Вибрационного параметра

Реакция объекта на механическое воздействие может вычисляться как во временных, так и в частотных представлениях. Реакцию системы на вибрационное воздействие удобнее вычислять в частотных представлениях. Для гармонических и полигармонических воздействий вычисления амплитудных и фазовых искажений осуществляют для каждой гармонической компоненты процесса. В силу линейности объекта эффект от действия нескольких гармонических компонент равен сумме воздействий от каждой из них.

Реакция объекта на механическое воздействие может вычисляться как во временных, так и в частотных представлениях. Реакцию системы на вибрационное воздействие удобнее вычислять в частотных представлениях. Для гармонических и полигармонических воздействий вычисления амплитудных и фазовых искажений осуществляют для каждой гармонической компоненты процесса. В силу линейности объекта эффект от действия нескольких гармонических компонент равен сумме воздействий от каждой из них.

то под частотой со в (17.13) надо понимать наименьшую из частот силы coft. Вибрационное воздействие силы F (t) в этом случае называется полигармоническим.

то под величиной р в формуле (18.33) надо понимать паимень-'иую из частот силы pk. Вибрационное воздействие силы F(t)

Важнейшая задача вибродозиметрии — определение дозы вибрации в различных средах и особенно в тканях живого организма (известно, что вибрационное воздействие вызывает усталостное разрушение конструкций, а также вибрационную болезнь у людей). Для этой цели используют различные расчетные и экспериментальные методы.

Для решения поставленных задач должна быть разработана аппаратура, которая позволяла бы контролировать вибрационное воздействие в течение рабочего дня. Еще сравнительно недавно измерения вибрации машин осуществлялись аппаратурой и методами, принятыми в физической акустике. Ввиду громоздкости такой аппаратуры и неприспособленности ее для контроля вибрационного воздействия на человека в условиях производства ряда областей вибрационного воздействия не попадал в поле зрения служб контроля, особенно когда речь шла о вибрационном воздействии в процессе эксплуатации машин (например, транспортная, локальная вибрация). Фактически вся информация о вибрационном воздействии (в том числе и нормативная документация, разработанная на ее основании) была получена в лабораторных условиях.

Риск заболевания от фонового воздействия можно принять за безопасный, так как в этом случае невозможно выделить заболевания, обусловленные внешним вибрационным воздействием. При К > 0, 1 время заболевания под действием вибрации т становится меньше года. Поэтому /? > 0, 1 будем считать особо опасным. По аналогии с предложенной Е. Е. Ковалевым классификацией [16] в зависимости от величины риска вибрационное воздействие можно разделить на три категории:

Экспериментальные исследования уровня вибрации на рабочих местах в производственных помещениях показали, что из общего числа работающих в производственных помещениях различных отраслей производства только 6 % подвергаются воздействию вибрации, превышающей гигиенические нормы. При этом можно выделить два наиболее характерных типа предприятий, которые представляют интерес с точки зрения вибрационного воздействия в производственных помещениях, — это заводы железобетонных конструкций, где уровни вибрации на отдельных рабочих местах значительно превышают гигиенические нормы, и ткацкие фабрики, на которых фоновое воздействие, обусловленное движением оператора при обслуживании станков, значительно превышает вибрационное воздействие оборудования, хотя и уровень вибрации пола тоже превышает гигиенические нормы.

Как показывают исследования [13], воздействие локальной вибрации приводит к нагружению позвоночника и вызывает в нем соответствующие изменения. Переходя к контролю вибрации только на поясе оси Z и вводя соответствующие передаточные функции между вибрационным воздействием на руку и позвоночник, на ногу и позвоночник, можно вообще ограничиться только одним корректирующим фильтром общей вибрации в направлении оси Z. Далее будет показано, как можно учесть вибрационное воздействие в направлении осей X и Y .

В табл. 1 приведены характерные реакции человека на вибрационное воздействие [20].

Методы вибрационных испытаний. Экспериментальные исследования воздействия вибрации на человека подразделяют на натурные и лабораторные. Задачи их следующие: исследование деятельности человека как звена системы управления машиной; определение динамических характеристик (амплитудно- и фазово-частотных характеристик, импедансов и т. п.) тела человека; определение физиологических реакций организма человека на вибрационное воздействие; установление соответствия параметров действующей вибрации допустимым нормам воздействия на человека.

Вибродозиметрия —это специфический метод оценки одним числом—дозой воздействия механических колебаний на тело человека (или на отдельные его части) в нормируемой полосе частот в течение времени воздействия механических колебаний. Контроль дозы осуществляется специальным прибором — вибродозиметром, представляющим собой широкополосное устройство, характеристика которого воспроизводит чувствительность организма человека к вибрационному воздействию в нормируемом диапазоне частот. Вибродозиметрия — это специфичный метод контроля охраны труда. Цель вибродозиметрии — определение дозы вибрации (или пересчитываемого из дозы эквивалентного вибрационного параметра) для сравнения с установленными гигиеническими нормами вибрации и принятия решения1 о степени опасности вибрационного воздействия на организм человека, а также о мерах борьбы с вибрацией на рабо-

После того как в основополагающем ГОСТ 12.1.012—78* были введены в качестве контролируемых параметров вибрации интегральная оценка по частоте нормируемого параметра и доза вибрации (эквивалентного скорректированного значения вибрационного параметра) и указаны для этих величин предельно допустимые значения, а также разработаны технические требования к средствам контроля этих параметров в ГОСТ 12.4.012—83 и созданы малогабаритные виброметры и фильтры, появилась, наконец, возможность перехода к массовому контролю вибрации на рабочих местах.

местах в производственных помещениях», в которых была унифицирована процедура измерений на рабочих местах: стандартизованы промежуточные элементы — адаптеры для различных типов вибрации, с помощью которых производятся измерения вибрации в месте контакта ее с телом человека, введена единая процедура определения необходимого числа измерений для обеспечения требуемой точности при спектральном анализе, при измерении корректированного по частоте вибрационного параметра, дозы вибрации.

Выражение (8) получено для случая, когда в качестве вибрационного параметра взята виброскорость. В случае виброускорений

Это допущение приводит к тому, что наблюдаются расхождения в оценке вибрационной опасности спектральными и интегральными методами. Однако этот факт был уже давно известен в радиационной дозиметрии, и он легко поддается учету с помощью коэффициента качества излучения. В вибродозиметрии влияние различных форм спектров на частотную зависимость корректирующего множителя можно учесть с помощью коэффициента качества вибрационного воздействия. Причем, так как спектров различных форм не так уж много, что связано с использованием ограниченного числа конструктивных решений при реализации всего существующего многообразия машин, то таких коэффициентов будет конечное число. Как будет показано в п. 3 этой главы, число коэффициентов качества вибрационного воздействия определяется точностью измерений вибрационного параметра, равной ±3 дБ, и в настоящее время может быть сведено к трем коэффициентам.

Аналогичный подход можно использовать в вибродозиметрии, взяв, допустим, в качестве образцового источника вибрационного воздействия источник, имеющий такую же форму спектра, как корректирующий фильтр и амплитуда которого равна предельно допустимому значению вибрационного параметра. Но как будет показано далее [24], необязательно пользоваться образцовым источником, а эквивалентной оценки можно добиться иным путем.

В заключение отметим, что подход на базе концепции риска может быть использован при анализе предельно допустимых норм, приведенных в табл. 1. Анализ показывает, что предельно допустимое значение категории 1 соответствует изменению риска R/R0 — = 1,5, категория 2 R/R0 = 1,15, категории За R/R0 = 1,015, т. е. начиная с общей вибрации (категория 2) точность определения риска не соответствует точности регистрации вибрационного параметра. То же можно сказать о предельно допустимых уровнях локальной вибрации #гост/(#сн = R») = 1,5.

Для измерения корректированного по частоте вибрационного параметра, а также дозы вибрации разработаны измерительные приборы, которые в соответствии с ГОСТ 12.4.012—83 «ССБТ. Вибрация. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах» делятся на две группы:

На рис. 2 изображены частотные зависимости передаточных свойств (весовых коэффициентов) корректирующих фильтров для общей и локальной вибрации согласно ГОСТ 12.1.012—78*, а в табл. 8 приведены их численные значения для различных частот. В зависимости от типа исследуемой вибрации (общей или локальной) и направления ее воздействия включают тот или иной корректирующий фильтр. После усиления в V2 (см. рис. 1) сигнал подается на линейный выпрямитель GLR, а с него на логарифмический среднеквадратический детектор RMS. Детектор RMS имеет набор времен усреднения, позволяющий получить эффективное значение вибрационного параметра. Полученное эффективное значение регистрируется на индикаторе /.

Наряду с измерением эффективного корректированного значения вибрационного параметра приборы группы 1 позволяют выполнить частотный анализ сигнала. В режиме работы с внешними фильтрами (рис. 1) сигнал с выхода блока усилителей Fx подается на вход внешнего фильтра, а с выхода внешнего фильтра на вход усилителя V2. Далее сигнал, соответствующий определенной полосе частот, установленной на фильтре, регистрируется обычным путем: от усилителя F2 ДО индикатора /. Блок-схема, приведенная на рис. 1 без блоков SFW и счетчика DAT, соответствует требованиям ГОСТ 12.4.012—83 к приборам группы 1.

Современная электроника, особенно вычислительная техника, позволяет сделать практически любой прибор, который необходим для охраны труда. Поэтому, нормируя вибрационные параметры, необходимо руководствоваться экономической целесообразностью применения прибора для измерения контролируемого вибрационного параметра. Приборы, используемые в охране труда, — это в первую очередь массовые приборы, особенно группы 2. Поэтому их стоимость должна быть такова, чтобы их применение не приводило к удорожанию эксплуатации наиболее массовых и дешевых контролируемых машин, к которым относится ручной инструмент. Существующие в настоящее время электронные приборы позволяют принципиально решить проблему контроля вибрации на рабочих местах, однако их высокая цена не дает возможности обеспечить индивидуальный контроль.