaku.
Pre hygienické hodnotenie hluku je zvykom merať jeho intenzitu a akustický tlak nie v absolútnych fyzikálnych veličinách, ale v logaritmoch pomerov týchto veličín k podmienenej nulovej hladine zodpovedajúcej prahu počutia štandardného tónu s frekvenciou 1000 Hz. Tieto logaritmy pomerov sa nazývajú intenzita a hladiny akustického tlaku, vyjadrené v beloch (B). Keďže ľudský sluchový orgán je schopný rozlíšiť zmenu úrovne intenzity zvuku o 0,1 belu, je pre praktické použitie vhodnejšia jednotka 10-krát menšia - decibel(dB).
Hladina intenzity zvuku L v decibeloch je určená vzorcom

L=10Lg(I/Io) .

Keďže intenzita zvuku je úmerná druhej mocnine akustického tlaku, tento vzorec možno zapísať aj v tvare^

L=10Lg(P2/Po2)=20Lg(P/P o), dB.

Použitie logaritmickej stupnice na meranie hladín hluku vám umožňuje umiestniť veľký rozsah hodnôt I a P do relatívne malého intervalu logaritmických hodnôt od 0 do 140 dB.
Prahová hodnota akustického tlaku P 0 zodpovedá prahu sluchu L = 0 dB, prah bolesti je 120-130 dB. Hluk, aj keď je malý (50 – 60 dB), výrazne zaťažuje nervový systém a má psychologický dopad. Pri vystavení hluku viac ako 140-145 dB môže dôjsť k prasknutiu bubienka.
Celková hladina akustického tlaku L vytvorené niekoľkými zdrojmi zvuku s rovnakou hladinou akustického tlaku Li, sa vypočítavajú podľa vzorca

L=L i +10Lg n , dB,

kde n je počet zdrojov hluku s rovnakou hladinou akustického tlaku.
Ak teda hluk vytvárajú napríklad dva identické zdroje hluku, ich celkový hluk je o 3 dB väčší ako každý z nich samostatne.
Na základe úrovne intenzity zvuku stále nie je možné posúdiť fyziologický pocit hlasitosti tohto zvuku, pretože náš sluchový orgán je nerovnako citlivý na zvuky rôznych frekvencií; zvuky rovnakej sily, ale rôznych frekvencií sa zdajú byť nerovnako hlasné. Napríklad zvuk s frekvenciou 100 Hz a silou 50 dB je vnímaný rovnako hlasno ako zvuk s frekvenciou 1000 Hz a silou 20 dB. Preto na porovnanie zvukov rôznych frekvencií bol spolu s pojmom hladina intenzity zvuku zavedený aj pojem hladina hlasitosti s konvenčnou jednotkou – pozadím. Jedným pozadím je hlasitosť zvuku pri frekvencii 1000 Hz a úrovni intenzity 1 dB. Pri frekvencii 1000 Hz sa predpokladá, že úrovne hlasitosti sa rovnajú hladinám akustického tlaku.
Na obr. Obrázok 1 ukazuje krivky rovnakej hlasitosti zvukov získané z výsledkov štúdia vlastností sluchového orgánu na vyhodnotenie zvukov rôznych frekvencií podľa subjektívneho pocitu hlasitosti. Z grafu vyplýva, že najväčšiu citlivosť má naše ucho pri frekvenciách 800-4000 Hz a najmenšiu pri 20-100 Hz.

Typicky sa parametre hluku a vibrácií posudzujú v oktávových pásmach. Ako šírka pásma sa berie oktáva, t.j. frekvenčný interval, v ktorom je najvyššia frekvencia f 2 dvakrát väčšia ako najnižšia f 1 . Geometrický priemer frekvencie sa berie ako frekvencia charakterizujúca pásmo ako celok. Geometrické stredné frekvencie oktávových pásiemštandardizované podľa GOST 12.1.003-83 " Hluk. Všeobecné bezpečnostné požiadavky"a sú 63, 125, 250, 500, 1 000, 2 000, 4 000 a 8 000 Hz so zodpovedajúcimi medznými frekvenciami 45-90, 90-180, 180-355, 355-710, 710,8140000 5600, 5600-11200.
Závislosť veličín charakterizujúcich hluk od jeho frekvencie sa nazýva frekvenčné spektrum hluku. Pre pohodlie fyziologického hodnotenia vplyvu hluku na človeka sa rozlišuje nízkofrekvenčný (do 300 Hz), stredofrekvenčný (300-800 Hz) a vysokofrekvenčný (nad 800 Hz) hluk.
GOST 12.1.003-83 a SN 9-86 RB 98 " Hluk na pracoviskách. Maximálne prípustné úrovne„klasifikuje hluk podľa charakteru spektra a dĺžky jeho pôsobenia.
Podľa povahy spektra:
– širokopásmové, ak má súvislé spektrum široké viac ako jednu oktávu,
– tónový, ak spektrum obsahuje výrazné diskrétne tóny. V tomto prípade sa tonálna povaha hluku na praktické účely zisťuje meraním v tretinových oktávových frekvenčných pásmach (pre tretinooktávové pásmo hladina akustického tlaku v jednom pásme prevyšuje susedné najmenej o 10 dB.
Podľa časových charakteristík:
- stály, ktorého hladina zvuku sa v priebehu času mení najviac o 5 dB počas 8-hodinového pracovného dňa,
– nestabilný, ktorého hladina zvuku sa časom mení o viac ako 5 dB počas 8-hodinového pracovného dňa.
Variabilné zvuky sa delia na:
kolísavý v čase, ktorého hladina zvuku sa v čase neustále mení;
prerušovaný, ktorého hladina zvuku sa postupne mení (o 5 dB alebo viac);
impulz pozostávajúci z jedného alebo viacerých zvukových signálov, z ktorých každý trvá menej ako 1 s.
Najväčšie nebezpečenstvo pre človeka predstavuje tónový, vysokofrekvenčný a prerušovaný hluk.
Podľa spôsobu šírenia sa ultrazvuk delí na:
– vzduchom prenášaný (vzdušný ultrazvuk);
– šíri sa kontaktom pri kontakte s pevnými a tekutými médiami (kontaktný ultrazvuk).
Frekvenčný rozsah ultrazvuku je rozdelený na:
– nízkofrekvenčné oscilácie (1,12*10 4 - 1*10 5 Hz);
– vysokofrekvenčné (1*10 5 - 1*10 9 Hz).
Zdrojom ultrazvuku sú výrobné zariadenia, v ktorých vznikajú ultrazvukové vibrácie na vykonávanie technologického procesu, technickej kontroly a meraní, ako aj zariadenia, pri ktorých prevádzke vzniká ultrazvuk ako sprievodný faktor.
Charakteristika vzduchového ultrazvuku na pracovisku v súlade s GOST 12.1.001 " Ultrazvuk. Všeobecné bezpečnostné požiadavky"a SN 9-87 RB 98" Vzduchom prenášaný ultrazvuk. Najvyššie prípustné úrovne na pracoviskách“ sú hladiny akustického tlaku v tretinových oktávových pásmach s geometrickými strednými frekvenciami 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,00; 63,0; 80,0; 100,0 kHz.
Charakteristika kontaktného ultrazvuku v súlade s GOST 12.1.001 a SN 9-88 RB 98 " Ultrazvuk prenášaný kontaktom. Najvyššie prípustné úrovne na pracoviskách" sú špičkové hodnoty rýchlosti vibrácií alebo úrovne rýchlosti vibrácií v oktávových pásmach s geometrickými strednými frekvenciami 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000; 31500 kHz
Vibrácie- sú to vibrácie pevných telies - častí prístrojov, strojov, zariadení, konštrukcií, vnímané ľudským telom ako otrasy. Vibrácie sú často sprevádzané počuteľným hlukom.
Podľa spôsobu prenosu na osobu vibrácie sa delia na miestne A všeobecný.
Všeobecné vibrácie sa prenášajú cez nosné plochy na telo stojacej alebo sediacej osoby. Najnebezpečnejšia frekvencia všeobecných vibrácií leží v rozsahu 6-9 Hz, pretože sa zhoduje s prirodzenou frekvenciou vibrácií vnútorných orgánov človeka, čo môže mať za následok rezonanciu.
Miestne (miestne) vibrácie prenášané ľudskými rukami. Miestne vibrácie môžu zahŕňať aj vibrácie, ktoré ovplyvňujú nohy sediacej osoby a predlaktia v kontakte s vibrujúcimi povrchmi pracovných stolov.
Zdrojmi lokálnych vibrácií prenášaných na pracovníkov môžu byť: ručné stroje s motorom alebo ručné elektrické náradie; Ovládanie strojov a zariadení; ručné náradie a obrobky.
Všeobecné vibrácie V závislosti od zdroja jeho výskytu sa delí na:
všeobecné vibrácie kategórie 1 - doprava, pôsobiace na osobu na pracovisku v samohybných a ťahaných strojoch, vozidlách pri jazde v teréne, na cestách a v poľnohospodárskom prostredí;
všeobecné vibrácie kategórie 2 – dopravné a technologické, pôsobiace na ľudí na pracoviskách strojov pohybujúcich sa na špeciálne upravených plochách výrobných priestorov, priemyselných areálov a banských diel;
všeobecné vibrácie kategórie 3 - technologické, pôsobiace na osobu na pracovisku v blízkosti stacionárnych strojov alebo prenášané na pracoviská, ktoré nemajú zdroje vibrácií.
Vibrácie všeobecnej kategórie 3 sú rozdelené do nasledujúcich typov podľa miesta:
3a – na stálych pracoviskách priemyselných priestorov podnikov;
3b – na pracoviskách v skladoch, jedálňach, domácnostiach, služobných priestoroch a iných pomocných výrobných priestoroch, kde nie sú stroje spôsobujúce vibrácie;
3c - na pracoviskách v administratívnych a obslužných priestoroch vedenia závodu, projekčných kanceláriách, laboratóriách, školiacich strediskách, výpočtových strediskách, zdravotných strediskách, kancelárskych priestoroch a iných priestoroch duševných pracovníkov.
Podľa časových charakteristík sa vibrácie delia na:
– konštanta, pri ktorej sa spektrálny alebo frekvenčne korigovaný normalizovaný parameter počas doby pozorovania (najmenej 10 minút alebo doby technologického cyklu) zmení najviac 2-krát (6 dB), ak sa meria s časovou konštantou 1 s;
– nekonštantné vibrácie, pri ktorých sa spektrálny alebo frekvenčne korigovaný normalizovaný parameter počas doby pozorovania (najmenej 10 minút alebo doba technologického cyklu) zmení o viac ako 2-násobok (6 dB) pri meraní s časovou konštantou 1 s.
Hlavné parametre charakterizujúce vibrácie:
– frekvencia f (Hz);
– amplitúda posunu A (m) (veľkosť najväčšej odchýlky bodu kmitania od rovnovážnej polohy);
– rýchlosť kmitania v (m/s); oscilačné zrýchlenie a (m/s 2).
Rovnako ako pri hluku, celé spektrum frekvencií vibrácií vnímaných človekom je rozdelené do oktávových pásiem s geometrickými strednými frekvenciami 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Hz.
Keďže rozsah zmien parametrov vibrácií od prahových hodnôt, pri ktorých nie je nebezpečný, po skutočné, je veľký, je vhodnejšie merať neplatné hodnoty týchto parametrov a logaritmus pomeru skutočných hodnôt. k prahovým. Táto hodnota sa nazýva logaritmická úroveň parametra a jej jednotkou merania je decibel (dB).

Príčinou vibrácií sú nevyvážené silové účinky, ktoré vznikajú pri prevádzke strojov a agregátov. V niektorých prípadoch sú ich zdrojom vratne pohyblivé časti (kľukový mechanizmus v motoroch a kompresoroch, úderník v ručných kladivách, vibračné mechanizmy na hutnenie betónu a asfaltobetónových zmesí, vibračné ubíjadlá, vibroformovacie jednotky v zlievarňach, agregáty na kovanie zvarových spojov a pod. .); v ostatných prípadoch nevyvážené rotujúce hmoty (ručné elektrické a pneumatické brúsky, rezné nástroje obrábacích strojov a pod.). Niekedy vznikajú vibrácie nárazmi dielov (ozubené kolesá prevodovky, ložiskové jednotky, spojky atď.).

Prítomnosť nerovnováhy vo všetkých prípadoch vedie k vzniku nevyvážených odstredivých síl, ktoré spôsobujú vibrácie. Príčinou nerovnováhy môže byť nehomogenita materiálu rotujúceho telesa, nesúlad medzi ťažiskom telesa a osou otáčania, deformácia dielov nerovnomerným ohrevom pri teplých a studených pristávacích atď.

Hlavné parametre charakterizujúce vibrácie vyskytujúce sa podľa sínusového zákona sú: amplitúda posunu xm - veľkosť najväčšej odchýlky bodu kmitania od rovnovážnej polohy; amplitúda rýchlosti kmitania vm - maximálna hodnota rýchlosti kmitajúceho bodu; amplitúda oscilačného zrýchlenia am - maximum hodnôt zrýchlenia oscilačného bodu; perióda oscilácie T - časový interval medzi dvoma po sebe nasledujúcimi identickými stavmi systému; frekvencia f v hertzoch, vztiahnutá na periódu známym vzťahom f = 1/T.

Posun v prípade sínusových kmitov je určený vzorcom x=xm sin (wt + φ), kde w je kruhová frekvencia (w = 2πf); φ – počiatočná fáza. Vo väčšine problémov bezpečnosti práce nie je počiatočná fáza dôležitá a nemusí sa brať do úvahy.

Vzťah medzi posunutím, rýchlosťou a zrýchlením je daný nasledujúcimi výrazmi: v = x = jwx; a = x = v = -w2x, kde j = √-1 operátor na otočenie vektora kmitania o uhol π/2 v čase.

Vo všeobecnom prípade je fyzikálna veličina charakterizujúca vibrácie (napríklad rýchlosť kmitania) nejakou funkciou času: v = v (t). Matematická teória ukazuje, že takýto proces môže byť reprezentovaný ako súčet neobmedzene trvajúcich sínusových oscilácií s rôznymi periódami a amplitúdami. V prípade periodického procesu sú frekvencie týchto komponentov násobkami základnej frekvencie procesu: fn = nf1, kde n = 1, 2, 3, ..., f1 je základná frekvencia procesu a amplitúdy harmonických sú určené pomocou známych expanzných vzorcov Fourierovej série. Ak proces nemá určitú periódu (náhodné alebo krátkodobé jednotlivé procesy), potom sa počet takýchto sínusových zložiek nekonečne zväčšuje a ich frekvencie sú rozložené kontinuálne, pričom amplitúdy sú určené expanziou podľa Fourierovho integrálu vzorec.

Spektrum periodického alebo kváziperiodického oscilačného procesu je teda diskrétne (obr. 27a) a spektrum náhodného alebo krátkodobého jednotlivého procesu je spojité (obr. 27, b). Najčastejšie je základná frekvencia kmitov spôsobená prevádzkou pohonu najjasnejšie vyjadrená v diskrétnom spektre. Ak je proces sčítaním viacerých periodických procesov, frekvencie jednotlivých komponentov v jeho spektre nemusia byť navzájom násobné, t.j. prebieha kváziperiodický proces (obr. 27, a). Ak je proces súčtom niekoľkých periodických a náhodných procesov, jeho spektrum je zmiešané, to znamená, že je znázornené vo forme spojitých a diskrétnych spektier superponovaných na seba (obr. 27, c).

Ryža. 27. Vibračné spektrá: a - diskrétne; b - pevná látka; v - zmiešaný

V otázkach ochrany práce sú vzhľadom na špecifické vlastnosti zmyslových orgánov rozhodujúce efektívne hodnoty parametrov charakterizujúcich vibrácie. Efektívna hodnota oscilačnej rýchlosti je teda stredná odmocnina z hodnôt okamžitej rýchlosti počas priemernej doby

Na charakterizáciu vibrácií sa teda používajú spektrá efektívnych hodnôt parametrov alebo ich stredné štvorce. Pri posudzovaní celkového vplyvu kmitov rôznych frekvencií alebo jednotlivých zdrojov na človeka je potrebné mať na pamäti, že pri sčítaní nesúvislých kmitov sa výsledná rýchlosť kmitania (zrýchlenie, posunutie) zistí energetickým sčítaním výkonov jednotlivých zložiek. spektrum (alebo jednotlivé zdroje) alebo, čo je to isté, súčet stredných štvorcov, kde n je počet zložiek v spektre.

V súlade s tým je výsledná efektívna hodnota procesu určená výrazom

Obraz spojitého spektra vyžaduje povinnú výhradu k šírke Δf elementárnych frekvenčných pásiem, do ktorých obraz patrí. Ak f1 je dolná medzná frekvencia daného frekvenčného pásma, f2 je horná medzná frekvencia, potom sa geometrický priemer berie ako frekvencia charakterizujúca pásmo ako celok.

frekvencia fсг=√f1f2

V praxi vibroakustického výskumu je celý rozsah vibračných frekvencií rozdelený do oktávových rozsahov. V oktávovom rozsahu je horná medzná frekvencia dvojnásobkom spodnej frekvencie f2/f2 = 2.

Analýza vibrácií môže byť tiež vykonaná v jednej tretinovej oktáve frekvenčné pásma. V tretej oktáve .

Geometrické stredné frekvencie oktávových vibračných frekvenčných pásiem sú štandardizované a sú: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Hz.

Vzhľadom na to, že absolútne hodnoty parametrov charakterizujúcich vibrácie sa menia vo veľmi širokom rozsahu, v praxi vibroakustického výskumu sa používa koncept úrovne parametrov.

Úroveň parametra je logaritmický pomer absolútnej hodnoty parametra k jeho určitej hodnote, ktorá je vybraná ako referenčný bod (referenčná alebo prahová hodnota). Hladiny sa merajú v decibeloch (dB).

Úroveň vibrácií (dB)

kde stredná druhá mocnina oscilačnej rýchlosti v2 je braná v zodpovedajúcom frekvenčnom pásme; v0 - referenčná alebo prahová hodnota oscilačnej rýchlosti (m/s), zvolená medzinárodnou dohodou:

v0 = 5*10-8.

Pri porovnaní dvoch oscilačných procesov charakterizovaných hladinami rýchlosti vibrácií Lv1 a Lv2 (dB), máme vyjadrenie pre rozdiel týchto rovníc

Spektrá hladín rýchlosti vibrácií sú hlavnými charakteristikami vibrácií.

Existujú všeobecné a miestne (miestne) vibrácie. Všeobecné vibrácie spôsobujú trasenie celého tela, lokálne vibrácie zahŕňajú vibrácie iných typov zariadení. Lokálnym vibráciám sú vystavení tí, ktorí pracujú s ručným mechanizovaným elektrickým a pneumatickým náradím (čistenie zvarov, orezávanie odliatkov, nitovanie, brúsenie atď.). V niektorých prípadoch môže byť pracovník súčasne vystavený všeobecným a lokálnym vibráciám (kombinované vibrácie), napríklad pri práci na strojoch na stavbu ciest a vozidlách.

Všeobecné vibrácie s frekvenciou menšou ako 0,7 Hz (valcujúce sa), hoci sú nepríjemné, nevedú k ochoreniu z vibrácií. Ľudské telo a jeho jednotlivé vnútorné orgány sa v tomto prípade pohybujú ako jeden celok, bez prežívania vzájomných pohybov. Dôsledkom takejto vibrácie je morská choroba, ku ktorej dochádza v dôsledku narušenia normálneho fungovania orgánov rovnováhy.

Rôzne vnútorné orgány a jednotlivé časti tela (napríklad hlava alebo srdce) možno považovať za oscilačné systémy s určitou koncentrovanou hmotou, prepojené „pružinami“ s určitými elastickými vlastnosťami a so zahrnutím paralelných odporov. Je zrejmé, že takýto systém má množstvo rezonancií, ktorých frekvencie (subjektívne vnímanie vibrácií) závisia aj od polohy tela pracovníka („v stoji“ alebo „v sede“).

Rezonancia pri frekvenciách 4-6 Hz zodpovedá vibráciám ramenného pletenca, bokov (v polohe „v stoji“) a hlavy vzhľadom na základňu (v polohe „v stoji“); pri frekvenciách 25-30 Hz - hlava vo vzťahu k ramenám (pozícia v sede). Pre väčšinu vnútorných orgánov ležia prirodzené frekvencie v rozsahu 6-9 Hz. Veľmi nebezpečné sú vibrácie pracovísk s uvedenými frekvenciami, ktoré môžu spôsobiť mechanické poškodenie až prasknutie týchto orgánov. Systematické vystavovanie sa celkovým vibráciám v rezonančnej alebo blízkorezonančnej zóne môže byť príčinou vibračnej choroby - pretrvávajúcich porúch fyziologických funkcií organizmu, spôsobených predovšetkým vplyvom vibrácií na centrálny nervový systém. Tieto poruchy sa prejavujú vo forme bolestí hlavy, závratov, zlého spánku, zníženej výkonnosti, zlého zdravia a srdcovej dysfunkcie.

Lokálne vibrácie spôsobujú cievne kŕče, ktoré sa začínajú od koncových článkov prstov šíriť do celej ruky, predlaktia a pokrývajú cievy srdca. V dôsledku toho dochádza k poruche periférneho prekrvenia – zhoršeniu prekrvenia končatín. Súčasne sa pozoruje vplyv vibrácií na nervové zakončenia, svalové a kostné tkanivo, čo sa prejavuje zhoršenou citlivosťou kože, osifikáciou svalových šliach, bolesťou a ukladaním solí v kĺboch ​​rúk a prstov, čo vedie k deformáciám. a znížená pohyblivosť kĺbov. Všetky tieto zmeny sa zvyšujú v chladnom období a znižujú sa v teplom období. Súčasne sa pozorujú poruchy v činnosti centrálneho nervového systému, ako pri všeobecných vibráciách.

Ochorenie z vibrácií patrí do skupiny chorôb z povolania, ktorých účinná liečba je možná len v počiatočných štádiách a obnova narušených funkcií prebieha veľmi pomaly a v obzvlášť závažných prípadoch dochádza v organizme k nezvratným zmenám, ktoré vedú k invalidite.

Užitočné informácie: