Министерство образования Российской Федерации

Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова

Кафедра Безопасность жизнедеятельности

Белоусова Н.Н. Шамов Ю.А.

Производственная вибрация

Методические указания к лабораторной работе

Барнаул 2006

Шамов Ю.А., Белоусова Н.Н. Производственная вибрация: Методические указания к лабораторной работе / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2004 - с.

Предназначена для студентов инженерно-технических специальностей всех форм обучения.

В работе раскрывается понятие вибрации, параметры её характеризующие. Воздействие вибрации на организм работающих, нормирование параметров вибрации.

Приведены принципы классификации условий труда в соответствии с гигиеническими критериями и порядок аттестации рабочего места по параметру вибрации; приборы измерения параметров вибрации.

Рассмотрены и одобрены на заседании каф. БЖД Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, 2004 г.

1 Цель работы

1.1 Изучить, что такое вибрация, какими параметрами она характеризуется, воздействие вибрации на организм человека;

1.2 Научиться:

- классифицировать, нормировать, измерять параметры вибрации;

- определять по Р 2.2.2006-05 какому классу по вибрации соответствует условия труда на рабочем месте.

2 Последовательность выполнения работы

2.1 Внимательно прочитать методические указания;

2.2 Изучить стенд и прибор для измерения вибрации виброметр ВВМ-201;

2.3 Ознакомиться с работой датчика-вибропреобра­зователя ДН-3-М1;

2.4 Выбрать вариант задания рабочего места (само­стоятельно или по заданию преподавателя);

2.5 Выполнить измерения параметров вибрации и обработать результаты экспериментальных данных, зане­сти их в таблицу 3;

2.6 Определить нормативные параметры вибрации и занести их в таблицу 3. Используются СН 2.2.4/2.1.8.560-96.

Необходимые таблицы в приложении В и Г методических указаний;

2.7 Проанализировать результаты эксперимента и определить какому класс по вибрации соответствуют условия труда на рабочем месте (смотри пункты 3.5, 3.6 );

2.8 Ответить на контрольные вопросы;

2.9 Оформить отчёт о выполненной работе и защи­тить его у преподавателя.

3 Общие сведения

3.1 Понятия, причины возникновения и физические характеристики вибрации

В соответствии с ГОСТ 24346-80 (ст. СЭВ 1926-79) «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочерёдное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Простейшей колебательной системой является система с одной степенью свободы.

С точки зрения механизма возбуждения вибрации, различают силовое, кинематическое и параметрическое возбуждение вибрации. При силовом возбуждении причинами являются неуравновешенные внешние силовые воздействия (пуансон, матрица).

При кинематическом возбуждении причиной возникновения является движение машины по неровному пути. Параметрическое возбуждение вибрации является следствием перемещения центра тяжести в системе в отсутствии внешних возмущающих сил. Движение происходит за счёт переменных сил инерции.

Простейшим видом колебаний являются гармоничные синусоидальные колебания:

Рисунок 2 – Гармоничные синусоидальные колебания

Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону, являются:

- амплитуда перемещения А, мм;

- амплитуда колебательной скорости V, м/с.

- амплитуда колебательного ускорения, а м/с²;

- период, Т, с

- частота, f=1/Т, Гц

Для характеристики вибрации определяющими являются действующие значения параметров. Так, действующее значение виброскорости есть среднеквадратичная величина мгновенных значений скорости V(t) за время усредненияT(y), которое выбирают с учётом характера изменения виброскорости во времени:

,(1)

где

V_q– действующее значение виброскорости;

T_y– время усреднения;

V(t) – среднеквадратичная величина мгновенных значений виброскорости.

Таким образом, для характеристики вибрации используют спектры действующих значений параметров или средних квадратов этих параметров:

;(2)

Учитывая, что абсолютные значения этих параметров меняются в очень широких пределах – до 16-ти порядков. В практике виброакустических исследований используют логарифмические уровни соответствующих параметров. Логарифмический уровень колебаний – это характеристика колебаний, сравнивающая две одноимённые физические величины, пропорциональные десятичному логарифму отношения оцениваемой и опорной величины. Измеряются уровни в децибелах (дБ).

(3)

V_q– действительная (замеренная) величина

V₀ – стандартизированная пороговая величина

(4)

а_о– (стандартизированная пороговая величина)

Спектры вибрационных параметров могут быть дискретные и непрерывные (см. рисунки 2; 3).

Рисунок 2 – Дискретный спектр вибрационных параметров

Рисунок 3 – Непрерывный спектр вибрационных параметров

При анализе непрерывных спектров необходимо указывать, к какой полосе частот относится параметр.

Если f₁– нижняя граничная частота данной полосы частот, Гц;

f₂– верхняя граничная частота данной полосы частот, Гц.

Тогда, в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, принимается средняя геометрическая частота:

(5)

Весь диапазон частот вибрации разбит на октавы:

(6)

Анализ и построение спектров вибрации могут выполняться также в третьоктавном диапазоне:

(7)

Среднегеометрические значения октавных полос частот стандартизированы: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. С точки зрения охраны труда колебания с частотой более 1000 Гц с незначительными амплитудами интереса не представляют.

3.2 Классификация вибрации, действующей

на человека-оператора

3.2.1 по способу передачи на человека различают:

- общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

- локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.

Примечание – Вибрация, передающаяся на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, относится к локальной вибрации.

3.2.2 По источнику возникновения вибраций различают:

- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;

- локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;

- общую вибрацию 1 категории - транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и при­цепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). К источ­никам транспортной вибрации относят: тракторы сельскохозяйст­венные и промышленные, самоходные сельскохозяйственные маши­ны (в том числе комбайны); автомобили грузовые (в том числе тяга­чи, скреперы, грейдеры, катки и т. д.); снегоочистители, самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт;

- общую вибрацию 2 категории – транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах ма­шин, перемещающихся по специально подготовленным поверхнос­тям производственных помещений, промышленных площадок, гор­ных выработок. К источникам транспортно-технологической вибра­ции относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промыш­ленные и строительные, машины для загрузки (завалочные) марте­новских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки; пу­тевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт;

- общую вибрацию 3 категории – технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных ма­шин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудова­ние, литейные машины, электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы» оборудова­ние для бурения скважин, буровые станки, машины для животновод­ства, очистки и сортировки зерна (в том числе сушилки), оборудова­ние промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков), установки химической и нефтехимической промышленности и др.

Общую вибрацию категории 3 по месту действия подразделяют на следующие типы:

а) на постоянных рабочих местах производственных помеще­ний предприятий;

б) на рабочих местах на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию;

в) на рабочих местах в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычисли­тельных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и других помещениях для работников умственного труда;

- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зда­ниях от внешних источников: городского рельсового транспорта (мелкого залегания и открытые линии метрополитена, трамвай, железнодорожный транспорт) и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок (при эксплуа­тации гидравлических и механических прессов, строгальных, выруб­ных и других металлообрабатывающих механизмов, поршневых ком­прессоров, бетономешалок, дробилок, строительных машин и др.);

- общую вибрацию в жилых помещениях и общественных зда­ниях от внутренних источников: инженерно-технического оборудо­вания зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные систе­мы, насосные, пылесосы, холодильники, стиральные машины и т. п.), а также встроенных предприятий торговли (холодильное оборудование), предприятий коммунально-бытового обслуживания, котельных и т. д.

3.2.3 По направлению действия:

Общая вибрация подразделяется в соответствии с направлением осей ортогональной системы координат.

Рисунок 4 – Направление координатных осей при действии общей вибрации.

Ось Z₀– вертикальная перпендикулярна опорной поверхности, ось Х₀ – горизонтальная от спины к груди, осьY₀– горизонтальная от правого плеча левому.

Рисунок 5 – Направление координатных осей при действии локальной вибрации.

Локальная вибрация. Ось Х_лсовпадает или параллельна оси места охвата источника вибрации. ОсьZ_ллежит в плоскости, образованной осью Х_ли направлением подачи или приложения силы и направлена вдоль оси предплечья. ОсьY_лнаправлена от ладони.

3.2.4 По характеру спектра вибрации выделяют:

Узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в 1/3 октавной полосе частотой более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах.

Широкополосные с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По частотному спектру – низкочастотные вибрации с максимальным уравнением в диапазоне 1- 4 Гц (общие вибрации); 8-16 Гц - локальная вибрация.

Среднечастотные:

8-16 Гц – общая вибрация

31,5-63 Гц – локальная вибрация;

Высокочастотные:

31,5-63 Гц – общая вибрация;

125-1000 Гц – локальная вибрация.

3.2.5 По временным характеристикам:

- Постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 децибел) за время наблюдения не менее 10 минут.

- Непостоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется более чем в 2 раза за время наблюдения не менее 10 минут при измерении с постоянной времени 1 с.

Непостоянными вибрациями могут быть:

а) колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;

б) прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причём длительность интервала, в течение которого имеет место контакт, составляет более 1 сек.

в) импульсивные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), длительность каждого менее 1сек.