Вибрационном воздействии

вибрационного воздействия является гармоническое. Гармоническими называют периодические процессы, которые могут быть описаны функцией времени:

Задачей лабораторной работы является определение параметров динамического гасителя, предназначенного для защиты фундамента от вибрационного воздействия. Для решения этой задачи в лабораторной работе используют АВМ.

Вибрационные воздействия делятся на стационарные и нестационарные и случайные. Простейшим видом стационарного вибрационного воздействия является гармоническое. Гармоническими называют периодические процессы, которые могут быть описаны функцией времени:

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-

Количественное определение дозы вибрации, действующей на человека, необходимо прежде всего для выявления, оценки и предупреждения возможного заболевания вибрационной болезнью. Развитие вибродозиметрии в первую очередь связано с тем, что измерение вибрационного воздействия традиционными акустическими методами практически невозможно выполнить на рабочих местах в процессе работы.

Вибродозиметрия направлена на то, чтобы дать количественную оценку эффекта вибрационного воздействия на человека. Однако во многих случаях нет простой связи между поглощенной энергией механических колебаний и наблюдаемым эффектом (влияние пауз при работе с инструментом, спектрального состава сигнала).

Одна из задач вибродозиметрии заключается в том, чтобы путем выявления дозы вибрации, полученной работающим, определить риск заболевания вибрационной болезнью на данном рабочем месте. С этой точки зрения разные рабочие профессии, характер труда имеют разную вибрационную опасность. Кроме того, для снижения вибрационного воздействия на человека разрабатываются различные средства виброзащиты. Вибродозиметрия должна оценить их эффективность в процессе работы.

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.

где /С = mV2/2 — кинетическая энергия; т — масса колеблющегося объекта; V — виброскорость; Я — потенциальная энергия, обычно П = kx2/2; k — коэффициент упругости объекта вибрационного воздействия; х — амплитуда колебаний (смещение) в точке приложения вибрации; ? — диссипативная функция, обычно W = = т]1>2, где т) — какая-то эффективная константа потерь; это может быть вязкость и т. п.

Таким образом, для регистрации дозы вибрации D, а следовательно, и поглощенной телом энергии достаточно определить суммарное количество кинетической энергии, переданное единице массы тела (вещества). При этом предполагается, что коэффициент вязкости ц — константа, характерная для данного типа объектов вибрационного воздействия (допустим, для человеческого тела). Регистрация же кинетической энергии, передаваемой единице массы тела (среднего квадрата виброскорости или виброускорения), является обычной процедурой в виброметрии.

Таким образом, если в процессе измерения регистрировать спектральные характеристики входного сигнала и знать частотные зависимости модуля и фазы входного импеданса тела человека, то с помощью дозиметрического подхода можно наиболее полно оценить опасность вибрационного воздействия на тело человека. Однако в этом случае дозиметрический подход не имел бы никаких преимуществ перед спектральными методами контроля вибрационного воздействия. Значение дозиметрического метода контроля заключается в его простоте. А она появляется после того, как мы принимаем ряд допущений. Первое допущение заключатеся в том, что значения Ki = / (сог) принимаются независящими от формы спектра и позы, т. е. Kt = f (со,) соответствует какой-то усредненной характеристике человека, отражающей наиболее характерную позу и спектр вибрации.

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.

В общем случае во времени может меняться спектр (переход к другим операциям), поза. В результате будет меняться не только VI, но также и /С*. Однако влияние меняющихся во времени режимов и поз при вибрационном воздействии можно учесть через режимы труда.

Из выражения (18) следует, что при вероятности заболевания р — = 0,1 и фоновом воздействии афбщ = 0,3 м/с2 К06щ = 0,019. При вибрационном воздействии, равном предельно допустимому а = = 0,54 м/с2, и времени действия вибрации А/ = 8 ч #„бщ = 0,0266, т. е. риск заболевания от действия вибрации возрастает в 1,4 раза. Обычно транспортная вибрация превышает предельно допустимые значения в 2... 4 раза. Соответственно и риск заболевания возрастает в 2, 35. ..4,3 раза.

При контроле вибрации на рабочих местах в процессе эксплуатации машины для измерения вибрационного параметра в трех направлениях достаточно провести измерение в основном направлении (в случае общей вибрации это направление связано с осью Z, a в случае локальной вибрации — с осью У). За основное принимается направление, вдоль которого информация о вибрационном воздействии передается наиболее стабильно и может быть надежно зарегистрирована с помощью различных типов адаптеров (см. гл. 2, п. 3). Тогда в случае общей вибрации информацию о вибрационных параметрах в плоскости XOY можно получить с помощью коэффициен-

При гармоническом вибрационном воздействии измерения производят непрерывно при монотонном изменении частоты со скоростью, не превышающей 0,2 октавы/с,или на дискретных частотах, Гц, следующего ряда (при определении частотных характеристик тела человека): 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200.

- Для исследования механических свойств тела человека-оператора при вибрационном воздействии Г. Бекеши впервые было использовано понятие механического импеданса [22, 23]. В последующих исследованиях по изучению колебательных свойств тела человека-оператора это понятие получило широкое распространение [24—26]. При изучении влияния отдачи, возникающей в процессе работы пневматического отбойного молотка на организм человека-оператора, Ф. Кун [24] также использовал понятие механического импеданса. Результаты экспериментов приведены на рис. 4 и 5. На рис. 4, а изображена зависимость фазового угла Ф механического импеданса от частоты колебаний / при согнутой руке для трех значений ве-

3. Демпфирование колебаний телом человека при вибрационном воздействии о частотой 50 щ ,

ных колебаний амортизаторов, применяемых для металлорежущих станков в качестве активной виброзащиты, находится в пределах 10 ... 35 Гц. Частота собственных колебаний деревянных столов с установленными на них приборами находится в диапазоне 6 ... 20 Гц. Несколько в ином положении средства измерений, установленные непосредственно на суппорте или станине станка и воспринимающие более интенсивные и с большими частотами вибрационные помехи. Однако и здесь часто имеются виброизолирующие прокладки, амортизаторы и тому подобные виброгасящие устройства. Вследствие влияния указанных систем «связи» вибрации, вызываемые их источниками, и вибрации, действующие на измерительные приборы, не идентичны. Для получения более полной информации о вибрационном воздействии на приборы в процессе измерения были проведены специальные исследования: С. Б. Тарасовым на предприятиях машиностроения, Г. Б. Гречухиной, Н. Г. Горбуновым и автором на предприятиях машиностроения и электронной промышленности, В. А. Шеметилло на предприятиях топливной аппаратуры.

(предполагается, что в вибрационном воздействии постоянная составляющая отсутствует), В частности, таким образом может быть приближенно представлена сумма конечного числа периодических процессов

Критерии оптимальности, совместно использующие функционалы от детерминированных и случайных вибрационных воздействий. Для многих важных приложений, например для задач оптимального синтеза одномерных систем виброизоляции приборов, установленных на подвижных объектах, оптимального синтеза подвески самоходных машин, виброизоляций сидений и кабин операторов, функционалы Ар и Aw определяются при стационарном случайном вибрационном воздействии, а В — при детерминированном воздействии, называемом для кинематической виброизоляции «программным движением» [119]. Для подвесок транспортных машин в качестве таких воздействий выбирают отдельные неровности — «ямы» и «бугры», при максимально возможной величине которых должно обеспечиться отсутствие «пробоя» подвески.

быть описаны нелинейными характеристиками «мягкого» типа. При вибрационном воздействии более 2 ч динамические свойства тела человека приобретают нестационарный характер. При совместном действии вибрации и постоянного ускорения частотные характеристики тела человека меняются [263]; в частности, происходит увеличение модуля вводного импеданса и повышение резонансной частоты (рис, 6).