Защита от вибрации

силовые воздействия, источниками которых служат:
возвратно-поступательные движения систем
неуравновешенные вращающиеся массы
ударное взаимодействие сопрягаемых деталей
оборудование и инструмент, использующие в технологических целях ударное воздействие на обрабатываемый материал

Источники вибрации

– время, с;
ω=2πf=2π/Т – угловая
частота колебаний, рад/c;
f=1/T – линейная частота
колебаний, Гц;
Т= t/n – период колебаний;
n – число полных колебаний за время t;
φ0 – начальная фаза колебаний в момент времени t=0;
φ=ωt+φ0 – полная фаза колебаний

тканей, кистей рук и др.

нарушается сердечно-сосудистая деятельность, расстраивается нервная система, нарушается подвижность

< 0,7-1 Гц − вызывает укачивание
1-2 Гц − сонливое состояние, но не вызывают резонанса
6–9 Гц − резонансный диапазон

Вибрационная болезнь  – проф. заболевание, вызванное длительным воздействием интенсивной вибрации (симптомы многообразны и проявляются в нарушении работы нервной и сердечно-сосудистой систем, функций опорно-двигательного аппарата, поражении мышечных тканей и суставов), 3 формы

сферических
поверхностей

Факторы, определяющие степень воздействия

частота и амплитуда вибрации;
продолжительность воздействия, τ, ч;
место приложения и направление оси вибрационного воздействия;
явление резонанса
индивидуальные особенности организма
условия воздействия вибрации

Положение стоя

Положение сидя

Общая вибрация

Три частотных диапазона:
НЧ (общая - 1−4 Гц; локальная - 8−16 Гц)
СЧ (общая - 8−16 Гц; локальная - 31,5−63 Гц)
ВЧ (общая - 31,5−63 Гц; локальная - 125−1000 Гц)

граничные частоты которого связаны соотношением

Третьоктавная полоса частот (третьоктава) – полоса частот, верхняя и нижняя частоты которой связаны соотношением

Среднегеометрические частоты:

для октавы

для третьоктавы

для локальной вибрации в виде октавных полос с : 1, 2, 4, 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц
для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полос с : 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц

Логарифмический уровень – характеристика,
сравнивающая две одноименные физические величины,
пропорциональные десятичному логарифму их отношения (дБ)

вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы»

Общая вибрация по характеристике условий труда

1 категория – транспортная
2 категория – транспортно-технологическая
3 категория – технологическая:
а) воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования и передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибраций
б) передающаяся на рабочие места в складах, столовых, бытовых, дежурных и др. производственных помещениях, где нет генерирующих вибрацию машин
в) на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом

1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; …31,5; 40; 50; 63; 80
для локальной вибрации - в Δ в диапазоне 1–1000 Гц
1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000
для продолжительности рабочей смены - 8 ч. (480 мин.)
Если τ < 480 мин, то допустимые значения определяются:

для LV или La

для v или а

u480, L480 – допустимые значения, указанные в нормативах
При τ<30 мин. в качестве нормы принимают значение, вычисленное для τ=30 мин.

Нормируются параметры:

(480 мин.)
фактическое время работы в контакте с вибрацией – менее 2/3 раб. смены
непрерывная продолжительность воздействия вибрации – 10-15 мин
сверхурочные работы с вибрирующим оборудованием не допускаются
регламентированные перерывы (20 мин. через 1-2 ч. после начала смены; 30 мин. через 2 ч. после обеда)
включение в рабочий цикл технологических операций, не связанных с воздействием вибрации
работа с вибрирующим оборудованием должна производиться, как правило, в отапливаемых помещениях
графики ремонтных работ/профилактический ремонт оборудования,
контроль за характеристиками виброинструмента – не реже 1 р/год
6. мед. осмотры 1 раз в год, не допуск лиц моложе 18 лет и женщин в период беременности

(массы или жесткости)
установлением др. (по частоте) рабочего режима
Вибродемпфирование – процесс уменьшения вибрации
защищаемого объекта путем превращения энергии
механических колебаний системы в др. виды энергии
изготовление деталей из материалов,
обладающих большим коэффициентом
потерь
нанесение на конструкцию
вибродемпфирующих покрытий (ВДП)
жесткие (эффективны на НЧ и СЧ)
мягкие (эффективны на ВЧ)

снижение вибрации машин (снижение вибрации в источнике)

Методы демпфирования:

Вибродемпфирование
кузова автомобиля

гигиенических норм вибрации на рабочих местах

расположение вибрирующего оборудования на оптимальном расстоянии друг от друга
плавающие полы
дистанционное управление, автоматизация, промышленные роботы
замена технологических операций и процессов, требующих ударных и вращательных движений, резких ускорений

на работающих на пути ее распространения

вращения оборудования n>1800 об/мин)
стальные пружины (при n< 1800 об/мин + неблагоприятные условия эксплуатации (высокие температуры, наличие масел, паров, кислот, щелочей)

Пассивная виброизоляция

Активная виброизоляция

сил предается через амортизаторы:

если f1если f1=f0 – резонанс, КП ↑ – эффективность виброизоляции ничтожна, более того, амортизирующие устройства в этом случае ↑ передачу динамических сил на основание;
если f1 ≥ f0 , то КП<1 и эффективность виброизоляторов возрастает с ↑ η (т.е. с ↑ f1)

Следовательно, условием хорошей работы является

при

– эффективность виброизоляторов 81-96 %

уровня вибрации, дБ

Виброгаситель крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата

с прокладками или двойным слоем (внутренний – хлопчатобумажный, наружный резиновый), в зимнее время – теплые рукавицы
для ног – виброгасящая обувь; резиновые коврики, виброзащитные площадки (платформы)
для тела оператора  – нагрудники, антивибрационные пояса, костюмы из упругодемпфирующих материалов

Рукавицы виброзащитные ВЗР

Перчатки антивибрационные
«Вибростат 1»

восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину и неблагоприятно воздействующих на организм человека

Источники – движущиеся частицы машин, механизмов, жидкостей, воздуха и газов

Тема 12. Защита от шума

газах, жидкостях, твердых телах
Основные физические характеристики звуковых колебаний:
частота f, Гц f=c/λ;
скорость распространения звука с, м/с;
звуковое давление P, Па - разность между мгновенным давлением в точке звукового поля и средним давлением в невозмущенной среде;
интенсивность звука в данной точке  I, Вт/м² - средняя энергия в единицу времени, отнесенная к единице площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны:

Ρ – звуковое давление, Па
ρ – плотность воздуха, кг/м3
с – скорость звука, м/с

поражения:
интенсивность шума
частота
длительность
повторяемость
индивидуальная чувствительность организма
возраст

влияние шума на слуховой орган;
шум  – общефизиологический раздражитель

Строение уха

воспринимаемых различных частот и длительностей шума

1) Частота – одна из основных характеристик, по которой человек различает звуки

Весь диапазон слышимых частот делится на октавы

fср=31,5; 63; 125; 250;500;1000;2000;4000;8000 Гц

НЧ звуки f = 20 Гц–400 Гц 
СЧ звуки f = 0,400 –1 кГц 
ВЧ звуки f > 1 кГц 

f=1 кГц I=10 Вт/м2,
P=2·102 Па

порог слышимости

болевой порог

т.к. I ~ P 2
, дБ
При частоте f=1 кГц: I0=10-12 Вт/м2, P0=2·10-5 Па

Уменьшение уровня шума от значений L1 до L2

котором превышение над соседними полосами частот более 10 дБ, следовательно, слышится только он

по характеру спектра

Широкополосный − шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы

по природе возникновения:
механические
аэродинамические и гидродинамические
электромагнитные и др.

времени

по временным характеристикам

постоянный − изменение уровня звука в течение смены (8ч.) не более, чем на 5 дБ А непостоянный − изменение уровня звука в течение смены более 5 дБ А

прерывистый − уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более

импульсный − состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука отличаются от фона более чем на 7 дБ А

на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»
СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003

в зависимости от вида трудовой деятельности нормируются следующие параметры:
LP, дБ в 9 октавных полосах частот Δ с
fср = 31,5; 63; …. 8000 Гц;
2) LA, дБ А - уровень звука, измеренный по шкале «А» шумомера

ΔLi – корректирующая поправка, являющаяся функцией частоты (табличное значение) – имитирует чувствительность человеческого уха

сосредоточенности, в лабораториях с шумным оборудованием (на пультах управления без речевой связи по телефону или в шумных помещениях);
LA доп = 65 дБ А — операторская работа, диспетчерская (с речевой связью по телефону);
LA доп = 50 дБ А — в помещениях умственного труда (для программистов)

Нормирование параметров шума

машин и
оборудования
медосмотры

51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003

по способу реализации защиты:
технические;
строительно-акустические;
архитиктурно-планировочные.
по отношению к источнику возбуждения шума:
снижающие шум в источнике возникновения;
снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта

обработки и транспортирования материала и др.;
изменение конструктивных элементов машин и оборудования;
использование смазки, демпфирующих покрытий соударяющихся деталей;
своевременный ремонт, балансировка вращающихся узлов
2. дистанционное управление и автоматический контроль

При сухом трении (в подшипниках, зубчатых передачах):
применяют смазки и присадки;
уменьшают относительную скорость трущихся тел;
тщательность изготовления, плотная посадка деталей;
использование подшипников скольжения

1. Снижение шума в источнике возникновения

зданий

Реактивный лабиринтный глушитель: 1 – камеры, 2 – перфорированные трубы

Снижение аэродинамического шума
активные (абсорбционные)
реактивные (рефлексные)
резонаторного типа
комбинированные

Резонаторный глушитель для автомобиля

мест;
рациональное акустическое планирование зон и режима движения транспортных средств и транспортных потоков;
создание шумозащищенных зон

Суммарный уровень интенсивности звука в одной расчетной точке от нескольких источников:

Общий уровень интенсивности звука n источников шума с одинаковым уровнем интенсивности звука L1,

2. Снижение шума на пути его распространения

нее

Звукоизолирующие свойства ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости τ – отношение звуковой энергии, прошедшей через ограждение (Вт), к падающей на него звуковой энергии (Вт):

Звукоизолирующая способность:

Строительно-акустические методы:

«бесконечной» звукоизолирующей перегородки

однослойной перегородки: G = ρ⋅h - поверхностная масса вещества, кг/м2; ρ - плотность, кг/м3; h - толщина перегородки, м; f - частота звука, Гц; K1 – коэффициент

кожуха: Lфакт - фактический уровень шума, дБ;
Lдоп - допустимый уровень шума, дБ;
α – коэффициент звукопоглощения

которая в узких каналах или порах материала трансформируется в др. виды энергии.

звукопоглощающими принято называть материалы и конструкции, у которых α>0,2 (на СЧ f = 0,400 –1 кГц )

Коэффициент звукопоглощения α – показывает какая часть падающей звуковой энергии переходит в др. среду

зависит от :
1) частоты звука f;
2) пористости;
3) угла падения звуковой волны θ;
4) интенсивности отраженной волны

и стен, шторы на
окнах;
штучные звукопоглотители;
интерференционный метод

αi — коэффициенты поглощения поверхности площадью Si;
Аоб — поглощение звука оборудованием или мебелью.

Штучные звукопоглотители

частотах ниже 20 Гц

Тема 13. Защита от инфразвука

Естественные источники ИЗ
Промышленные источники ИЗ
Реактивные двигатели
Двигатели вертолетов
Воздушные и поршневые компрессоры
Автомобильный транспорт
Бульдозеры
Доменные печи
Электропечи и др.

в дыхательной системе
Нарушение работы вестибулятного аппарата

Физические характеристики инфразвука:
частота  – f, Гц
2. скорость распространения – с м/с
3. инфразвуковое давление  – P, Па
4. интенсивность инфразвуковых колебаний  – I, Вт/м2

Физиологические характеристики инфразвука:
октавная полоса частот
уровень инфразвукового давления, дБ
уровень интенсивности, дБ

Защита от инфразвука

жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки»
LP, дБ в октавных полосах частот с fср = 2, 4, 8, 16 Гц Максимальное значение Lдоп = 100 дБ
LPобщ, дБ Лин измеренный по шкале шумомера «линейная» дБ Лин. Максимальное значение Lдоп = 100 дБ Лин

Организационные меры защиты

режим труда и отдыха
к работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие соответствующий курс обучения и инструктаж по технике безопасности
предварительные и периодические медосмотры
контроль уровней звукового давления оборудования

колебаний и излучения звука
конструктивное изменение источников

Индивидуальные меры защиты

Защита органов слуха и головы
Широкие пояса в области живота

большими верхней границы слышимости (от 18-20 кГц)

Источники
Обезжиривание
Очистка
Пайка
Сварка
Дефектоскопия
УЗИ и др. мед. исследования
Радиология
Геофизические
исследования и др.

Тема 14. Защита от ультразвука

с м/с
3. давление ультразвука – P, Па
4. интенсивность ультразвуковых колебаний – I , Вт/м2

По спектральным характеристикам :
• НЧ УЗ с fср =16 - 63 кГц
• СЧ УЗ с fср = 125 - 250 кГц
• ВЧ УЗ с fср = 1,0 - 31,5 МГц

Физиологические характеристики:
1. октавные и третьоктавные полосы частот
2. уровень ультразвукового
давления, дБ
3. уровень интенсивности, дБ

Действие на организм человека
Воздушный ИЗ – изменения ЦНС, сердечнососудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов
Контактный УЗ – нарушение капиллярного кровообращения в кистях рук, снижение плотности костной ткани (профзаболевание – полиневрит рук)

2.2.4/2.1.8.582-96 Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения

Воздушный ультразвук

Контактный ультразвук

Lv = 20 lg V/V0,
Где V0 - опорное значение виброскорости, 5·10-8, м/с