Vplyv vibrácií na ľudské telo. Fyzikálne vlastnosti vibrácií

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

Hlavné fyzikálne parametre vibrácií sú:

Frekvencia f 0, Hz;

Doba oscilácie T, s;

amplitúda výchylky A, m;

Amplitúda rýchlosti vibrácií V, m/s;

Amplitúda zrýchlenia vibrácií W, m/s 2 .

Tieto parametre sú v nasledujúcom vzťahu:

Základná frekvencia limitného spektra pre všeobecné vibrácie je 63 Hz, pre lokálne - 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 podľa 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 sediacej osoby 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 bodov pokrytia (rukoväte, volant atď.) a os Z p leží v rovina tvorená osou X a smer dodávky alebo pôsobenia sily Podľa zdroja jej vzniku sa celková vibrácia delí na transportnú, vyplývajúcu z 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, priemyselného areálu; technologický, ku ktorému dochádza pri prevádzke stacionárnych strojov resp. presunuté na pracoviská, ktoré nemajú zdroje vibrácií.

43. prechod zvukovej vlny prekážky

zvukové vlny pri stretnutí s prekážkou sa stabilne odrážajú a čiastočne lámu. Časť lomenej energie je absorbovaná v bariérovom materiáli. Zvyšok zvukovej energie prenikne cez bariéru (obr. 11.2). Počet odrazov a lomov energie závisí od frekvencie kmitov, uhla dopadu čela vlny na bariéru a fyzikálnych vlastností plášťa budovy.

Schopnosť materiálov a konštrukcií absorbovať zvukovú energiu je charakterizovaná koeficientom absorpcie zvuku a, ktorý sa rovná pomeru zvukovej energie absorbovanej materiálom. E pot, 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. schémy odrazu, pohltenia a prechodu zvukovej energie pri stretnutí s prekážkou (E ppd - dopadajúca zvuková energia: E neg - zvuková energia odrazená bariérou; E pohltenie - zvuková energia prechádzajúca bariérou)

Zvuková izolácia.

Zvuková izolácia - použitie zvukotesných plotov na cestách vzdušného hluku. Efekt zníženia hluku sa dosiahne odrazom zvukových vĺn od zvukotesných plotov. Absorpcia zvuku sa dosahuje obložením obvodových plôch miestnosti špeciálnymi poréznymi materiálmi, ktoré znižujú odraz zvukových vĺn od povrchov, s ktorými sa stretávajú pozdĺž ciest šírenia. Zvuková energia, ktorá sa dostáva do pórov materiálov pohlcujúcich zvuk, sa v dôsledku mnohonásobných odrazov od stien pórov mení na tepelnú energiu. Najintenzívnejšie premieňajú energiu zvukových vibrácií na tepelné porézne a sypké materiály, ktoré sa používajú na
: Získanie efektu vysokej absorpcie 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 penového plastu), značná časť akustickej energie sa vynakladá na uvedenie vzduchu v póroch do vibračného pohybu, čo spôsobuje jeho zahrievanie. V tomto prípade sa kinetická energia zvukových vibrácií premieňa na tepelnú energiu, ktorá sa rozptýli v okolitom priestore.

Najintenzívnejšie premieňajú energiu zvukových vibrácií na tepelné porézne a sypké materiály, ktoré sa používajú na získanie 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 metóda ochrany proti vibráciám, ktorá spočíva v znížení prenosu vibrácií zo zdroja budenia na chránený objekt pomocou zariadení (izolátorov vibrácií) umiestnených medzi nimi.

Na vytvorenie strojov odolných voči vibráciám sa pri ich navrhovaní používajú metódy, ktoré znižujú parametre vibrácií pôsobením na zdroj budenia a pre stroje so zabudovaným pracoviskom sa pri navrhovaní technologických procesov používajú ďalšie metódy vibrácií stanovené GOST 12.4.046-78 a priemyselné budovy a stavby, stroje s najnižšími hodnotami parametrov vibračných charakteristík, pevné pracoviská (zóny), kde môžu byť pracovníci vystavení vibráciám; bola vyvinutá schéma umiestnenia strojov, berúc do úvahy vytvorenie minimálnych úrovní vibrácií na pracoviskách; boli vykonané výpočty (hodnotenia) očakávaných úrovní vibrácií na pracoviskách; vybrané konštrukčné riešenia základov a stropov pre inštaláciu strojov, ktoré zabezpečujú hygienické normy vibrácií na pracoviskách; boli vybrané a vypočítané potrebné prostriedky ochrany pred vibráciami strojov alebo pracoviska obsluhy, ktoré spolu s konštrukčným riešením zabezpečujú 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- ide o súbor zvukov rôznych frekvencií a intenzít (síl) vznikajúcich kmitavým pohybom častíc v elastických prostrediach (tuhé, kvapalné, plynné).
Proces šírenia oscilačného pohybu v médiu sa nazýva zvuková vlna a oblasť média, v ktorej sa šíria zvukové vlny, sa nazýva zvukové pole.
Rozlišujte nárazový, mechanický, aerohydrodynamický hluk. Nárazový hluk vzniká pri razení, nitovaní, kovaní atď.
mechanický hluk vzniká pri trení a ubíjaní komponentov a častí strojov a mechanizmov (drviče, mlyny, elektromotory, kompresory, čerpadlá, odstredivky a pod.).
Aerodynamický hluk sa vyskytuje v aparatúrach a potrubiach pri vysokých rýchlostiach pohybu vzduchu, plynu alebo kvapaliny a pri prudkých zmenách smeru ich pohybu a tlaku.
Základné fyzikálne vlastnosti zvuku:
- frekvencia f (Hz),
– akustický tlak P (Pa),
– intenzita alebo intenzita zvuku I (W/m2),
- akustický výkon? (W).
Rýchlosť zvukovej vlny v atmosfére pri 20°C je 344 m/s.
Ľudské sluchové orgány vnímajú zvukové vibrácie vo frekvenčnom rozsahu od 16 do 20 000 Hz. Oscilácie 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, ktorú prenesie zvuková vlna za jednotku času cez jednotkový povrch orientovaný kolmo na smer šírenia vlny, sa nazýva intenzita alebo sila zvuku I a meria sa vo W/m 2 .
Výrobok sa nazýva merný 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 počutia. Frekvencia 1000 Hz sa považuje za štandardnú porovnávaciu frekvenciu. 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 ktorom orgán sluchu 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, ktoré človek počuje, sú obrovské a dosahujú 10 14 a 10 7 krát, je mimoriadne nepohodlné používať na hodnotenie zvuku absolútne hodnoty intenzity zvuku alebo akustického tlaku.
Pre hygienické posúdenie hluku je zvykom merať jeho intenzitu a akustický tlak nie absolútnymi fyzikálnymi veličinami, ale logaritmami 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 bela, tak pre praktické využitie je vhodnejšie mať jednotku 10x menšiu - 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 napísať aj ako

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

Použitie logaritmickej stupnice na meranie hladiny hluku umožňuje obsiahnutie veľkého rozsahu hodnôt I a P v relatívne malom rozsahu logaritmických hodnôt od 0 do 140 dB.
Prahová hodnota akustického tlaku P 0 zodpovedá prahu sluchu L = 0 dB, prahu bolesti 120-130 dB. Hluk, aj keď je malý (50 – 60 dB), výrazne zaťažuje nervový systém a má psychologický dopad. Pri pôsobení hluku viac ako 140-145 dB je možné prasknutie ušného bubienka.
Celková hladina akustického tlaku L vytvorené niekoľkými zdrojmi zvuku s rovnakou hladinou akustického tlaku Li, vypočítané podľa vzorca

L=L i +10Lg n , dB,

kde n je počet zdrojov hluku s rovnakou hladinou akustického tlaku.
Takže napríklad, ak dva rovnaké zdroje hluku vytvárajú hluk, ich celkový hluk je o 3 dB vyšší ako každý z nich samostatne.
Podľa úrovne intenzity zvuku stále nie je možné posúdiť fyziologický pocit hlasitosti tohto zvuku, pretože náš sluchový orgán nie je rovnako 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 ako rovný zvuku s frekvenciou 1000 Hz a silou 20 dB. Preto, aby bolo možné porovnávať zvuky rôznych frekvencií, spolu s pojmom hladina intenzity zvuku sa zavádza aj pojem hladina hlasitosti s konvenčnou jednotkou – pozadím. Jedno pozadie - hlasitosť zvuku pri frekvencii 1000 Hz a úrovni intenzity 1 dB. Pri frekvencii 1000 Hz sa úrovne hlasitosti rovnajú hladinám akustického tlaku.
Na obr. 1 sú znázornené krivky rovnakej hlasitosti zvukov získané z výsledkov štúdia vlastností sluchového orgánu na vyhodnotenie zvukov rôznych frekvencií podľa subjektívneho pocitu hlasitosti. Graf ukazuje, že naše ucho má najvyššiu citlivosť pri frekvenciách 800-4000 Hz a najnižšiu - pri 20-100 Hz.

Typicky sa parametre hluku a vibrácií vyhodnocujú v oktávových pásmach. Ako šírka pásma sa berie oktáva, t.j. frekvenčný interval, v ktorom je najvyššia frekvencia f 2 dvojnásobkom najnižšej f 1 . Geometrický priemer frekvencie sa berie ako frekvencia charakterizujúca pásmo ako celok. Geometrické stredné frekvencie oktávových pásiemštandardizovaný 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 s príslušnými medznými frekvenciami 45-90, 90-180, 180-355, 355-710, 710,8140000000 5600, 5600-11200.
Závislosť veličín charakterizujúcich hluk od jeho frekvencie sa nazýva frekvenčné spektrum hluku. Pre uľahčenie 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 pracovisku. Limity"klasifikuje hluk podľa povahy spektra a podľa času pôsobenia.
Podľa povahy spektra:
– širokopásmové, ak má súvislé spektrum široké viac ako jednu oktávu,
-tónové, ak sú v spektre výrazné diskrétne tóny. Zároveň sa pre praktické účely zisťuje tónová povaha hluku meraním v tretinooktávových frekvenčných pásmach (pre tretinooktávové pásmo prekročením hladiny akustického tlaku v jednom pásme nad susednými aspoň o 10 dB.
Podľa časových charakteristík:
- stály, ktorého hladina zvuku sa počas 8-hodinového pracovného dňa mení v priebehu času najviac o 5 dB,
- prerušovaný, ktorého hladina zvuku sa počas 8-hodinového pracovného dňa časom mení o viac ako 5 dB.
Prerušované zvuky sa delia na:
kolísavý v čase, ktorého hladina zvuku sa plynule mení v čase;
prerušovaný, ktorého hladina zvuku sa mení v krokoch (o 5 dB alebo viac);
impulz pozostávajúci z jedného alebo viacerých zvukových signálov, každý s trvaním kratším ako 1 s.
Najväčšie nebezpečenstvo pre človeka predstavuje tónový, vysokofrekvenčný a prerušovaný hluk.
Ultrazvuk podľa spôsobu šírenia je rozdelený na:
– šíri sa vzduchom (ultrazvuk prenášaný vzduchom);
- distribuovaný kontaktom v kontakte s pevnými a kvapalnými 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 sa ultrazvuk vyskytuje ako sprievodný činiteľ.
Charakteristika vzdušného ultrazvuku na pracovisku v súlade s GOST 12.1.001 " Ultrazvuk. Všeobecné bezpečnostné požiadavky"a SN 9-87 RB 98" Vzduchom prenášaný ultrazvuk. Maximálne prípustné úrovne na pracovisku“ 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. Maximálne prípustné úrovne na pracovisku"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; 160000; Hz
vibrácie- sú to vibrácie pevných telies - častí prístrojov, strojov, zariadení, konštrukcií, vnímané ľudským telom ako chvenie. Vibrácie sú často sprevádzané počuteľným hlukom.
Podľa spôsobu prenosu na osobu vibrácie sa delia na miestne a všeobecný.
Všeobecná vibrácia sa prenáša 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 kmitov vnútorných orgánov človeka, v dôsledku čoho môže dôjsť k rezonancii.
Miestne (miestne) vibrácie prenášané ľudskými rukami. Vibrácie, ktoré ovplyvňujú nohy sediacej osoby a predlaktia v kontakte s vibrujúcimi povrchmi pracovnej plochy, možno tiež pripísať lokálnym vibráciám.
Zdrojmi lokálnych vibrácií prenášaných na pracovníkov môžu byť: ručné stroje s motorom alebo ručný mechanizovaný nástroj; ovládanie strojov a zariadení; ručné náradie a obrobky.
Všeobecné vibrácie v závislosti od zdroja jeho výskytu sa delí na:
všeobecné vibrácie I. kategórie - doprava, pôsobiace na osobu na pracovisku v samohybných a ťahaných strojoch, vozidlách pri prejazde terénom, cestami a poľnohospodárskym zázemím;
všeobecné vibrácie II. kategórie - dopravné a technologické, pôsobiace na človeka na pracoviskách v strojoch pohybujúcich sa po špeciálne upravených povrchoch priemyselných priestorov, priemyselných areálov, banských diel;
všeobecné vibrácie 3. kategórie - technologické, pôsobiace na človeka na pracovisku v blízkosti stacionárnych strojov alebo prenášané na pracoviská, ktoré nemajú zdroje vibrácií.
Všeobecné vibrácie kategórie 3 sú rozdelené do nasledujúcich typov podľa miesta pôsobenia:
3a - na stálych pracoviskách priemyselných priestorov podnikov;
3b - na pracoviskách v skladoch, jedálňach, domácnostiach, služobných a iných pomocných výrobných zariadeniach, 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, pre ktorú sa spektrálny alebo frekvenčne korigovaný normalizovaný parameter počas doby pozorovania (najmenej 10 minút alebo doby technologického cyklu) zmení najviac 2-krát (6 dB) pri meraní s časovou konštantou 1 s ;
- nekonštantné vibrácie, pri ktorých sa spektrálny alebo frekvenčne korigovaný normalizovaný parameter počas doby pozorovania (najmenej 10 minút alebo doby technologického cyklu) zmení viac ako 2-krát (6 dB) pri meraní s časovou konštantou 1 s.
Hlavné parametre charakterizujúce vibrácie:
– frekvencia f (Hz);
- amplitúda posunu A (m) (najväčšia odchýlka bodu kmitania od rovnovážnej polohy);
– rýchlosť vibrácií v (m/s); oscilačné zrýchlenie a (m / s 2).
Rovnako ako pre hluk, celé spektrum frekvencií vibrácií vnímaných osobou 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 sú nebezpečné 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 je decibel (dB).

Dôvodom vzniku vibrácií sú nevyvážené silové účinky vznikajúce pri prevádzke strojov a agregátov. V niektorých prípadoch sú ich zdrojom vratne sa pohybujúce časti (kľukový mechanizmus v motoroch a kompresoroch, kladivo v ručných dierovačoch, vibračné mechanizmy na hutnenie betónu a asfaltobetónových zmesí, vibroramery, vibroformovacie jednotky v zlievárňach, jednotky na kovanie zvarových spojov atď. ); 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 zostavy, spojky atď.).

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

Hlavné parametre charakterizujúce vibráciu, ktorá sa vyskytuje podľa sínusového zákona, sú: amplitúda posunutia xm - veľkosť najväčšej odchýlky bodu kmitania od rovnovážnej polohy; amplitúda rýchlosti kmitania vm je maximálna hodnota rýchlosti kmitajúceho bodu; amplitúda zrýchlenia kmitania am je maximálna hodnota zrýchlenia bodu kmitania; perióda oscilácie T je 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 je počiatočná fáza. Vo väčšine úloh ochrany práce na počiatočnej fáze nezáleží a nemusí sa brať do úvahy.

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

Vo všeobecnom prípade je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vibrácie (napríklad rýchlosť vibrácií), určitá funkcia času: v = v (t). Matematická teória ukazuje, že takýto proces môže byť reprezentovaný ako súčet nekonečne dlho 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 známymi expanznými vzorcami Fourierovej série. Ak proces nemá určitú periódu (náhodné alebo krátkodobé jednotlivé procesy), potom sa počet takýchto sínusových zložiek nekonečne zväčšuje a ich frekvencie sú rozdelené kontinuálne, pričom amplitúdy sú určené expanziou podľa Fourierov integrálny vzorec.

Spektrum periodického alebo kváziperiodického oscilačného procesu je teda diskrétne (obr. 27a), zatiaľ čo spektrum náhodného alebo krátkodobého jednoduchého procesu je spojité (obr. 27b). Najčastejšie je v diskrétnom spektre najvýraznejšia základná frekvencia kmitov v dôsledku činnosti pohonu. Ak je proces súčtom 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 ako spojité a diskrétne spektrá navzájom superponované (obr. 27, c).

Ryža. 27. Vibračné spektrá: a - diskrétne; b - pevná látka; c - zmiešané

Vo veciach ochrany práce sú vzhľadom na špecifické vlastnosti zmyslových orgánov rozhodujúce efektívne hodnoty parametrov charakterizujúcich vibráciu. Takže efektívna hodnota oscilačnej rýchlosti je stredná druhá mocnina okamžitých hodnôt rýchlosti pre priemerný čas

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 treba mať na pamäti, že pri sčítaní nesúvislých kmitov sa výsledná rýchlosť kmitania (zrýchlenie, posunutie) zistí energetickým súčtom výkonov jednotlivca. zložky spektra (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 spodná medzná frekvencia daného frekvenčného pásma, f2 je horná medzná frekvencia, potom sa geometrický priemer berie ako frekvencia charakterizujúca pásmo ako celok.

frekvencia fsg=√f1f2

V praxi vibroakustických štúdií 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 vibroakustických štúdií sa používa koncept úrovne parametrov.

Úroveň parametra je logaritmický pomer absolútnej hodnoty parametra k niektorým z jeho hodnôt zvolených ako referenčný bod (referenčná alebo prahová hodnota). Hladiny sa merajú v decibeloch (dB).

Úroveň rýchlosti oscilácie (dB)

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

v0 = 5*10-8.

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

Spektrá úrovní rýchlosti vibrácií sú hlavnými charakteristikami vibrácií.

Existujú všeobecné a miestne (miestne) vibrácie. Všeobecná vibrácia spôsobuje otrasy celého organizmu, lokálna vibrácia sa týka mnohých iných typov zariadení. Lokálnym vibráciám sú vystavení pracovníci s ručným mechanizovaným elektrickým a pneumatickým náradím (čistenie zvarov, orezávanie odliatkov, nitovanie, brúsenie atď.). V niektorých prípadoch môže byť pracovník vystavený všeobecným aj lokálnym vibráciám (kombinované vibrácie), napríklad pri práci na strojoch na stavbu ciest a pri preprave.

Všeobecné vibrácie s frekvenciou menšou ako 0,7 Hz (hojdanie), aj keď sú nepríjemné, nevedú k ochoreniu z vibrácií. Ľudské telo a jeho jednotlivé vnútorné orgány sa v tomto prípade pohybujú ako celok, bez prežívania vzájomných pohybov. Dôsledkom tejto 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, vzájomne prepojené „pružinami“ s určitými elastickými vlastnosťami a 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"), hlavy vzhľadom na základňu (poloha "v stoji"); pri frekvenciách 25-30 Hz - hlava vo vzťahu k ramenám ("sediaca" poloha). Pre väčšinu vnútorných orgánov sú 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 vystavenie všeobecným vibráciám v rezonančnej alebo takmer rezonančnej zóne môže byť príčinou vibračnej choroby - pretrvávajúceho porušovania fyziologických funkcií tela, najmä v dôsledku vplyvu vibrácií na centrálny nervový systém. Tieto poruchy sa prejavujú vo forme bolestí hlavy, závratov, zlého spánku, zníženej výkonnosti, zlého zdravotného stavu a srdcových porúch.

Lokálne vibrácie spôsobujú kŕče krvných ciev, ktoré sa začínajúc od koncových článkov prstov šíria do celej ruky, predlaktia a pokrývajú cievy srdca. V dôsledku toho dochádza k porušeniu periférneho prekrvenia – zhoršeniu prekrvenia končatín. Súčasne dochádza k vplyvu vibrácií na nervové zakončenia, svalové a kostné tkanivá, čo sa prejavuje zhoršenou citlivosťou kože, osifikáciou svalových šliach, bolesťami a ukladaním solí v kĺboch ​​rúk a prstov, čo vedie k deformáciám a zníženie pohyblivosti 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.

Vibróza 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.

Užitočná informácia: