• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Інфразвук

Інфразвук − це коливання пружного середовища з частотою менше 16 Гц. Інфразвук людина не чує, однак відчуває; він справляє руйнівну дію на організм людини. Високий рівень інфразвуку викликає порушення функції вестибулярного апарату, зумовлюючі запаморочення, біль голови. Знижується увага, працездатність Виникає почуття страху, загальна немічність. Існує думка, що інфразвук сильно впливає на психіку людей. Усі механізми, котрі працюють при частотах обертання менше 16 об/с, випромінюють інфразвук. При русі автомобіля з швидкістю понад 100 км/год. він є джерелом інфразвуку, котрий утворюється за рахунок зриву повітряного потоку з його поверхні. У машинобудівній галузі інфразвук виникає при роботі вентиляторів, компресорів, двигунів внутрішнього згорання дизельних двигунів.

Згідно з діючими нормативними документами рівні звукового тиску в октавних смугах з середньо геометричними частотами 2, 4, 8, 16, Гц повинен бути не більше 105 дБ, а для смуг з частотою 32 Гц − не більше 102 дБ. Завдяки великій довжині інфразвуку поширюється в атмосфері на великі відстані. Практично неможливо зупинити інфразвук за допомогою будівельних конструкцій на шлях його поширення. Неефективні також засоби індивідуального захисту. Дієвим засобом захисту є зниження рівня інфразвук в джерелі його випромінювання. Серед таких заходів можна виділити наступні:

− збільшення частот обертання валів до 20 і більше обертів у секунду;

− підвищення жорсткості коливних конструкцій великих розміри − усунення низькочастотних вібрацій;

− внесення конструктивних змін в будову джерел, що дозволі перейти з області інфразвукових коливань в область звукових;

− в такому випадку їх зниження може бути досягнуте застосуванням звукоізоляції та звукопоглинання.

Багато природних явищ − землетруси, виверження вулканів, морські бурі і т. п. – супроводжуються випромінюванням інфразвукових коливань. Інфразвук несприятливо впливає на весь організм людини, в т. ч. і на органи слуху, знижуючи слухову чутність на всіх частотах. Інфразвукові коливання сприймаються як фізичне навантаження, в результаті якого виникає втома, головний біль, запаморочення, порушується діяльність вестибулярного апарату, знижується гострота зору та слуху, порушується периферійний кровообіг, виникає відчуття страху і т. ін. Важкість впливу залежить від діапазону частот, рівня звукового тиску та тривалості. Низькочастотні коливання з рівнем інфразвукового тиску, що перевищує 150 дБ, людина не в змозі перенести. Особливо несприятливі наслідки викликають інфразвукові коливання з частотою 2...15 Гц у зв’язку з виникненням резонансних явищ в організмі людини. Особливо небезпечною є частота 7 Гц, тому що вона може збігатися«ритмом біотоків мозку».

У відповідності до санітарних норм рівні звукового тиску інфразвуку в октавних смугах із середньо геометричними частотами 2; 4; 8 та 16 Ш не повинні перевищувати 105 дБ, а в діапазон і частот 32 Гц − 102 дБ. Боротьба з несприятливим впливом інфразвуку ведеться в тих самих напрямках, що і боротьба з шумом. Найдоцільніше зменшувати інтенсивність інфразвукових коливань па стадії проектування машин та агрегатів.

ТЕМА 5. Вібрація

1 Поняття про вібрацію

2 Джерела та причини вібрацій

3 Фізіологічна дія вібрацій на людський організм

4 Класифікація вібрацій

5 Нормування і контроль параметрів вібрацій

6 Заходи та засоби захисту від вібрацій

1 Поняття про вібрацію

Деякі виробничі процеси пов’язані з вібрацією. Вібрація представляє собою тремтіння всього тіла або окремих його частин унаслідок виконання певних робіт.

Вібрація − це механічні коливання, що призводять до розладу життєвих

функцій людини, шкідливо впливають на роботу обладнання та руйнують будівельні конструкції. Вібрація серед всіх видів механічних впливів для технічних об’єктів найбільш небезпечна. Знакозмінні напруження, викликані вібрацією, сприяють накопиченню пошкоджень в 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.

Характеристиками вібрацій є рівень коливальної швидкості L_v і коливального прискорення L_a, які визначаються за формулами, дБ:

(5.1)

де v − середньоквадратичне значення коливальної швидкості, м/с; v₀=5·10^-8 м/с − порогове значення коливальної швидкості; a − середньоквадратичне значення коливального прискорення, м/с² ; a₀= 3·10^-4 м/с² − порогове значення коливального прискорення.

2 Джерела та причини вібрацій

Джерелом вібрації є механічні, пневматичні й електричні інструменти ударної або обертальної дії, обладнання, встановлене без достатньої амортизації та віброізоляції, а також транспортні і сільськогосподарські машини. За характером впливу на організм розрізняють загальну та локальну вібрацію. Загальна вібрація викликає тремтіння всього тіла людини, локальна − залучає до коливання лише окремі частини тіла (руки, передпліччя, ноги).

3 Фізіологічна дія вібрацій на людський організм

Вібрація завдає великої шкоди здоров’ю людини − від перевтоми організму та незначних змін функцій організму до струсу мозку, розриву тканин, порушення серцевої діяльності і нервової системи, деформації м’язів та кісток, порушення чутливості шкіри і кровообігу тощо. Вібрації частотою понад 200 Гц перевантажують нервову систему людини, потребують підвищеного психіч­ного напруження. Систематичний вплив на людину довготривалої та інтенсивної дії вібрації може стати причиною вібраційної хвороби. Локальні вібрації викликають деформацію та зменшення рухомості суглобів.

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 та 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 знаходиться в межах 6...30 Гц.

Резонансні частоти окремих частин тіла наступні:

− 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

Довготривалий вплив на людину запільної вібрації призводить до розладу вестибулярного апарату, центральної та вегетативної нервових систем, захворювання органів травлення а також серцево-судинної системи. Місцева вібрація викликає порушення периферійного кровообігу і нервової системи та м’язово-суглобного апарату. Тривала дія локальних вібрацій часто призводить до вібраційної хвороби з незворотними змінами в цих системах.

Одночасна дія підвищеного шуму та вібрації, охолодження всього організму або кінцівок поглиблюють захворювання. Профілактика впливу вібрацій на організм людини включає ряд заходів технічного, санітарно-гігієнічного та лікувального характеру. Найкращим захистом є дотримання нормативних параметрів інтенсивності вібрації. Середньогеометричні частоти октавних смуг вібрацій стандартизовані і становлять: 1,2,4.8.16,32.63, 125.250,500.1000 Гц.

4 Класифікація вібрацій

За способом передачі на тіло людини вібрації 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 − загально та локальної.

Загальну вібрацію за джерелом її виникнення поділяють на:

− транспортну, яка виникає внаслідок руху по дорогах;

− транспортно-технологічну, яка виникає при роботі машин, які виконують технологічні операції 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.

Вібрації, що впливають на операторів різних машин, поділяються на категорії згідно ГОСТ 12.1.012-90:

− трактори, автомобілі вантажні, будівельно-дорожні машини, снігоочищувачі − 1;

− екскаватори, крани промислові та будівельні, самохідні бурильні установки, шляхові машини, бетоновкладачі − 2.

− підлоговий виробничий транспорт, верстати метало- та деревообробні, ковальсько-пресове обладнання, ливарні машини, електричні машини, насосні агрегати та вентилятори; бурильні вишки та установки, бурові верстати, обладнання промислових будматеріалів − 3.

5 Нормування і контроль параметрів вібрацій

Гігієнічне нормування вібрацій забезпечує вібробезпеку умов праці. Дія вібрації на організм людини визначається наступними 4 характеристиками: інтенсивністю, спектральним складом, тривалість впливу, напрямком дії. Показниками інтенсивності є середньоквадратичні або амплітуда значення віброприскорення, віброшвидкості або віброзміщення, виміряє на робочому місці. Для оцінки інтенсивності вібрації поряд з розмірним величинами використовується логарифмічна децибельна шкала. Це пов'язано з широким діапазоном зміни параметрів, вимірювання їх лінійною шкалою стає практично неможливим. Особливість цієї шкали полягає у відліку значень від порогового початкового рівня.

Гігієнічну оцінку вібрації, що діє на людину у виробничих умовах, згідно з ГОСТ 12.1.012-90 здійснюють за одним з наступних методів:

− частотним (спектральним) аналізом нормованого параметра;

− інтегральною оцінкою за частотою нормованого параметра;

− дозою вібрації.

Гігієнічною характеристикою вібрації є нормовані параметри, вибрані у залежності від застосовуваного методу її гігієнічної оцінки.

При частотному (спектральному) аналізі нормованими параметрами є середні квадратичні значення віброшвидкості и, їх логарифмічні рівні L або віброприскорення а для локальної вібрації в октавних смугах частот, а для загальної вібрації – в октавних або 1/3 октавних смугах частот.

При інтегральній оцінці за частотою нормованим параметром є коректоване значення контрольованого параметра вібрації, виміряне за допомогою спеціальних фільтрів.

Вібрацію, що діє на людину, нормують окремо для кожного встановленого напрямку згідно з ГОСТ 12.1.012-90. Гігієнічні норми вібрації, що впливають на людину у виробничих умовах встановлені для тривалості 480 хв. (8 год.). При впливі вібрації, котра перевищує встановлені нормативи, тривалість її впливу на людину протягом робочої зміни слід зменшити згідно з даними табл. 5.1. Гігієнічні норми вібрації, що впливають на людину у виробничих умовах встановлені для тривалості 480 хв. (8 год.). при впливі вібрацій котра перевищує встановлені нормативи, тривалість її впливу на людину протягом робочої зміни слід зменшити згідно з даними табл. 5.1.

Таблиця 5.1 − Допустима тривалість вібраційного впливу при перевищенні нормативних значень

Продовження табл. 5.1

Гігієнічні норми в логарифмічних рівнях середніх квадратичних значень віброшвидкості для октавних смуг частот наведено на рис. 5.1.

Рис. 5.1 − Гігієнічні норми вібрації:

1¹ − вертикальна; 1¹¹ − горизонтальна транспортна; 2 − транспортно-технологічна; 3а − технологічна у виробничих приміщеннях; 3б − в службових приміщеннях на суднах; 3в − у виробничих приміщеннях без вібруючих машин; 3г − в приміщеннях адміністративно-управлінських та приміщеннях для розумової праці; 4 − локальна вібрація

При локальній вібрації залежність допустимих значень нормованого параметра U від часу фактичної дії вібрації і (що не перевищує 480 хв.) визначається за формулою:

(5.2)

де U₄₈₀ — допустиме значення нормованого параметра при тривалості дії вібрації 480 хв. Максимальне значення U_t не повинне перевищувати величин, що встановлені для t=30 хв.

Загальний спектр частот вібрації містить октавні частотні смуги з середньогеометричними значеннями частот 1; 2; 4; 8; 31,5; 63; 125; 151; 250; 500; 1000 Гц.

Тривалий вплив вібрації з середньогеометричними значенням частот 16...250 Гц є особливо небезпечним. При дії локальної вібрації з перервами протягом робочої зміні допустимі значення нормованого параметра збільшуються шляхом множення на коефіцієнти, що наводяться нижче (табл. 5.2).

Таблиця 5.2 − Коефіцієнти збільшення допустимих значень нормованого параметра дії локальної вібрації

Методи контролю параметрів вібрацій

Для вимірювання вібрацій широко використовуються електричні вібровимірювальні прилади, принцип дії котрих базується на перетворенні кінематичних параметрів коливного руху в електричні величини, які вимірюються та реєструються за допомого електричних приладів. Найчастіше використовуються п’єзоелектричні перетворювачі віброприскорення − акселерометри.

Вібровимірювальними приладами з джерелами можна вимірювати вібрації в багатьох точках, їх перевага − дистанційністі вимірювання параметрів вібрації, проста будова, відсутності інерційності. Кількість вимірювань параметрів вібрації повинна бути не менш трьох для кожної октавної смуги частот. Вимірювальними параметрам вібрації є пікові або середньоквадратичні значення віброзміщення віброшвидкості або віброприскорення в октавних або 1/3-октавних смугах частот.

6 Заходи та засоби захисту від вібрацій

Загальні методи боротьби з вібрацією базуються на аналізі рівнянь котрі описують коливання машин у виробничих умовах і класифікуються наступним чином:

− зниження вібрацій в джерелі виникнення шляхом зниження або усунення збуджувальних сил;

− відлагодження від резонансних режимів раціональним вибором приведеної маси або жорсткості системи, котра коливається;

− вібродемпферування − зниження вібрацій за рахунок тертя демпферного пристрою, тобто переведення коливної енергії в тепло;

− динамічне гасіння − введення в коливну систему додаткових мас або збільшення жорсткості системи;

− віброізоляція − введення у коливну систему додаткового пружного зв’язку, з метою послаблення передавання вібрацій, суміжному елементу конструкції або робочому місцю;

− використання індивідуальних засобів захисту.

Зниження вібрації в джерелі її виникнення досягається шляхом зменшення сили, яка викликає коливання. Тому ще на стадії проектування машин та механічних пристроїв потрібно вибирати кінематичні схеми, в котрих динамічні процеси, викликані ударами та прискореннями, були б виключені або знижені. Зниження вібрації може бути досягнуте зрівноваженням мас, зміною маси або жорсткості, зменшенням технологічних допусків при виготовленні і складанні, застосуванням матеріалів з великим внутрішнім тертям. Велике значення має підвищення точності обробки та зниження шорсткості поверхонь, що труться.

Відлагодження від режиму резонансу

Для послаблення вібрацій істотне значення має запобігання резонансним режимам роботи з метою виключення резонансу з частотою змушувальної сили. Власні частоти окремих конструктивних елементів визначаються розрахунковим методом за відомими значеннями маси та жорсткості або ж експериментальне на стендах. Резонансні режими при роботі технологічного обладнання усуваються двома шляхами: зміною характеристик системи (маси або жорсткості) або встановленням іншого режиму роботи (відлагодження резонансного значення кутової частоти змушувальної сили).

Вібродемпферування

Цей метод зниження вібрацій реалізується шляхом перетворення енергії механічних коливань коливної системи в теплову енергію. Збільшення витрат енергії в системі здійснюється за рахунок використання в якості конструктивних матеріалів з великим внутрішнім тертям: пластмас, металогуми, сплавів марганцю та міді, нікелетитанових сплавів, нанесення на вібруючі поверхні шару пружних в’язких матеріалів, котрі мають великі втрати на внутрішнє тертя.

Найбільший ефект при використанні вібродемпферних покриттів досягається в області резонансних частот, оскільки при резонансі значення впливу сил тертя на зменшення амплітуди зростає. Найбільший ефект вібродемпферні покриття дають за умови, що протяжність вібродемпферного шару співрозмірна з довжиною хвилі згину в матеріалі конструкції. Покриття необхідно наносити в місця де генерується вібрація максимального рівня. Товщина вібродемпферних покриттів береться рівною 2−3 товщинам елемента конструкції, на яку воно наноситься. Добре демпферують коливання мастильні матеріали. Шар мастила між двома спряженими елементами усуває можливість безпосереднього контакту, а відтак – появу сил поверхневого тертя котрі є причиною збудження вібрацій.

Віброгасіння

Для динамічного гасіння коливань використовуються динамічні віброгасії пружинні, маятникові, ексцентрикові, гідравлічні. Вони являють собою додаткову коливну систему з масою m та жорсткістю q власна частота якої налаштована на основну частоту коливань даного агрегату, що має масу М та жорсткість Q, віброгасій кріпиться на вібруючому агрегаті і налаштовується таким чином, що в ньому в кожній момент часу збуджуються коливання, котрі знаходяться в протифазі з коливаннями агрегату. Недоліком динамічного гасія є те, що він діє лише при певній частоті, котра відповідає його резонансному режиму коливань. Для зниження вібрацій застосовуються також ударні віброгасії маятникового, пружинного і плаваючого типів. У них здійснюється перехід кінетичної енергії відносного руху елементів, що контактують в енергію деформації з поширенням напружень із зони контакту ГК елементах, що взаємодіють. Унаслідок цього енергія розподіляється ГК об’єму елементів віброгасія, котрі зазнають взаємних ударів, викликаючи їх коливання. Одночасно відбувається розсіювання енергії внаслідок дії сил зовнішнього та внутрішнього тертя. Маятникові ударні віброгасіння використовуються для гасіння коливань частотою 0,4–2 Гц пружинні − 2−10 Гц, плаваючі − понад 10 Гц.

Віброгасії камерного типу призначені для перетворенні пульсуючого потоку газу в рівномірний. Такі віброгасії встановлюються на всмоктувальній та нагнітальній сторонах компресорів, на гідроприводах. Вони забезпечують значне зниження рівня вібрацій трубо- та газопроводів. Динамічне віброгасіння досягається також встановленням агрегату на масивному фундаменті. Маса фундаменту підбирається таким чином, амплітуда коливань підошви фундаменту не перевищувала 0,1–0,2 мм. збудження до об’єкта, що захищається, шляхом введення в коливну систему додаткового пружного зв’язку. Цей зв'язок запобігає передачі енергії від коливного агрегату до основи або від коливної основи до людини або до конструкцій, що захищаються.

Віброізоляція реалізується шляхом встановлення джерела вібрації на

віброізолятори. В комунікаціях повітропроводів розташовуються гнучкі вставки. Застосовуються пружні прокладки у вузлах кріплення повітропроводів, в перекриттях, несучих конструкціях будівель, в ручному механізованому інструменті.

Для віброізоляції стаціонарних машин з вертикальною змушувальною силою використовують віброізолювальні опори у вигляді прокладок або пружин. Однак можлива їх комбінація. Комбінований віброізолятор поєднує пружинний віброізолятор з пружною прокладкою. Пружинний віброізолятор пропускає високочастотні коливання, а комбінований забезпечує необхідну ширину діапазону коливань, що гасяться. Пружні елементи можуть бути металевими, полімерними, волокнистими, пневматичними, гідравлічними, електромагнітними.

Засоби індивідуального захисту від вібрації застосовуються у випадку, коли розглянуті вище технічні засоби не дозволяють знизити рівень вібрації до норми. Для захисту рук використовуються рукавиці, вкладиші, прокладки. Для захисту ніг − спеціальне взуття, підметки, наколінники. Для захисту тіла − нагрудники, пояси, спеціальні костюми. З метою профілактики вібраційної хвороби для працівників рекомендується спеціальний режим праці. Наприклад, при роботі з ручними інструментами загальний час роботи в контакті з вібрацією не повинен перевищувати 2/3 робочої зміни. При цьому тривалість безперервного впливу вібрації, включаючи мікропаузи, не повинна перевищувати 15−20 хв. Передбачається ще дві регламентовані перерви для активного відпочинку. Всі, хто працює з джерелами вібрації, повинні проходити медичні огляди перед вступом на роботу і періодично, не рідше 1 разу на рік.

Класи умов праці залежно від рівня вібрації поділяються на допустимі, які відповідають ГДР − ДСН 3.3.6.037-99, шкідливі та небезпечні. Вживаються колективні та індивідуальні заходи щодо боротьби з вібрацією. Найпоширенішим інженерним методом захисту від вібрації є віброгасіння. Вібруючі машини з динамічним навантаженням (вентилятори, насоси, агрегати) встановлюють на окремі фундаменти. Джерела коливань ізолюють від опорних поверхонь гумовими, пружинними або комбінованими віброізоляторами.

Для зниження вібрацій, що передаються на несучу конструкцію, застосовуються пружинні або гумові віброізолятори. Віброізоляція зменшує рівні вібрації, що передаються від джерела на тіло працюючого. Вібропоглинання може бути здійснено: використанням конструктивних матеріалів з великим внутрішнім тертям; нанесенням на поверхню виробу шару пружнов’язких матеріалів, що мають потужне внутрішнє тертя.

Вібропоглинання здійснюється покриттям машин в’язкими матеріалами (мастикою), використанням масляних ванн для зуб­частих зчеплень. Дистанційне керування дозволяє виключати постійне знаходження людини в зоні шкідливих вібрацій. До засобів індивідуального захисту від вібрації відносяться: спеціальне віброзахистне взуття, рукавиці з м’якими надолонниками.

ТЕМА 6. Електромагнітні поля та електромагнітні випромінювання

1 Загальна характеристика електромагнітних випромінювань

2 Класифікація ЕМП

Читайте також:

1. Захист від ультра- та інфразвуку
2. Інфразвук
3. Інфразвук
4. Лекція 13. Ультразвук, інфразвук, інфрачервоне випромінювання
5. Нормування ультра - та інфразвуку
6. Ультразвук та інфразвук, нормування дія на організм.
7. Шум, ультразвук та інфразвук

Переглядів: 2008